Материал: 84-1

26

Vопр, м/с Vск, м/с

0 0 5 10 15 20 25 30 V, м/с

Рис. 6.2. Графики зависимости угла опрокидывания и скольжения от скорости автомобиля

Выводы по работе:

27

Поворачиваемость автотранспортных средств

Практическая работа № 7 Определение шинной поворачиваемости автомобиля

Поворачиваемостью называют способность автомобиля изменять направление движения баз поворота управляемых колес. Существуют две причины поворачиваемости под действием боковых сил; увод колес в результате поперечной деформации шин; поперечный крен, обусловленный упругой деформацией рессор, пружин и других упруго-деформируемых элементов автомобиля.

Уводом называют качение колеса под углом к своей плоскости. Причиной увода является то, что шины обладают не только радиальной, но и боковой эластичностью. Под действием боковых сил (поперечный уклон дороги, поворот автомобиля, боковой ветер) шины колес деформируются в поперечном направлении, и колесо начинает катиться под некоторым углом δy к пер-

воначальной, т.е. заданной водителем траектории. Этот угол называют углом увода.

Между боковой силой и углом увода существует определенная зависимость. При малых боковых силах шина деформируется без скольжения элементов ее контакта с дорогой, сила увода и угол увода при этом связаны зависимостью

где K ув - коэффициент сопротивления уводу, Н/рад.

Величина K ув зависит от многих факторов: вертикальной Рz и касательной Ру сил, приложенных к колесу; угла наклона колеса к вертикали (угол развала); давления воздуха в шине; ширины обода колеса; жесткости каркаса шины; степени износа протектора и т.д. Их влияние на K ув , учитывается экспериментальными поправочными коэффициентами qi :

Pу = q1 q2 q3 q4 K ув δув ,

где q1 , q2 и т.д. - коэффициенты, учитывающие влияние указанных факторов на коэффициент сопротивления уводу.

28

Для шин легковых автомобилей Кув = 15 - 40 кН/рад, а для грузовых автомобилей и автобусов Кув = 30 - 100 кН/рад. Максимальные углы увода шин составляют 12 - 14, а средние – 2 - 6 градусов.

При наличии увода центр поворота автомобиля смещается пропорционально углу увода задних колес (рис. 7.1) от точки 0 в точку 01 и мгновенный центр поворота уменьшается до R1. Из рис. 7.1 очевидно, что

Рис. 7.1. Схема движения автомобиля на повороте с эластичными шинами (θ - угол поворота управляемых колес; V1 и V2 - векторы скоростей качения передней и задней осей колес; L - колесная база)

Из зависимости (7.3) следует, что под действием боковых сил автомобиль может двигаться криволинейно и при θ = 0, т.е. когда управляемые колеса не поворачиваются, а кривизна траектории зависит от соотношения углов δy1 и

δy 2 . Если δy1 =δy 2 , то радиус R1 равен бесконечности, т.е. автомобиль движется прямолинейно. Тогда шинную поворачиваемость автомобиля называют нейтральной. Однако автомобиль, имеющий нейтральную поворачиваемость, под

29

действием боковых сил будет двигаться прямолинейно, но под углом δy к прежнему (заданному водителем) направлению движения. Если δy1 > δy 2 -

шинную поворачиваемость называют недостаточной. При прямолинейном движении в таком случае автомобиль поворачивается вокруг центра, но составляющая центробежной силы Р, направлена в сторону противоположную поперечной силе, что уменьшает результирующую силу. Если δy1 < δy 2 - шинную

поворачиваемость называют излишней. В таком случае центробежная сила совпадает по направлению с внешней силой, что увеличивает вероятность заноса или опрокидывания.

Для количественной оценки шинной поворачиваемости автомобиля также служит коэффициент поворачиваемости:

где G1 и G2 - осевые нагрузки на соответствующие оси, Н.

При излишней шинной поворачиваемости ηпов >1, при нейтральной - ηпов = 1; при недостаточной ηпов <1.

Креновая поворачиваемость связана с конструкцией подвески. Под действием боковых сил кузов автомобиля (его надрессоренная часть) наклоняется, вызывая сжатие рессор с одной стороны и распрямление других, в результате мост поворачивается в горизонтальной плоскости от вертикальной оси, проходящей через центр моста. Если углы поворота переднего и заднего мостов не одинаковы по величине и направлению, то автомобиль вследствие крена поворачивается, хотя передние колеса остаются в нейтральном положении.

Увод автомобиля зависит также от развала колеса. Если направление поперечной силы совпадает с направлением развала, то увод увеличивается. Развал колеса, равный 1°, вызывает увод на угол 10-20°. При двухрычажной подвеске колеса наклоняются в сторону крена кузова в направлении действия поперечной силы Ру, что увеличивает угол увода моста. При однорычажной подвеске колеса наклоняются в сторону, противоположную крену кузова, т.е. навстречу поперечной силе, что уменьшает угол увода моста.

Потеря управляемости у автомобиля, имеющего излишнюю поворачиваемость, может наступить и при отсутствии боковой силы в случае дости-

30

жения некоторой скорости, называемой критической Vув. Поскольку углы увода δy1 и δy 2 пропорциональны боковым силам, то

Врасчетной части этой работы каждый студент определяет значения ηпов

иVув в зависимости от изменения нагрузки на оси автомобиля. Преподаватель

задает марку автомобиля или автобуса. Студент согласно техническим характеристикам выбирает G1 и G2 для снаряженного и полностью загруженного автомобиля при разных значениях Kув. Расчетные значения ηпов и Vув, вычисленные по формулам (7.4) и (7.7) с учетом выражений (7.1 - 7.3), указываются в табл. 7.1 и 7.2. На основе этих значений строятся графики зависимости коэффициента поворачиваемости и скорости увода от коэффициента сопротивления уводу

(рис. 7.2 а, б)