Файл: Лекци и по дисциплине Эксплуатационные свойства автомобилей и безопасность движения.doc
Добавлен: 28.04.2024
Просмотров: 45
Скачиваний: 0
ВНИМАНИЕ! Если данный файл нарушает Ваши авторские права, то обязательно сообщите нам.
Общие технические требования к управляемости автомобилей оговорены в ОСТ 37.001.487-89. Стандарт не распространяется на автомобили, скорость которых менее 40 км/ч, и имеющие менее четырех колес. Показатели управляемости определяются для автомобилей в груженом состоянии.
1) Нормируется величина усилия на рулевом колесе.
Усилие в Н на рулевом колесе не должно превышать следующих значений:
| Категория автомобиля | Неподвижный автомобиль | Движущийся автомобиль | ||
| Без рулевого усилителя | С рулевым усилителем | С исправным рулевым управлением | При отказе усилителя | |
| М1, М2 | 250 | 60 | 150 | 300 |
| М3 | 350 | 250 | 200 | 450 |
| N1 | 300 | 180 | 200 | 300 |
| N2 | 350 | 180 | 250 | 400 |
| N3 | 350 | 250 | 200 | 450 |
2) Должен обеспечиваться возврат рулевого колеса в нейтральное положение после его освобождения (стабилизация автомобиля). При этом после освобождения руля угол поворота колеса не должен увеличиваться. Возврат рулевого колеса должен происходить без колебаний.
3) Замеряется характеристика статической поворачиваемости автомобиля. Она представляет собой функцию: R = т/V = f (р), где т – угловая скорость автомобиля, V – скорость автомобиля, р – угол поворота рулевого колеса; R – радиус поворота.
4) Замеряется характеристика дрейфа автомобиля. Она представляет собой функцию курсового угла дрейфа: = f(Wy), где Wy – боковое ускорение автомобиля; – угол отклонения продольной оси автомобиля от касательной к заданной траектории движения. Устанавливаются наибольшие значения углов дрейфа:
| Категории автомобилей | Ускорение Wy, м/с2 | ||
| 1 | 2 | 4 | |
| М1, М2, N1 | 1 | 2 | 7 |
| М3, N2 | 1,2 | 2,5 | – |
| N3 | 1,5 | 3 | – |
5) Нормируется реакция автомобиля на быстрый поворот руля (рывок руля или вход в поворот). В этом режиме стандарт ограничивает значения углов поворота рулевого колеса. Время установления 90% реакции в интервале боковых ускорений от 2 до 4 м/с2 не должно превышать 0,8 с для категорий М1, М2, N1 и 2,0 с – для категорий М3, N2, N3.
6) Проводятся дополнительные испытания автомобилей водителями – экспертами. Оценивается в баллах (1…5) устойчивость управления траекторией, курсовое управление, управление траекторией при торможении, устойчивость курсового управления.
7) Замеряется наибольшая скорость выполнения маневра «переставка» – перестроения автомобиля из одной полосы движения в другую.
При испытаниях автомобиля, находящегося в эксплуатации, измеряют люфт рулевого колеса.
3. Устойчивость автомобиля
3.1 Продольное опрокидывание автомобиля
Для неподвижного автомобиля сумма проекций внешних сил на любую ось и сумма моментов сил относительно любой оси равна нулю. Это позволяет составить нужное число уравнений и найти формулы для неизвестных величин. Проекцию PO силы P на ось находят по косинусу угла между осью и вектором силы P: PO = P cos ().
Рассмотрим устойчивость автомобиля, стоящего на подъеме (рис. 3.1). Обозначим угол подъема в радианах. Разложим силу веса G на составляющие:
GZ = G cos () и GX = G sin (),
где: GZ , GX – нормальная и GX – продольная составляющие.
Рис. 3.1. Силы, действующие на неподвижный автомобиль на подъеме
На подъеме нормальные нагрузки на переднюю и заднюю оси зависят от высоты h расположения центра масс автомобиля. Составляем суммы моментов сил относительно точек А и В:
MA = GZ a + GX h – RZ2 L = G cos () a + G sin () h – RZ2 L = 0;
MB = RZ1 L – GZ b + GX h = RZ1 L – G cos () b + G sin () h = 0.
Получаем формулы:
RZ1 = (G cos () b – G sin () h)/L;
RZ2 = (G cos () a + G sin () h)/L. (17)
При увеличении угла нагрузка возрастает на задней оси и снижается на передней оси.
Найдем по первой формуле максимальный угол подъема МАХ, при котором автомобиль опрокинется относительно задней оси:
RZ1 = cos() b – sin () h = 0:
МАХ = arctg (b/h). (18)
На уклоне ( < 0) может произойти опрокидывание автомобиля относительно передней оси. По второй формуле RZ2 =cos () a + sin () h = = 0 получаем:
MIN = –arctg (a/h). (19)
Пример. Возьмем снаряженный автомобиль ВАЗ-2101: a = 1,3 м, b = 1,1 м, h = = 0,55 м. Найдем критические значения углов подъема и уклона:
МАХ = arctg (1,1/0,55) = arctg (2,0) = 64; МIN = –arctg (1,3/0,55) = –arctg (2,36) = –67.
Рассмотрим устойчивость автомобиля, тормозящего на уклоне.
На автомобиль действует сила инерции Pj, создаваемая тормозными силами. Она направлена против силы GX (см. рис. 3.1). Составим сумму моментов сил относительно точки A:
MA = GZ a + GX h – RZ2 L – Pj h =
= G cos () a + G sin () h – RZ2 L – Pj h = 0.
Чтобы исключить путаницу, обозначим коэффициент интенсивности торможения символом т: Pj = т G. Найдем реакцию RZ2:
RZ2 = G (a cos () + h sin () – т h)/L. (20)
Опрокидывание автомобиля относительно передней оси произойдет при RZ2 =0:
тмах = a cos ()/h + sin (), (21)
где тмах – максимальная интенсивность торможения по условию опрокидывания.
При торможении на уклоне нормальная реакция RZ колес автомобиля снижается: RZ = RZ1 + RZ2 = G cos (). Это ограничивает интенсивность торможения т cos () и снижает вероятность продольного опрокидывания.
Пример. Возьмем снаряженный автомобиль ВАЗ-2101: a = 1,3 м, h = 0,55 м. Пусть = –45 = –0,785 рад. По формуле (56) получим: тмах = 1,3 0,71/0,55 – 0,71 = = 0,97. Чтобы получить т = 0,97, нужно иметь = 1,2/0,71 = 1,37. Следовательно, при экстренном торможении автомобиля ВАЗ-2101 на дороге с уклоном 45 не может произойти продольного опрокидывания автомобиля.
3.2 Устойчивость движения автомобиля на повороте
Рассмотрим устойчивость автомобиля, стоящего на косогоре с углом (рис. 3.2). Силу веса G разлагаем на GZ – нормальную и GY – боковую – ее составляющие:
GZ = G cos () и GY = G sin ().
Расстояние между колесами левого и правого борта называют колеей. Пусть H – среднее расстояние между колесами левого и правого борта. Обозначим RZЛ – сумму нормальных реакций колес левого борта, RZП – правого.
Составим сумму моментов сил относительно точки Д – центра контакта колес левого борта (см. рис. 3.2):
MD = RZП
H – GZ H/2 + GY h = 0;
RZП H – G cos () H/2 + G sin () h=0.
Находим RZП:
RZП = G (H cos ()/2 – h sin ())/H. (22)
Рис. 3.2. Силы, действующие на неподвижный автомобиль на уклоне
Составляем сумму проекций сил на ось OZ: PОZ= RZП + RZЛ – G= 0. Получаем RZП + RZЛ = GZ, и подставляем в это уравнение RZП из (58):
RZЛ = G (cos ()/2 + h sin ()/H).
По формуле (22) находим наибольший угол косогора МАХ, при котором произойдет поперечное опрокидывание автомобиля (RZП = 0):
МАХ = arctg (H/(2h)). (23)
Таким образом, анализируя распределение нагрузок на колеса автомобиля, мы нашли условия продольного или поперечного опрокидывания автомобиля.
Пример. Возьмем снаряженный автомобиль ВАЗ-2101: Н = 1,3 м, h = 0,55 м. Найдем критический угол МАХ: МАХ = arctg (1,3/1,1) = arctg (1,18) = 50.
Рассмотрим устойчивость автомобиля, движущегося на повороте известного радиуса Rп, по боковому заносу и опрокидыванию.
К центру масс автомобиля приложена центробежная сила инерции PЦ = M V2/Rп, которая создается боковыми реакциями колес: PЦ = G. Отсюда легко найти критическую скорость Vкр движения автомобиля на повороте по условию бокового заноса при известном сцеплении шин с дорогой:
Vкр = ( g Rп). (24)
Составим сумму моментов сил относительно центра контакта колес правого борта, дальнего от центра поворота:
M= G H/2 – RZЛ H– PЦ h= G H/2 – RZЛ H– h M V2/Rп= 0.
Найдем критическую скорость Vкр по условию RZЛ = 0:
Vкр = (Rп H g/(2h)). (25)
Автомобили проектируют таким образом, чтобы критическая скорость на повороте по условию бокового заноса была меньше, чем по условию опрокидывания.
Пример. Вычислим критическую скорость для снаряженного автомобиля ВАЗ-2101 на повороте радиуса 100 м при = 0,8: H = 1,3 м, h = 0,55 м: