АТЗ

Зіставляючи формули (1) і (2) знаходимо величину максимальної критичної швидкості автомобіля за умовами поперечного ковзання (замету).

Виникаюча поперечна сила може викликати перекидання автомобіля щодо опори его зовнішніх коліс. У момент відриву внутрішніх коліс від дороги уся вага автомобіля сприймається тільки зовнішніми колісьми. При цьому момент поперечної сили Mpy = Py hy. Цей момент буде врівноважуватися моментом ваги

Mpy = Py hy = 0,5Ga B, де

B – колея коліс автомобіля.

З огляду на вираження (2) бічної сили й отримане рівняння моментів знайдемо величину максимальної критичної швидкості з умови перекидання автомобіля:

У випадку прямолінійного руху автомобіля по дорозі, по косогорі: сила зухвала

можливу втрату поперечної стійкості. При цьому величина максимального критичного кута косогору по який автомобіль може рухатися прямолінійно без поперечного ковзання при відсутності

подовжніх сил зчеплення всіх шин у поперечному напрямку. Т.е.

Ga sin Ga cos tg щ.

Визначимо величину критичного кута косогору по який автомобіль може рухатися без перекидання з огляду на что в момент початку перекидання момент поперечної сили Ga sin hц буде врівноважуватися моментом нормальної складової ваги Ga cos 0.5. Тоді величина кута перекидання буде дорівнювати:

стійкості автомобіля.

Разом з тим імовірність перекидання автомобіля виходячи з отриманих формул зростає зі збільшенням швидкості кута косогору, і зменшується зі збільшенням радіуса кривизни і коефіцієнта зчеплення шин з дорогою.

Коефіцієнт питомої тягової сили і бічної стійкості задньої осі, виходячи зі свого співвідношення, визначають імовірність того, що автомобіль не перекинеться:=Y/G, де Y – бічна реакція, G – вага АТЗ що приходиться на вісь.

У випадку, якщо бічна реакція діє на задню вісь, що ведуть є задні колеса, то ступінь стійкості для задньої осі: 2=Y2/G2.

Якщо геометричні бічний і тангенціальної реакції перевищить силу зчеплення колеса з дорогою, то виникає явище буксування.

Внутрішнє колесо задньої ведучої осі почне пробуксовувати раніш, тому що на нього відбувається радіальна реакція меншої величини. Виходячи з приведеної схеми сил, що діють на колеса осі, внутрішнє колесо, у процесі буксування, має результуючу реакцію R, рівну тангенціальної реакції x на цьому колесі і бічній реакції y, при цьому момент буксування: Rв=x=0,5Рк= zв, тому що колесо, що буксує, не може сприймати бічне навантаження, эта це навантаження буде сприйматися цілком навантаженим колесом

іковзання цього колеса почнуться в момент , коли его рівнодіюча від тангенціальної

ібічної сил реакцій досягне величини сили зчеплення: Rн=xн2 yн2 zн.

На стійкість задньої осі автомобіля проти замету істотний вплив робить конструкція, що визначає:

1)положення центра ваги;

2)колію автомобіля;

3)розподіл маси автомобіля по його довжині.

Розподіл маси АТЗ по довжині характеризується радіусом інерції . Чим більше величина радіальної інерції і чим ближче вона до значення =a b , де а і b – подовжні координати центра ваги автомобіля, тим менше вплив кутового прискорення, що почався замету на бічну стійкість АТЗ.

Подовжня стійкість автомобіля – це здатність автомобіля пручатися перекиданню щодо передніх, або задніх коліс. Перекидання автомобіля в подовжній площині можливо при русі його на підйом. Практично це можливо в тому випадку, якщо автомобіль буксирує на крутому підйомі важкий причіп. У випадку втрати подовжньої стійкості, автомобіль може перекинутися навколо точок дотику передніх чи задніх коліс з дорогою, чи сковзати в подовжньому напрямку.

На сучасних автомобілях центр ваги розташовується досить низько і вони мають широку колію, тому при русі на підйомі в основному можливо буксування ведучих коліс, що викликають сповзання автомобіля. Наприклад, переборюючи крутий підйом з розгону, автомобіль може витратити запас кінетичної енергії до кінця підйому і сума сил опорів виявиться більше сили зчеплення.

Розглянемо рух на підйом автомобіля з причепом. Схема сил діюча на автомобіль:

Для автомобілів із усіма ведучими колісьми зчіпна сила визначається повною масою, тобто Рсц=Ga cos x, тоді кут максимального підйому, подоланого повноприводним автомобілем без буксування tg букс= x.

Сповзання автомобіля, раніше його перекидання, при русі на підйом, настає за умови: b/hc x. Варто розуміти, что втрати подовжньої стійкості можливі також при різкому гальмуванні на крутому спуску.

Вплив конструкції керованих коліс АТЗ на рух автомобіля.

У процесі руху, керовані колеса змінюють своє положення при наїзді на перешкоду, щодо вертикальної осі, тобто при наїзді на перешкоду, при наявності залежної підвіски коліс відбувається переміщення колеса і нахил колеса.

Часті наїзди колеса на спробні перешкоди, приводять до характеру зміни положення колеса у виді коливань, щодо первісного положення. Коливання коліс у вертикальній площині приводить до зміни площини обертання коліс. Виходячи з відомого гераскопического ефекту, що обертає колесо прагне повернутися в первісну площину обертання, при цьому відбувається поворот колеса в горизонтальній площині.

Збільшення пружності окремих елементів конструкції, пристрою повороту коліс, а також збільшення моменту інерції самого колеса, при збільшенні швидкості руху, підвищують схильність керованих коліс до здійснення переодичних коливань.

Коливання коліс вертикальної площини називають підскакуванням, а в горизонтальній площині – вилянням.

Ці коливання зв'язані між собою в такий спосіб: виникаючий героскопический момент, через зміну положення осі обертання колеса, при наїзді на нерівність, приводить до повороту колеса навколо шворня. Поворот коліс викликає поява другого гераскопического моменту, що діє у вертикальній площині і прагне збільшити перекіс осі і нахилу коліс.

МГ1 – перший гераскопический момент; МГ2 – другий гераскопический момент. Обидві возникаємі коливальні системи від першого і другого моменту зв'язані між собою, тому коливання передньої осі й окремо коліс, виявляється погодженими. Якщо при перекосі осі ліве колесо піднімається, праве притискається й обоє колеса

повертаються вправо.

Основним засобом зменшення кутових коливань коліс є застосування незалежних підвісок, при роботі яких вісь обертового колеса практично при наїзді на перешкоду не повертається, а, лише, переміщається.

Поряд з розглянутими власними коливаннями коліс у системі, можуть з'являтися змушені коливання, викликувані возмущающей силоміць, від неврівноваженості колеса.

Подробно питання стабілізації коліс розглядається в розділі 3 «Основи розрахунку і проектування АТЗ».

Плавність ходу автомобіля

Властивості АТЗ забезпечувати умова досягнення величин вертикальних прискорень мас автомобіля в межах обмежуються умовами комфортності водія і пасажира, рівнем динамічної навантаженості елементів конструкції є плавністю ходу. Виходячи з конструкції – АТЗ являють собою складну коливальну систему складається з декількох мас зв'язаних між собою пружними елементами. Усі маси цієї системи умовно можливо розділити на два види: 1) Підресорені; 2) Непідресорені.

До підресорених мас відносяться маси автомобіля вага яких передається на опорну поверхню через пружні елементи підвіски. Непідресорені – це маси не сприймані підвіскою автомобіля. У загальному виді дана система може бути представлена наступною схемою:

де, m1, m2 – непідресорені маси.

Кожна з мас може мати шістьох ступенів волі відповідних поступальному руху уздовж 3-х осей і обертальному руху щодо трьох осей.

Кожна маса М, m1, m2 – може мати 18 ступенів волі (3 G = 18).

У дійсності, можливо вважати, что автомобіль випробує два види коливань – лінійні, вертикальні. Однак існує наступний поділ видів коливань у залежності від переміщень щодо просторових осей. Лінійні уздовж осі Х, посмикування уздовж осі В, колихання уздовж осі Z.

Вимірники плавності ходу

Плавність ходу оцінюється параметрами вертикальних і кутових переміщень кузова. У виді відсутності єдиної оцінки кількісного зв'язку між характером коливань і проявом цих коливань у виді впливу на людину і конструкцію – плавність оцінюють декількома вимірниками: 1) Період коливань Т,з – час у плині якого кузов робить повний коливальний рух.

2)Амплітуда коливань Z max, м – переміщення кузова від положення рівноваги.

3)Швидкість коливань V кіл, див/сек – похідна переміщення в часі.

4)Прискорення коливань j, див/сек – друга похідна переміщення в часі.

5)Швидкість наростання прискорень j – третя похідна переміщення в часі.

Установлено, что коливання кузова можна розділити на двох груп: 1) Високочастотні – 300-500 коливань у хвилину; 2) Низькочастотні – 50-120 коливань у хвилину. Високочастотні коливання характеризуються для непідресореної маси.

Вплив коливань на організм людини

Людина не відчуває коливання при технічній частоті 70-100 кіл/хв., що відповідає коливанням його тіла при ходьбі.

У легкових автомобілях частота коливань знаходиться в межах 60-80 кіл/хв. Зміна частоти викликає великий вплив на організм. З ростом числа коливань у хвилину навіть невелике прискорення коливань викликає неприємні, хворобливі відчуття. При частотах властивим для коливань кузова АТЗ найбільший вплив на плавність робить

швидкість наростання прискорення. При величині швидкості наростання прискорень: 25 м/сек3 виникає відчуття, що турбує, а при 40 //сек3 - неприємні відчуття.

Коливання автомобіля, твердість підвіски і шин.

Спрощена схема коливальної системи автомобіля може бути представлена в наступному виді:

де, З1, З2 – приведені твердості передніх і задніх підвісок автомобіля.

Приведеною твердістю підвіски – називається твердість такого пружного елемента, прогин якого дорівнює сумарному прогину підвіски і шин під тим же навантаженням. Для визначення приведеної твердості представимо схему:

У виді вантажу G на двох пружних елементах що володіють відповідними жестокостями (Сг) і (Сш).

Під дією вантажу пружна система деформується на величину рівну сумі прогинів подвески і шини. При этом сумарний прогин цієї системи визначається по осі колеса і може бути виражений наступною залежністю:

f

G

сум.

Сгр. , де,

Спр – приведена твердість підвіски і шини, Н/м. Тоді :

Відкіля:

С Сп См ;

пр. СГ См

Тоді рівняння коливань крапок кузова лежачих над передньою і задньою осями автомобіля буде мати наступний вид:

( - радіус інерції підресорених мас; Z’ – прискорення крапок кузова;

Z – переміщення кузова над передньою і задньою осями; До1, ДО2 – коефіцієнт демпфірування.

Прохідність автомобіля

При русі по нерівних дорогах, дорогам, що не мають твердого покриття, дорогам, що знаходяться в поганому стані, і по бездоріжжю, що супроводжується подоланням дорожніх перешкод, автомобілі повинні мати високу прохідність. Ця експлуатаційно-технічна якість має різну відносну цінність для автомобілів різних типів.

Для оцінки прохідності автомобілів служить ряд вимірників, зв'язаних зі здатністю автомобілів переборювати ті чи інші дорожні перешкоди.

Для визначення прохідності нормальних автомобілів можуть бути використані наступні основні оцінні параметри:

1)просвіти, тобто відстані від низько розташованих крапок автомобіля до поверхні дороги;

2)радіуси подовжньої і поперечної прохідності;

3)граничні кути прохідності;

4)максимальні кути перекосу осей;

5)питомий тиск шин на ґрунт;

6)умови зчеплення шин ведучих коліс з дорогою;

7)однаковість колії передніх і задніх коліс;

8)величина динамічного фактора на нижчій передачі;

9)вага автомобіля і його розподіл по осях;

10)радіуси повороту автомобіля;

11)габаритні розміри автомобіля.

Перераховані параметри недостатні для оцінки прохідності автомобілів, спеціально-призначених для роботи в умовах бездоріжжя. Оцінка прохідності таких автомобілів виробляється, крім того, по наступним додаткових параметрах:

а) максимальні кути перекосу і відносна висота підйому осей заднього візка (для тривісних автомобілів);

б) максимальні кути підйому і крену, при яких може рухатися автомобіль; в) глибина подоланого броду; г) висота подоланої вертикальної перешкоди і деякі інші.

Величина просвітів h1, h2 і h3 характеризує можливість руху автомобіля по нерівній дорозі без зачіпання за зосереджені перешкоди: виступи, пні, камені, купини і т.п.

Радіус подовжньої прохідності R являє собою радіус окружності, що стосуються передніх і задніх коліс і нижчої крапки шасі автомобіля. Його величина обмежує прохідність через бугри, горбаті, круті містки й інші перешкоди. Чим менше цей радіус, тим вище прохідність автомобіля.

Радіус поперечної прохідності R1 характеризує можливість руху автомобіля по дорозі, що має поперечні опуклості і бугри. Радіус подовжньої прохідності збільшується зі збільшенням бази, а радіус поперечної прохідності – зі збільшенням колії автомобіля.

Прохідність автомобіля збільшується зі збільшенням переднього 1 і заднього 2 граничних кутів прохідності. Визначення радіусів і граничних кутів прохідності варто робити при повному навантаженні автомобіля.