Файл: Лекци и по дисциплине Эксплуатационные свойства автомобилей и безопасность движения.doc
Добавлен: 28.04.2024
Просмотров: 39
Скачиваний: 0
ВНИМАНИЕ! Если данный файл нарушает Ваши авторские права, то обязательно сообщите нам.
2/(254X), где V0, км/час.
1.11 Распределение тормозных сил между осями автомобиля
При торможении автомобиля образуется сила инерции Pj, равная сумме тормозных сил. Происходит перераспределение нормальных нагрузок по осям: нагружается передняя и разгружается задняя ось. В статическом состоянии автомобиля нагрузки на оси определяются расстояниями a и b центра масс O от передней и задней осей (рис. 1.5):
RZ1 = G b/L; RZ2 = G a/L,
где G – вес автомобиля; L= a+ b – база автомобиля.
Отношение PТ к G называют коэффициентом интенсивности торможения :
= PТ/G, (14)
где PТ = PТ1 + PТ2 (см. рис. 1.5). Максимальная величина ограничена коэффициентом сцепления MAX = X.
Перераспределение нагрузок при торможении зависит от коэффициента и высоты центра масс h (значения h приведены в /4/):
RZ1 = G (b + h)/L; RZ2 = G (a – h)/L. (15)
При повышении интенсивности торможения и высоты расположения центр масс увеличивается перераспределение нагрузок по осям.
Рис. 1.5. Схема к расчету нагрузок на оси автомобиля при торможении
Рассмотрим распределение нагрузок и тормозных сил для легкового автомобиля при различной интенсивности торможения (рис. 1.6). В статическом состоянии тормозные силы равны нулю, нормальные реакции RZ1 и RZ2 вычисляются по формулам (15) для =0. Пусть водитель постепенно увеличивает интенсивность торможения, нажимая на педаль тормоза силой pп, и создавая интенсивность п ( п). Тормозные силы PТ1 и PТ2 увеличиваются, увеличивается RZ1 и уменьшается RZ2. Максимальные тормозные силы ограничены коэффициентом сцепления и нагрузками: PX1 = X RZ1 и PX2 = X RZ2. При торможении юзом они ограничены силами PXБ1 = XБ RZ1 и PXБ2 = XБ
RZ2 (см. линии на рисунке). Назовем PX1 и PX2 максимальными тормозными силами по сцеплению, PXБ1 и PXБ2 – тормозными силами по сцеплению при скольжении.
Когда сила PТ2, создаваемая тормозными механизмами задней оси, ограничится максимальной силой PX2 по сцеплению (точка C на рисунке), тогда колеса задней оси начнут скользить (юз). Тормозная сила PТ2 станет равной силе PXБ2, и затем она начнет снижаться по мере увеличения интенсивности торможения из-за уменьшения RZ2 (см. рис. 1.6). Суммарная тормозная сила снизится до величины PТ = PТ1 + PXБ2.
При дальнейшем увеличении силы на педали и п сила PТ1 тоже достигнет силы по сцеплению PX1 (точка D на рисунке). Теперь начнут скользить колеса передней оси, и продолжится скольжение колес задней оси. Сила PТ1 снизится до величины PXБ1: PТ = PXБ1 + PXБ2.
Дальнейшее увеличение силы на тормозной педали не приведет к увеличению тормозных сил, так как они ограничены силами по сцеплению PТ1 = PXБ1 = XБ RZ1 иPТ2 = PXБ2 = XБ RZ2, что отражено на рисунке горизонтальными линиями. Изменение тормозных сил по мере увеличения силы на педали дополнительно отмечено на рисунке стрелками.
Рис. 1.6. Распределение нормальных нагрузок и тормозных сил
при торможении, где PБ1 = PXБ1, PБ2 = PXБ2
Чтобы избежать преждевременного блокирования колес задней оси, приводящего к заносу автомобиля и потере устойчивости, тормозные силы на задней оси обычно устанавливают на 20…35% меньше, чем на передней. Это достигается путем подбора диаметров гидравлических цилиндров тормозных механизмов или рычагов пневмокамер, что обеспечивает PТ1 > > PТ2 при одинаковых давлениях тормозной жидкости или воздуха в контурах.
Из-за потери устойчивости водитель вынужден ограничивать интенсивность торможения, и соответственно увеличивать тормозной путь. Для повышения устойчивости автомобиля применяют регуляторы тормозных сил. Действие регулятора заключается в снижении тормозной силы на задней оси путем ограничения давления в заднем контуре. Регулятор оснащается датчиком нормальной нагрузки на заднюю ось, и ограничителем давления. Регулятор учитывает нагрузку по величине прогиба задней подвески.
1.12 Испытания автомобилей
Для новых автомобилей выполняются дорожные, эксплуатационные и стендовые испытания.
При дорожных испытаниях проверяют соответствие показателей тормозных свойств полностью груженого автомобиля техническим условиям завода изготовителя. Испытывают исправный автомобиль с неизношенным протектором шин. Проводят испытания на сухой, ровной дороге без уклона. Автомобиль оборудуют датчиком пути: пятое колесо – «пайслер». Применяют отметчики начала торможения: пневматические или гидравлические пистолеты, стреляющие краской. Используют датчики замедления – деселерометры.
Рабочую тормозную систему испытывают в трех режимах: 0, I и II. Запасную систему испытывают только в режиме 0.
АБС испытывают при движении на повороте и в режиме «переставка».
Режим 0: холодные тормозные механизмы. Водитель разгоняет автомобиль до заданной скорости VMAX и тормозит 3 раза в одну и другую стороны. Измеряют тормозной путь, подсчитывают среднее значение.
Режим I: прогретые тормозные механизмы. Для нагрева выполняется 15…20 торможений с замедлением 3 м/с2. Между торможениями делают выдержку 45…60 c. При торможениях автомобиля скорость снижают от 0,8VMAX до 0,4VMAX. В результате тормозные механизмы нагреваются до температуры 250…270 градусов (легковой автомобиль) и 140…150 градусов (грузовой автомобиль). Затем выполняют контрольное торможение по режиму 0.
Режим II: торможение на затяжном спуске. Выбирают дорогу длиной 6 км с уклоном 6%. На участке поддерживают скорость 30 км/час путем непрерывного торможения. Часто автомобиль буксируют тягачом, включая тормоз и обеспечивая силу на крюке, соответствующую 6% уклона. Затем выполняют контрольное торможение по режиму 0.
Эксплуатационные испытания
проводят для груженого или снаряженного автомобиля на сухой, ровной, горизонтальной дороге с асфальтовым или цементным покрытием. При начальной скорости 43…45 км/час выполняют полное торможение. Измеряют тормозной путь или установившееся замедление. Силу на педали ограничивают 490 Н (50 кГ) для легкового и 686 Н (70 кГ) для грузового автомобиля.
По ГОСТ Р 51709-2001 вычисляют удельную тормозную силу (): отношение суммарной тормозной силы автомобиля к его весу. Установлены нормативные ее значения для различных категорий автомобилей:
0,59 – М1; 0,51 – М2 и М3 (пассажирские и грузопассажирские АТС);
0,51 – N1, N2, и N3 (грузовые АТС).
Стояночную тормозную систему проверяют на уклоне. Она должна обеспечивать удельную тормозную силу не менее 0,16 или удерживать автомобиль на уклоне 16%.
Вспомогательная, тормозная система должна обеспечивать установившееся замедление не менее 0,5м/с2 при полной массе автомобиля, или 0,8м/с2 – для снаряженного автомобиля.
Запасная тормозная система должна обеспечивать в дорожных условиях следующую удельную тормозную силу:
0,295 – М1; 0,255 – М2 и М3;
0,220 – N1, N2, и N3.
Стендовые испытания производят на роликовых или площадочных стендах. Измерения выполняют для каждой оси автомобиля отдельно. Вычисляют суммарную тормозную силу и находят удельную тормозную силу. Определяемые на стендах значения удельной тормозной силы должны соответствовать указанным выше значениям по ГОСТ Р 51709-2001.
§2. Управляемость автомобиля
2.1 Основные понятия и определения
Свойство автомобиля изменять траекторию движения соответственно управляющему воздействию водителя и сохранять заданную траекторию при действии реальных возмущений называются управляемостью.
На траекторию движения автомобиля оказывает влияние большое число различных факторов. Плохая управляемость ограничивает тяговые и скоростные свойства автомобиля, приводит к быстрому утомлению водителя и снижению безопасности движения. Хорошая управляемость обеспечивает активную безопасность автомобиля при движении с высокой скоростью.
На управляемость автомобиля оказывают влияние дорожное покрытие, характеристики шин, рулевой механизм и рулевая трапеция, углы установки управляемых колес.
Рулевой механизм преобразует угол поворота рулевого колеса в угол поворота управляемых колес автомобиля, и передает стабилизирующий момент от колес на рулевое колесо.
Все автомобили обладают свойством стабилизации. Стабилизация автомобиля – это способность автомобиля возвращаться в состояние прямолинейного движения при освобождении рулевого колеса.
В контакте шины с дорогой при движении колеса с уводом образуется стабилизирующий момент шины. За счет установки управляемых колес с определенными углами создается дополнительный стабилизирующий момент шины. Суммарный стабилизирующий момент передается рулевым механизмом на рулевое колесо и образуется сила на рулевом колесе.
Устойчивость управления оценивается в баллах по показателям устойчивости управления траекторией при прямолинейном движении, при торможении и управлении курсовым углом, а также по максимальным скоростям выполнения определенных испытаний.
Курсовым углом называют угол между продольной осью дороги и продольной осью автомобиля.
2.2 Кинематика движения автомобиля с низкой скоростью
на повороте
Если при движении автомобиля на повороте боковые реакции колес не превышают 50…70% максимальных реакций по сцеплению, то такое движение относят к режиму движения с низкой скоростью. В этом режиме приближенно считают, что скорости центров колес располагаются в продольных плоскостях вращения колес. В таком режиме легко вычислить положение центра поворота автомобиля и построить траекторию движения.
1.11 Распределение тормозных сил между осями автомобиля
При торможении автомобиля образуется сила инерции Pj, равная сумме тормозных сил. Происходит перераспределение нормальных нагрузок по осям: нагружается передняя и разгружается задняя ось. В статическом состоянии автомобиля нагрузки на оси определяются расстояниями a и b центра масс O от передней и задней осей (рис. 1.5):
RZ1 = G b/L; RZ2 = G a/L,
где G – вес автомобиля; L= a+ b – база автомобиля.
Отношение PТ к G называют коэффициентом интенсивности торможения :
= PТ/G, (14)
где PТ = PТ1 + PТ2 (см. рис. 1.5). Максимальная величина ограничена коэффициентом сцепления MAX = X.
Перераспределение нагрузок при торможении зависит от коэффициента и высоты центра масс h (значения h приведены в /4/):
RZ1 = G (b + h)/L; RZ2 = G (a – h)/L. (15)
При повышении интенсивности торможения и высоты расположения центр масс увеличивается перераспределение нагрузок по осям.
Рис. 1.5. Схема к расчету нагрузок на оси автомобиля при торможении
Рассмотрим распределение нагрузок и тормозных сил для легкового автомобиля при различной интенсивности торможения (рис. 1.6). В статическом состоянии тормозные силы равны нулю, нормальные реакции RZ1 и RZ2 вычисляются по формулам (15) для =0. Пусть водитель постепенно увеличивает интенсивность торможения, нажимая на педаль тормоза силой pп, и создавая интенсивность п ( п). Тормозные силы PТ1 и PТ2 увеличиваются, увеличивается RZ1 и уменьшается RZ2. Максимальные тормозные силы ограничены коэффициентом сцепления и нагрузками: PX1 = X RZ1 и PX2 = X RZ2. При торможении юзом они ограничены силами PXБ1 = XБ RZ1 и PXБ2 = XБ
RZ2 (см. линии на рисунке). Назовем PX1 и PX2 максимальными тормозными силами по сцеплению, PXБ1 и PXБ2 – тормозными силами по сцеплению при скольжении.
Когда сила PТ2, создаваемая тормозными механизмами задней оси, ограничится максимальной силой PX2 по сцеплению (точка C на рисунке), тогда колеса задней оси начнут скользить (юз). Тормозная сила PТ2 станет равной силе PXБ2, и затем она начнет снижаться по мере увеличения интенсивности торможения из-за уменьшения RZ2 (см. рис. 1.6). Суммарная тормозная сила снизится до величины PТ = PТ1 + PXБ2.
При дальнейшем увеличении силы на педали и п сила PТ1 тоже достигнет силы по сцеплению PX1 (точка D на рисунке). Теперь начнут скользить колеса передней оси, и продолжится скольжение колес задней оси. Сила PТ1 снизится до величины PXБ1: PТ = PXБ1 + PXБ2.
Дальнейшее увеличение силы на тормозной педали не приведет к увеличению тормозных сил, так как они ограничены силами по сцеплению PТ1 = PXБ1 = XБ RZ1 иPТ2 = PXБ2 = XБ RZ2, что отражено на рисунке горизонтальными линиями. Изменение тормозных сил по мере увеличения силы на педали дополнительно отмечено на рисунке стрелками.
Рис. 1.6. Распределение нормальных нагрузок и тормозных сил
при торможении, где PБ1 = PXБ1, PБ2 = PXБ2
Чтобы избежать преждевременного блокирования колес задней оси, приводящего к заносу автомобиля и потере устойчивости, тормозные силы на задней оси обычно устанавливают на 20…35% меньше, чем на передней. Это достигается путем подбора диаметров гидравлических цилиндров тормозных механизмов или рычагов пневмокамер, что обеспечивает PТ1 > > PТ2 при одинаковых давлениях тормозной жидкости или воздуха в контурах.
Из-за потери устойчивости водитель вынужден ограничивать интенсивность торможения, и соответственно увеличивать тормозной путь. Для повышения устойчивости автомобиля применяют регуляторы тормозных сил. Действие регулятора заключается в снижении тормозной силы на задней оси путем ограничения давления в заднем контуре. Регулятор оснащается датчиком нормальной нагрузки на заднюю ось, и ограничителем давления. Регулятор учитывает нагрузку по величине прогиба задней подвески.
1.12 Испытания автомобилей
Для новых автомобилей выполняются дорожные, эксплуатационные и стендовые испытания.
При дорожных испытаниях проверяют соответствие показателей тормозных свойств полностью груженого автомобиля техническим условиям завода изготовителя. Испытывают исправный автомобиль с неизношенным протектором шин. Проводят испытания на сухой, ровной дороге без уклона. Автомобиль оборудуют датчиком пути: пятое колесо – «пайслер». Применяют отметчики начала торможения: пневматические или гидравлические пистолеты, стреляющие краской. Используют датчики замедления – деселерометры.
Рабочую тормозную систему испытывают в трех режимах: 0, I и II. Запасную систему испытывают только в режиме 0.
АБС испытывают при движении на повороте и в режиме «переставка».
Режим 0: холодные тормозные механизмы. Водитель разгоняет автомобиль до заданной скорости VMAX и тормозит 3 раза в одну и другую стороны. Измеряют тормозной путь, подсчитывают среднее значение.
Режим I: прогретые тормозные механизмы. Для нагрева выполняется 15…20 торможений с замедлением 3 м/с2. Между торможениями делают выдержку 45…60 c. При торможениях автомобиля скорость снижают от 0,8VMAX до 0,4VMAX. В результате тормозные механизмы нагреваются до температуры 250…270 градусов (легковой автомобиль) и 140…150 градусов (грузовой автомобиль). Затем выполняют контрольное торможение по режиму 0.
Режим II: торможение на затяжном спуске. Выбирают дорогу длиной 6 км с уклоном 6%. На участке поддерживают скорость 30 км/час путем непрерывного торможения. Часто автомобиль буксируют тягачом, включая тормоз и обеспечивая силу на крюке, соответствующую 6% уклона. Затем выполняют контрольное торможение по режиму 0.
Эксплуатационные испытания
проводят для груженого или снаряженного автомобиля на сухой, ровной, горизонтальной дороге с асфальтовым или цементным покрытием. При начальной скорости 43…45 км/час выполняют полное торможение. Измеряют тормозной путь или установившееся замедление. Силу на педали ограничивают 490 Н (50 кГ) для легкового и 686 Н (70 кГ) для грузового автомобиля.
По ГОСТ Р 51709-2001 вычисляют удельную тормозную силу (): отношение суммарной тормозной силы автомобиля к его весу. Установлены нормативные ее значения для различных категорий автомобилей:
0,59 – М1; 0,51 – М2 и М3 (пассажирские и грузопассажирские АТС);
0,51 – N1, N2, и N3 (грузовые АТС).
Стояночную тормозную систему проверяют на уклоне. Она должна обеспечивать удельную тормозную силу не менее 0,16 или удерживать автомобиль на уклоне 16%.
Вспомогательная, тормозная система должна обеспечивать установившееся замедление не менее 0,5м/с2 при полной массе автомобиля, или 0,8м/с2 – для снаряженного автомобиля.
Запасная тормозная система должна обеспечивать в дорожных условиях следующую удельную тормозную силу:
0,295 – М1; 0,255 – М2 и М3;
0,220 – N1, N2, и N3.
Стендовые испытания производят на роликовых или площадочных стендах. Измерения выполняют для каждой оси автомобиля отдельно. Вычисляют суммарную тормозную силу и находят удельную тормозную силу. Определяемые на стендах значения удельной тормозной силы должны соответствовать указанным выше значениям по ГОСТ Р 51709-2001.
§2. Управляемость автомобиля
2.1 Основные понятия и определения
Свойство автомобиля изменять траекторию движения соответственно управляющему воздействию водителя и сохранять заданную траекторию при действии реальных возмущений называются управляемостью.
На траекторию движения автомобиля оказывает влияние большое число различных факторов. Плохая управляемость ограничивает тяговые и скоростные свойства автомобиля, приводит к быстрому утомлению водителя и снижению безопасности движения. Хорошая управляемость обеспечивает активную безопасность автомобиля при движении с высокой скоростью.
На управляемость автомобиля оказывают влияние дорожное покрытие, характеристики шин, рулевой механизм и рулевая трапеция, углы установки управляемых колес.
Рулевой механизм преобразует угол поворота рулевого колеса в угол поворота управляемых колес автомобиля, и передает стабилизирующий момент от колес на рулевое колесо.
Все автомобили обладают свойством стабилизации. Стабилизация автомобиля – это способность автомобиля возвращаться в состояние прямолинейного движения при освобождении рулевого колеса.
В контакте шины с дорогой при движении колеса с уводом образуется стабилизирующий момент шины. За счет установки управляемых колес с определенными углами создается дополнительный стабилизирующий момент шины. Суммарный стабилизирующий момент передается рулевым механизмом на рулевое колесо и образуется сила на рулевом колесе.
Устойчивость управления оценивается в баллах по показателям устойчивости управления траекторией при прямолинейном движении, при торможении и управлении курсовым углом, а также по максимальным скоростям выполнения определенных испытаний.
Курсовым углом называют угол между продольной осью дороги и продольной осью автомобиля.
2.2 Кинематика движения автомобиля с низкой скоростью
на повороте
Если при движении автомобиля на повороте боковые реакции колес не превышают 50…70% максимальных реакций по сцеплению, то такое движение относят к режиму движения с низкой скоростью. В этом режиме приближенно считают, что скорости центров колес располагаются в продольных плоскостях вращения колес. В таком режиме легко вычислить положение центра поворота автомобиля и построить траекторию движения.