logo
outs

5.4. Устойчивость автомобиля

Под устойчивостью понимают свойства автомобиля противо­стоять заносу, скольжению, опрокидыванию. Различают продоль­ную и поперечную устойчивость автомобиля. Более вероятна и опасна потеря поперечной устойчивости.

Курсовой устойчивостью автомобиля называют его свойство двигаться в нужном направлении без корректирующих воздействий со стороны водителя, т.е. при неизменном положении руле­вого колеса. Автомобиль с плохой курсовой устойчивостью все время неожиданно меняет направление движения. Это создает уг­розу другим транспортным средствам и пешеходам. Водитель, управляя неустойчивым автомобилем, вынужден особенно вни­мательно следить за дорожной обстановкой и постоянно коррек­тировать движение, чтобы предотвратить выезд за пределы доро­ги. При длительном управлении таким автомобилем водитель быстро утомляется, повышается возможность ДТП.

Нарушение курсовой устойчивости происходит в результате действия возмущающих сил, например, порывов бокового ветра, ударов колес о неровности дороги, а также из–за резкого поворо­та управляемых колес водителем. Потеря устойчивости может быть вызвана и техническими неисправностями (неправильная регулировка тормозных механизмов, излишний люфт в рулевом управлении или его заклинивание, прокол шины и др.)

Особенно опасна потеря курсовой устойчивости при большой скорости. Автомобиль, изменив направление движения и откло­нившись даже на небольшой угол, может через короткое время оказаться на полосе встречного движения. Так, если автомобиль, движущийся со скоростью 80 км/ч, отклонится от прямолинейно­го направления движения всего на 5°, то через 2,5с он перемес­титься в сторону почти на I м и водитель может не успеть вернуть автомобиль на прежнюю полосу.

а)

б)

в)

Рис.5.5. Схема сил, действующих на автомобиль

Часто автомобиль теряет устойчивость при движении по до­роге с поперечным уклоном (косогору) и при повороте на гори­зонтальной дороге. Если автомобиль движется по косогору (рис.5.5,а) сила тяжести G составляет с поверхностью дороги угол и ее можно разложить на две составляющие: силу Р1, параллельную дороге, и силу Р2, перпендикулярную ей. Сила Р1, стремиться сдви­нуть автомобиль под уклон и опрокинуть его. Чем больше угол косогора , тем больше сила Р1 , следовательно, тем вероятнее по­теря поперечной устойчивости. При повороте автомобиля причи­ной потери устойчивости является центробежная сила Рц (рис. 5.5,б), направленная от центра поворота и приложенная к цент­ру тяжести автомобиля. Она прямо пропорциональна квадрату скорости автомобиля и обратно пропорциональна радиусу кри­визны его траектории.

Поперечному скольжению шин по дороге противодействуют силы сцепления, как уже отмечалось выше, которые зависят от коэффициента сцепления. На сухих, чистых покрытиях силы сцеп­ления достаточно велики, и автомобиль не теряет устойчивости даже при большой поперечной силе. Если дорога покрыта слоем мокрой грязи или льда, автомобиль может занести даже в том случае, когда он движется с небольшой скоростью по сравнительно пологой кривой.

, (5.5)

Максимальная скорость, с которой можно двигаться по кри­волинейному участку радиусом R без поперечного скольжения шин, равна

Так, выполняя поворот на сухом асфальтобетонном покрытии (jx=0,7) при R=50м, можно двигаться со скоростью около 66 км/ч. Преодолевая тот же поворот после дождя (jx=0,3) без скольжения можно двигаться лишь при скорости 40–43 км/ч. Поэтому перед поворотом нужно уменьшить скорость тем больше, чем меньше радиус предстоящего поворота. Формула (5.5) определяет ско­рость, при которой колеса обоих мостов автомобиля скользят в поперечном направлении одновременно. Такое явление в практи­ке наблюдается крайне редко. Гораздо чаще начинают скользить шины одного из мостов – переднего или заднего. Поперечное скольжение переднего моста возникает редко и к тому же быстро прекращается. В большинстве скользят колеса заднего моста, ко­торые, начав двигаться в поперечном направлении, скользят все быстрее. Такое ускоряющееся поперечное скольжение называют заносом. Для гашения начавшегося заноса нужно повернуть ру­левое колесо в сторону заноса. Автомобиль при этом начнет дви­гаться по более пологой кривой, радиус поворота увеличиться, а центробежная сила уменьшится. Поворачивать рулевое колесо нужно плавно и быстро, но не на очень большой угол, чтобы не вызвать поворот в противоположную сторону. Как только занос прекратиться, нужно также плавно и быстро вернуть рулевое ко­лесо в нейтральное положение. Следует также заметить, что для выхода из заноса заднеприводного автомобиля подачу топлива нужно уменьшить, а на переднеприводном, напротив, увеличить.

Часто занос возникает во время экстренного торможения, ког­да сцепление шин с дорогой уже использовано для создания тормозных сил. В этом случае следует немедленно прекратить или ослабить торможение и тем самым повысить поперечную устой­чивость автомобиля.

Под действием поперечной силы автомобиль может не толь­ко скользить по дороге, по и опрокинуться на бок или на кры­шу. Возможность опрокидывания зависит от положения цент­ра, тяжести автомобиля. Чем выше от поверхности автомобиля находится центр тяжести, тем вероятнее опрокидывание. Осо­бенно часто опрокидываются автобусы, а также грузовые ав­томобили, занятые на перевозке легковесных, объемных гру­зов (сено, солома, пустая тара и т.д.) и жидкостей. Под действи­ем поперечной силы рессоры с одной стороны автомобиля сжи­маются и кузов его наклоняется, увеличивая опасность опро­кидывания.

Максимальная скорость, с которой можно преодолевать по­ворот без опрокидывания равна:

(5.6)

где n – коэффициент, учитывающий поперечный наклон (крен) кузова на подвеске; R – 0,9 для легковых автомобилей и 0,8 для грузовых и автобусов;

В – колея автомобиля, м;

h – высота центра тяжести, м.

Если по формулам (5.4) и (5.5 ) подсчитать скорости Vck и Von , то почти всегда окажется, что Vck<Vom . Следовательно, при одной и той же скорости поперечное скольжение шин и занос наи­более вероятны, чем опрокидывание. Однако это не совсем верно, так как, определяя скорость Vck, мы считали, что центробежной силе противодействуют только силы сцепления, удерживающие автомобиль. Но, возможно, что поперечному скольжению авто­мобиля помешает какое – либо препятствие (неровность дороги, бордюрный камень тротуара и т.д.). В этом случае автомобиль может опрокинуться и без скольжения шин.

Особенно опасным является сочетание криволинейного участ­ка дороги с поперечным уклоном. На (рис. 34.5,в) показаны два автомобиля, движущихся по криволинейному участку: автомобиль I – по внешнему краю дороги, а автомобиль II – по внутреннему. Разложим силу веса G и центробежную силу Р у каждого автомо­биля на два направления: перпендикулярно к дорожному полот­ну (силы Р2 и Рц2) и параллельное ему (Р, и Рц|). У автомобиля II силы Р2 и Рц2 складываются, увеличивая силу сцепления шин с до­рогой. Силы же Р, и Рц1 действуют в противоположных направ­лениях и частично уравновешивают одна другую. У автомобиля I, напротив, сила Рц2, действуя в направлении, противоположном силе Р2 уменьшает силу сцепления шин с дорогой, а силы Pj и Р , складываются, увеличивая возможность нарушения устойчивос­ти автомобиля. Таким образом, на дорогах с двускатной проез­жей частью, всегда более опасен левый поворот автомобиля.

Для создания необходимой безопасности движения на доро­гах с малым радиусом поворота устраивают односкатный попе­речный профиль – вираж. На вираже проезжая часть и обочины имеют поперечный наклон к центру кривой. При наличии виража, независимо от направления движения автомобиля, составля­ющие сил Рц и G направлены также, как у автомобиля II, и обеспе­чивают сохранение поперечной устойчивости. Поперечный уклон виража увеличивают при уменьшении радиуса поворота.