12.2. Критическая скорость по боковому скольжению

Одно из главных последствий потери поперечной устойчивости автомобиля состоит в боковом скольжении колес. Причиной перехода колес в боковое скольжение является достижение поперечных реакций предела по сцеплению:

R_уi^мах = , (281)

где _i = R_xi/R_zi - коэффициент продольных реакций на передних или

задних колесах.

Значения поперечных реакций опорной поверхности на передние и задние колеса определяются формулами:

R_у1  ; (282)

R_у2  . (283)

Из формул следует, что при прохождении поворота со скоростями, меньшими V_крi, движение носит устойчивый характер. При V_a = V_крi поперечная реакция R_уi достигает предела, и i-я ось автомобиля переходит в критическое состояние, т.е. находится на грани потери поперечной устойчивости (рис. 80).

Рис. 80. Зависимость критических скоростей от боковых реакций

Для определения значений критических скоростей движения автомобиля на повороте подставим выражение (283) и (282) в (281):

= . (284)

В результате получим следующие формулы для критических скоростей передней и задней оси:

V_кр1 = ; (285)

V_кр2 = . (286)

Таким образом, критические скорости для передних и задних колес автомобиля неодинаковы. Их значения определяются радиусом поворота, сцеплением шин с дорогой и коэффициентами продольных реакций.

При равномерном криволинейном движении заднеприводного автомобиля коэффициенты продольных реакций для передних и задних колес соответственно равны:

₁ = R_x1/R_z1 = R_z1f/R_z1= f  0; (287)

₂ = R_x2/R_z2 = (М_к/r_д- R_z2f)/R_z2 > 0. (288)

Учитывая (287) и (288), нетрудно убедиться, что у передних колес критическая скорость движения больше, чем у задних. Это значит, что устойчивость заднеприводных автомобилей определют задние ведущие колеса. Переход задних колес в боковое скольжение приводит к значительному смещению задней части автомобиля, т.е. к возникновению так называемого заноса. При заносе вектор скорости движения середины заднего моста (V_б) отклоняется от продольной оси на некоторый угол _б, а мгновенный центр поворота быстро приближается к автомобилю (рис.81,а).

а) б)

Рис. 81. Изменение радиуса поворота заднеприводных (а) и

переднприводных (б) автомобилей при боковом скольжении ведущих

колес

Ликвидировать занос можно только быстрым поворотом управляемых колес в сторону заноса, т.к. при этом возрастает мгновенный радиус поворота и снижаются боковые реакции на колесах.

У переднеприводных автомобилей при равномерном движении на повороте коэффициенты продольных реакций соответственно равны:

₂ = R_x2/R_z2 = R_z2f/R_z2 = f  0; (289)

₁ = R_x1/R_z1 = (М_к/r_д - R_z1f)/R_z1 > 0. (290)

Из формул следует, что ₁ > ₂, поэтому критическая скорость задних колес выше, чем передних. Это означает, что поперечную устойчивость переднеприводных автомобилей лимитируют передние ведущие колеса. Переход передних колес в боковое скольжение вызывает уменьшение кривизны траектории движения автомобиля (рис. 81,б) и снижение боковых реакций на колесах. В результате боковое скольжение передних колес прекращается.

Таким образом, у переднеприводных автомобилей при переходе передних управляемых колес в боковое скольжение автоматически срабатывает механизм его самоликвидации, благодаря чему движение на повороте носит в целом более устойчивый характер, хотя и сопровождается частичной потерей управляемости. Частичная потеря управляемости заключается с том, что из-за бокового проскальзывания его управляемых колес радиус поворота автомобиля оказывается несколько больше того, который бы имел место при том же угле их поворота (), но при отсутствии проскальзываний. При этом уменьшить радиус поворота путем увеличения угла  невозможно.