Вопрос. Силы и моменты, действующие на автомобиль при движении. Силы действующие на автомобиль

Силы действующие на автомобиль - кто управляет автомобилем?

Не только ты управляешь автомобилем — законы физики и механики исправно работают при движении автомобиля, и следует представлять себе действие различных сил, чтобы использовать их для управления или препятствовать их нарастанию.

Расположение центра тяжести

автомобиля зависит от компоновки узлов и агрегатов, и распределение веса по осям указывается в технических характеристиках. Высота груза и его размещение на автомобиле влияют на новое положение центра тяжести и новые нагрузки на оси.

Нагрузку на ось

следует уметь рассчитать для определения возможности проезда по некоторым мостам, понтонам и временным покрытиям.

На наклонной поверхности сила тяжести

раскладывается на две составляющие — одна прижимает автомобиль к дороге, а другая старается опрокинуть его вдоль дороги или поперек, в зависимости от направления уклона. Чем выше центр тяжести и чем больше угол наклона автомобиля, тем больше опрокидывающая сила.

Кроме силы тяжести и опрокидывающей силы, на автомобиль действуют другие:

сила сопротивления качению

— возникает при деформировании шины и дороги, трении шины о дорогу, трении в подшипниках колес;

сила сопротивления подъему

— определяется массой автомобиля и углом подъема;

сила инерции покоя

— при трогании и разгоне направлена против движения;

сила инерции движения

— направлена по ходу движения;

центробежная сила

— направлена по радиусу от центра кривой поворота и стремится снести автомобиль с дороги;

сила сопротивления воздуха —

направлена против движения, величина зависит от обтекаемости автомобиля и скорости его движения;

сила давления

сильного бокового ветра или аэродинамического влияния потоков воздуха от большого обгоняющего или обгоняемого автомобиля — стремится снести машину с дороги; зависит от парусности — боковой площади кузова.

подъемная сила

— возникает при движении с большой скоростью от давления потока воздуха, попадающего под передок автомобиля, стремится оторвать колеса от дороги, ухудшая сцепление колес с дорогой и управляемость;

сила сноса

— возникает при заносе задних или сносе передних колес;

сила сцепления

— зависит от нагрузки на ведущие колеса, состояния и качества дорожного покрытия, давления в шинах, скорости, степени износа протектора;

сила тяги

— определяется величиной крутящего момента, переданного от трансмиссии на колеса, вызывает движение автомобиля за счет отталкивания колес от дороги;

сила торможения

— возникает при торможении двигателем или тормозными колодками;

Сила тяги

должна быть больше

силы инерции покоя,

но меньше

силы сцепления

ведущих колес с дорогой — тогда движение автомобиля возможно. Если сила тяги на ведущих колесах больше

силы сцепления

этих колес с дорогой, колеса буксуют.

Если

сила сцепления

колес с дорогой будет больше тормозной силы, то автомобиль затормаживается, если меньше — скользит юзом.

Благодаря

инерции движения

автомобиль может двигаться на высокой скорости с незначительной подачей топлива (вот почему движение на постоянной скорости 80–90 км/ч наиболее экономично), а также некоторое время с отключенным двигателем — накатом.

Рис. 1. Силы, действующие на автомобиль

Силе торможения помогают силы сопротивления качению, подъему, сопротивления воздуха, центробежная сила. Затрудняет торможение сила инерции движения, особенно растущая на уклоне.

При торможении и при движении с уклона сила тяжести переносится вперед и создает продольный опрокидывающий момент, дополнительно нагружающий переднюю ось. Эту нагрузку используют для улучшения сцепления управляемых колес с дорогой на повороте, тормозя двигателем и поворачивая колеса.

Величина центробежной силы зависит от скорости и веса автомобиля, а также радиуса поворота. Значит, уменьшить эту силу можно снижением скорости или увеличением радиуса поворота.

Снос передних и занос задних колес — боковое скольжение колес. Они могут привести к закручиванию автомобиля вокруг вертикальной оси, как волчка.

Причины заноса и сноса:

— при движении — разные тяговые силы на колесах;

— при торможении — разные тормозные силы на колесах одной оси, разные силы сцепления колес с дорогой, неправильное размещение груза относительно продольной оси автомобиля;

— на повороте — торможение, резкий поворот управляемых колес; сила инерции превышает силу сцепления колес с дорогой.

При заносе автомобиль может опрокинуться по следующим причинам в случаях:

— поперечный уклон направлен в сторону, противоположную повороту;

— резкое прекращение заноса при упоре заднего колеса в препятствие;

— резкий поворот руля на большой скорости;

— неравномерное распределение груза или его смещение на повороте.

Упругость узлов подвески частично и кратко препятствует действию центробежной силы, допуская крен автомобиля.

Чем выше центр тяжести и уже колея, тем больше вероятность опрокидывания.

Рис. 2. Силы, действующие на автомобиль

Эксплуатационные качества: тягово-скоростные, тормозные, топливная экономичность, управляемость, устойчивость, маневренность, проходимость, — определяются способностями автомобиля использовать или преодолевать соответствующие физические силы.

Тягово-скоростные параметры определяют диапазон изменений скорости и интенсивности разгона автомобиля в различных условиях. При испытаниях замеряют семь показателей тягово-скоростных свойств: скоростная характеристика разгон — разбег, скоростная характеристика на высшей и предшествующей передачах, скоростная характеристика на дороге с переменным продольным профилем, максимальная скорость, условная максимальная скорость, время разгона на определенных участках и время разгона до заданной скорости.

На топливную экономичность оказывают влияние аэродинамические параметры автомобиля, характеристики

шин, передаточное число главной передачи,

количество передач и их передаточные числа в коробке передач.

Тормозной путь

— расстояние, которое проходит автомобиль от

начала торможения

до полной остановки.

Замедление автомобиля

— величина, на которую уменьшается скорость автомобиля за единицу времени.

Управляемость автомобиля — его способность отзываться на самые малые команды руля, а также стабилизировать направление движения после влияния небольших неровностей дорожного покрытия. Управляемость и стабилизация обеспечиваются конструктивно рулевым механизмом и установкой управляемых колес под определенными углами: продольный и поперечный угол наклона шкворня, углы развала и схождения колес. Стабилизирующие свойства имеют и шины легковых автомобилей, благодаря небольшому давлению воздуха и гибким боковинам.

Но они склонны к

уводу

при боковом прогибе шины под влиянием поперечной силы. Увод передних колес увеличивает радиус поворота, задних — уменьшает. Если угол увода задних колес больше, чем передних — автомобиль виляет, и водителю приходится корректировать направление движения.

Рис. 3. Силы, действующие на автомобиль

Для выравнивания степени увода передних и задних колес рекомендуется давление воздуха в шинах передних колес поддерживать ниже, чем в задних.

Устойчивость движения характеризуется критической скоростью криволинейного движения по опрокидыванию и заносу под воздействием поперечной составляющей силы инерции.

Поворачиваемость автомобиля — одна из их характеристик. Переднеприводные автомобили имеют недостаточную поворачиваемость, что помогает им более уверенно проходить закругления на обычных скоростях, без заноса. Заднеприводные автомобили с двигателем сзади имеют избыточную поворачиваемость.

Заднеприводные автомобили с двигателем впереди и полноприводные автомобили в обычных условиях имеют недостаточную поворачиваемость, но при изменении режимов движения, перегрузке задних колес или снижении давления в них — избыточную.

Маневренность характеризуется минимальным и габаритным радиусами поворота, а также габаритной полосой движения. Чем меньше эти радиусы, тем выше маневренность.

Габаритная полоса характеризует ширину коридора, необходимую при крутых поворотах, а также возможность движения автомобиля с прицепом или без него в проездах заданной формы и размеров. Она определяется траекторией автомобиля и сдвигом траектории прицепа к центру поворота.

Профильная проходимость — способность автомобиля преодолевать неровности и препятствия, а также вписываться в габариты дороги. Она зависит от габаритных размеров, высоты центра тяжести, переднего и заднего углов свеса, радиуса горизонтальной проходимости, продольного и поперечного радиуса проходимости, наименьшего расстояния между низшими точками автомобиля и дорогой, продольной и поперечной устойчивости к опрокидыванию — наибольших углов преодолеваемых подъема и поперечного откоса, диаметра колес, а для автомобиля с прицепом также и углов гибкости автопоезда.

Опорная проходимость определяет способность автомобиля двигаться по мягким поверхностям. Важным условием опорной проходимости является соотношение между наибольшей силой тяги и силой сопротивления движению.

Рис. 4. Параметры проходимости

В большинстве случаев проходимость автомобиля с прицепом ограничивается недостаточной

силой сцепления

колес с дорогой и в связи с этим невозможностью использовать максимальную силу тяги. Опорная проходимость определяется

сцепной массой

— массой, приходящейся на ведущие колеса: чем она ниже, тем выше проходимость. Очевидно, что у внедорожников сцепная масса ниже, так как все колеса ведущие.

Сила сцепления

ведущих колес с дорогой определяется давлением массы, приходящейся на одно колесо, на площадь контакта шин с дорогой —

удельным давлением.

На рыхлых грунтах проходимость лучше, если удельное давление меньше — площадь контакта больше за счет ширины шин или снижения давления в них. На твердом покрытии проходимость выше при большом удельном давлении — меньшей площади контакта — за счет узких шин или высокого давления в них.

На льду желательно снижать удельное давление для увеличения площади контакта шины с дорогой. Шины с крупным рисунком протектора на мягких грунтах имеют большую площадь контакта и меньшее удельное давление; на твердых грунтах площадь контакта этой шины меньше, и удельное давление увеличивается.

Для движении по мягким, песчаным, торфяным грунтам, тундре и снегу применяют широкие или арочные шины либо шины с регулируемым давлением. При совпадении колеи передних и задних колес проходимость автомобиля повышается — меньше сопротивление движению. Оба вида проходимости определяются также соотношением между тяговой силой и силой сопротивления движению,

возможностью использования тяговой силы,

зависящей от силы сцепления ведущих колес с дорогой.

В статье использованы материалы из открытых источников: Автор: Волгин Владислав Васильевич — Книга: «Новейший справочник автомобилиста»

По материалам: avto-opel.com

 Загрузка ...

Поделиться "Силы действующие на автомобиль — кто управляет автомобилем?"

Силы действующие на автомобиль — кто управляет автомобилем?

5 (100%) проголосовало 4

avto-opel.com

Силы, действующие на автомобиль — Знай ПДД!

Независимо от того, движется автомобиль, или он неподвижен, на него действует сила тяжести (вес), направленная отвесно вниз. Сила тяжести прижимает колеса автомобиля к дороге. Равная ей и направленная вверх действует сила реакции дороги.

Равнодействующая этих сил размещена в центре тяжести. Распределение веса автомобиля по осям зависит от расположения центра тяжести. Чем ближе к одной или другой оси центр тяжести, тем большей будет нагрузка на эту ось.На груженых легковых автомобилях нагрузка на оси распределяется поровну. Большое влияние на устойчивость и управляемость автомобиля имеет расположение центра тяжести. Чем выше центр тяжести, тем менее устойчивым будет автомобиль.

Если автомобиль находится на горизонтальной поверхности, то сила тяжести направлена отвесно вниз. На наклонной поверхности она раскладывается на две силы, одна из которых прижимает колеса к поверхности дороги, а другая стремится опрокинуть автомобиль.

Во время движения, кроме силы тяжести, на автомобиль действует и ряд других сил, на преодоление которых затрачивается мощность двигателя.

Сила инерции движения — величина, которая состоит из силы, необходимой для ускорения движения, и силы, необходимой для углового ускорения вращающихся частей автомобиля. Движение автомобиля возможно только при условии, что его колеса будут иметь достаточное сцепление с поверхностью дороги. Если сила сцепления будет недостаточной (меньше величины силы тяги ведущих колес), то колеса пробуксовывают.

Сила сцепления с дорогой  зависит от веса, приходящегося на колесо, от состояния покрытия дороги, давления воздуха в шинах и рисунка протектора.Коэффициент сцепления зависит от вида покрытия дороги и от его состояния: наличие влаги, грязи, снега, льда.

№ п/п	Покрытиедороги	Коэффициент сцепленияна сухой поверхности	Коэффициент сцепленияна мокрой поверхности
1	Асфальтобетонное	0,70 — 0,80	0,30 — 0,40
2	Щебенчатое	0,60 — 0,70	0,30 — 0,40
3	Булыжное	0,50 — 0,60	0,30 — 0,35
4	Грунтовые дороги	0,50 — 0,60	0,30 — 0,40
5	Глина	0,50 — 0,60	0,20 — 0,40
6	Песок	0,50 — 0,60	0,40 — 0,50
7	Уплотненный снег	0,20 — 0,30	—
8	Обледенелая дорога	0,08 — 0,10	—

На дорогах с асфальтобетонным покрытием коэффициент сцепления резко уменьшается, если на поверхности имеется влажная грязь, пыль. В жаркую погоду на асфальте появляется маслянистая пленка из выступающего битума, которая снижает коэффициент сцепления.

Уменьшение коэффициента сцепления колес с дорогой наблюдается также при увеличении скорости движения на сухой дороге с асфальтобетонным покрытием с 30 до 60 км/час, коэффициент сцепления уменьшается на 0,15.

Сила сопротивления качению — сила, затрачиваемая на:

1. деформирование шины и дороги;
2. трение шины о дорогу;
3. трение в подшипниках ведущих колес.

Сила сопротивления воздуха — величина этой силы зависит от формы или обтекаемости автомобиля, относительной скорости движения и плотности воздуха.

Значение коэффициента лобового сопротивления и лобовая площадь определяется заводом-изготовителем. Изменение этих параметров может произойти из-за установки на кузове-кабине автомобиля разных вспомогательных устройств: дополнительное зеркало заднего вида, багажник на крыше автомобиля.В большинстве случаев это отрицательно сказывается на эксплуатационных свойствах автомобиля.

Установка на крыше автомобиля багажника и езда с ним без груза увеличивает силу сопротивления воздуха настолько, что расход топлива возрастает на 5% — 10%.

Особенно опасно изменение обтекаемости автомобиля при его движении. Если при движении автомобиля со скоростью более 80 км/час открыть, а затем захлопнуть боковую дверь, то весьма вероятна, даже на сухой дороге, потеря автомобилем курсовой устойчивости.

Сила сопротивления подъему — зависит от веса автомобиля и угла подъема.Опрокидывающая сила — действует на автомобиль при торможении и разгоне.

Разгон, ускорение, накат, торможение.

Ускорением называется прирост скорости за единицу времени. Если мощность двигателя, затраченная на приведение во вращение ведущих колес автомобиля и преодоление сил трения больше, чем суммарная сила сопротивления движению, то автомобиль будет двигаться с ускорением, то есть разгоном. В этом случае можно говорить о том, что крутящий момент на двигателе будет увеличиваться, что и вызовет разгон автомобиля.

Во время движения накапливается определенный запас кинетической энергии и автомобиль приобретает инерцию. Благодаря инерции автомобиль может двигаться накатом. Это происходит тогда, когда двигатель отсоединяется от трансмиссии, а его дальнейшее движение происходит за счет кинетической энергии, накопленной при разгоне.

Торможение как вид изменения движения — это снижение скорости движения, которое может осуществляться по различным причинам и разными способами. Основными видами снижения скорости движения являются:

• Снижение скорости за счет потери инерции — при движении на подъеме, при движении накатом;
• Торможение двигателем — когда крутящий момент на двигателе уменьшается (убираем ногу с педали <Газ>), и при включенном сцеплении это вызывает снижение скорости движения автомобиля.
• Торможение тормозной системой — снижение скорости с использованием тормоза.

Устойчивость в движении.

Само понятие устойчивости или устойчивого движения автомобиля определяется его способностью сохранять постоянный контакт всех колес с дорогой при отсутствии бокового скольжения. Автомобиль может потерять устойчивость под действием центробежной и разворачивающей силы.

Центробежная сила — возникающая во время движения автомобиля на повороте и направленная  в сторону, противоположную приложенной центростремительной силы. Если центробежная сила не превышает центростремительную силу, то автомобиль движется по устоявшейся кривой поворота. Если же центробежная сила превышает центростремительную силу, то автомобиль выбрасывает с дороги по результирующему вектору, направленному от центра поворота.

Разворачивающая сила является следствием несоответствия силы инерции движения и коэффициенту сцепления колес с дорогой. В этом случае она будет направлена в сторону колес с меньшим коэффициентом сцепления, а рычагом разворота автомобиля будет его база. Центром вращения (разворота) будут колеса с большим коэффициентом сцепления.

Результатом действия этой силы будет возникновение бокового заноса автомобиля, а в некоторых случаях, кроме того бокового вращения.

В большинстве случаев скользят колеса заднего моста, но с этим можно и нужно бороться. Причинами возникновения бокового заноса чаще всего на скользкой дороге является разгон и торможение. Поэтому для предотвращения тяжелых последствий начинающегося заноса необходимо прекратить начатый разгон или торможение. Необходимо помнить, что при торможении ВСЕГДА задние колеса разгружаются, коэффициент их сцепления с дорогой уменьшается тем больше, чем сильнее мы тормозим! При таком торможении они более всего подвержены блокировке, а автомобиль начинает движение юзом (с заблокированными колесами). При движении юзом автомобиль ВСЕГДА становится неуправляемым, так как невозможно осуществить поворот не вращающимися управляемыми колесами, а при заблокированных колесах тормозной путь ВСЕГДА (в том числе и на сухой дороге) увеличивается!

Если не принять своевременных мер для прекращения бокового заноса и вывода автомобиля из него он, как правило, переходит в неуправляемое боковое вращение. Это гораздо опаснее бокового заноса.

Для прекращения бокового заноса и вывода автомобиля из него нужно повернуть рулевое колесо в сторону заноса. Как только амплитуда заноса станет уменьшаться нужно плавно, опережающими действиями, вернуть рулевое колесо в нейтральное положение, а при необходимости, когда занос пойдет в обратную сторону, и в сторону, противоположную другой амплитуде заноса. Дополнительно:

• на заднеприводных автомобилях плавно уменьшить подачу топлива (плавно убрать ногу с педали <Газ>)
• на переднеприводных автомобилях наоборот, плавно увеличить подачу топлива.

Помимо бокового заноса в повороте на скользкой дороге может возникнуть боковое скольжение. Если при боковом заносе от прямолинейного движения уходит одна, как правило, задняя ось, то при боковом скольжении автомобиль уходит от траектории движения (кривой поворота) всем корпусом (всеми колесами). Да и причины возникновения бокового скольжения иные. Оно возникает тогда, когда водитель повернет управляемые колеса на угол больший, чем способен повернуть автомобиль при текущем коэффициенте сцепления и действующем крутящем моменте на колесах. Особенно ярко это проявляется в повороте с торможением. Для прекращения бокового скольжения необходимо увеличить траекторию движения, и плавно уменьшить подачу топлива.

Во всех случаях возникновения бокового заноса или бокового скольжения, для вывода автомобиля из этих ситуаций водитель должен пользоваться только рулем и педалью <Газ>. Запомните: НИКОГДА не нажимать на педаль тормоза, как бы Вам этого не хотелось, не выключать сцепление, и не переключать передачи. Это ВСЕГДА только ухудшает ситуацию!Влияние центробежной силы на движение автомобиля в повороте столь велико, что водитель просто обязан четко представлять, как действует эта сила на автомобиль. Она будет тем больше, чем больше будет скорость движения, и чем на больший угол будут повернуты управляемые колеса (когда траектория движения будет очень крутой).

Следовательно, влияние этой силы можно уменьшить, зная, чем она вызвана.

Для этого необходимо заблаговременно, до входа в поворот, уменьшить скорость движения до безопасной, а поворот проходить по более пологой кривой, уменьшив угол поворота управляемых колес.

При движении с прицепом нужно помнить о том, что на прицеп большее воздействие оказывает центростремительная, а не центробежная сила. Именно центростремительная сила перемещает прицеп к центру поворота.Четкое представление водителем того, как поведет себя, управляемый им автомобиль в сложной ситуации, облегчает управление им, предотвращая ДТП.

znaypdd.ru

Силы, действующие на автомобиль

Силы, действующие на автомобиль

Кимстач Владимир Вадимович 1

1ГБПОУ ЛО "Мичуринский многопрофильный техникум"

Козырева Александра Геннадьевна 1

1ГБПОУ ЛО "Мичуринский многопрофильный техникум"

Текст работы размещён без изображений и формул.Полная версия работы доступна во вкладке "Файлы работы" в формате PDF

Введение

Нашу современную жизнь трудно представить без автомобиля. Нет такой профессии на Земле, представитель которой не нуждался бы в автомобиле. На автомобиле или на автобусе мы добираемся до места назначения. Когда выходишь из дома, то почти сразу мы видим автомобиль.

Первый автотранспорт был изобретен много лет назад. Он восхищал своей эксклюзивностью и новаторством. Сейчас в мире представлены тысячи различных моделей машин, которые рассчитаны на разных потребителей. Но часто ли водители задумываются над следующими вопросами.

Каковы причины движения автомобиля? Какие силы действуют на автомобиль?

В нашей работе мы попытаемся ответить на это вопросы, используя специальную литературу. Рассмотрим какие внешние силы действуют на автомобиль во время движения по прямой и наклонной поверхности. Определим какие силы препятствуют, а какие способствуют движению автомобиля. Отдельное внимание уделим процессу торможения, так как с помощью тормозов можно не только остановить и удержать машину на месте, но и преодолеть скользкий участок, опасный поворот, развернуться и даже перескочить неширокую канаву или выбоину.

Силы, действующие на автомобиль

Автомобиль, преодолевающий подъем, одновременно движется вверх и вперед. В общем случае на подъеме при ускоренном перемещении автомобиля на него действуют силы, движущие его, силы оказывающие сопротивление движению автомобиля, и силы, составляющие нормальные реакции дороги на передние Zп и задние Zз колеса, вызванные перпендикулярной плоскости дороги составляющей силы тяжести автомобиля.

Покрышка соприкасается с дорогой бесконечно большим числом точек. В каждой из этих точек на покрышку действует бесконечно малая сила - элементарная реакция дороги. Равнодействующую элементарных сил, которая действует со стороны дороги на колесо в области контакта, называют реакцией дороги.

Силы, движущие автомобиль, возникают в результате взаимодействия ведущих колес автомобиля с дорогой и называются силами тяги Fт (рис. 1).

К силам, оказывающим сопротивление движению автомобиля, относятся силы сопротивления качению передних Рск.п. и задних Рск.з. колес, действующие в плоскости дороги; сила сопротивления подъему Рсп, сила сопротивления воздуха Fсв, сила инерции Fи , приложенная к центру масс ЦМ автомобиля и на­зываемая силой сопротивления разгону.

Силы Zп и Zз составляют нормальные реакции дороги на передние и задние колеса соответственно. Они вызваны перпендикулярной плоскости дороги, составляющей GN силы тяжести G автомобиля с полной нагрузкой.

Рис.1

Рис.1

Рис.1. Внешние силы, действующие на автомобиль во время движения: ЦМ- центр масс; G - Сила тяжести автомобиля с полной нагрузкой;

GN - составляющая силы тяжести, перпендикулярная плоскости дороги; Рсп_ сила сопротивления подъему; Рск.п , Рск.з - сила сопро­тивления качению передних и задних колес; Fсв - сила сопротивления воздуха; Fт - сила тяги; Fи- сила инерции; a - угол, характеризующий крутизну подъема; Н- превышение дороги; S- заложение дороги; Zn, Zз- нормальные реакции дороги на передние и задние колеса.

Сила сопротивления качению

Сила сопротивления качениюРск постоянно мешает движению и представляет собой целую совокупность сил. Это силы, деформирующие и перемещающие грунт; деформирующие шины; силы трения колес о колею; силы, образующиеся при преодолении выбоин, и т. п.

Принято считать, что:

Рск = f·G,

где: Рск - сила сопротивления качению;

f = 0,015 - 0,3 - коэффициент сопротивления качению, учитывающий состояние дороги, давление в шинах и пр.;

G - сила тяжести автомобиля.

Сила сопротивления качению Рск составляет подобающую долю от силы тяжести автомобиля.

Сила сопротивления подъему

Сила сопротивления подъемуРсп - Крутизну подъема охарактеризовывают углом в градусах (см. рис. 1) или же уклоном дороги i, который представляет собой отношение превышения Н дороги к заложению S, т. е. Силу тяжести G автомобиля, преодолевающего подъем, можно разложить на две составляющие: на силу Рсп, параллельную дороге, и силу Gn=G-cosα, перпендикулярную ей.

Силу Рсп= G-sinα, называют силой сопротивления подъему, где

Также силу сопротивления подъему выражают формулой

При перемещении на спуске сила Рсп ориентирована в сторону перемещения автомобиля и, следовательно, меняет свой знак (рис. 1, в) и, в отличие от силы сопротивления качению, может стать и движущей. Вследствие этого угол а и уклон дороги i считают положительными при перемещении автомобиля на подъеме и отрицательными при его перемещении на спуске.

При перемещении автомобиля на подъеме силу Рсп можно объединить с Рск, а поскольку обе эти силы пропорциональны силе тяжести автомобиля, то:

При перемещении автомобиля под уклон

Сила сопротивления воздуха (аэродинамическое сопротивление)

Сила сопротивления воздуха Fсв- данная сила считается следствием давления встречных частиц воздуха на движущийся автомобиль, разрежения, образующегося позади автомобиля, завихрения воздуха вокруг автомобиля и трения воздуха о поверхность автомобиля. В каждой точке поверхности автомобиля в итоге соприкосновения его с воздушной средой появляются элементарные силы, нормальные к поверхности и касательные к ней. Для упрощения расчетов элементарные силы сопротивления воздуха, распределенные по всей поверхности автомобиля, заменяют сосредоточенной силой сопротивления воздуха FCB. Опытным путем установлено, что сила сопротив­ления воздуха равна

kв — коэффициент сопротивления воздуха, зависящий от формы и качества отделки поверхности автомобиля 0,20 - 0,30H·m4;

Sл — лобовая площадь автомобиля;

V — скорость движе­ния автомобиля.

Из формулы видно, что сопротивление воздуха находится в зависимости от скорости автомобиля, его обтекаемости, величины площади попе­речного сечения, плотности воздуха. Существенное значение Fсв приобретает только при высоких скоростях, так как зависит от квадрата скорости.

Сила, разгоняющая автомобиль.

Для автомобиля характерным считается неравномерное движение. Показателями разгона являются ускорение, время и путь разгона. В общем случае перемещения автомобиля сила тяги Fт уравновешивается силами сопротивления перемещения:

При разгоне автомобиля, т. е. при перемещении автомобиля с ускорением а, появляется сила инерции Fи автомобиля, противодействующая разгону, равная

где m - масса автомобиля;

а - ускорение автомобиля.

Влияние инерционного момента вращающихся масс учитывается коэффициентом  относительного увеличения массы автомобиля, предусматривающим воздействие вращающихся масс, показывающим, во сколько раз сила, необходимая для ускорения автомобиля, больше силы инерции его поступательно движущейся массы.

В соответствии с этим общая сила сопротивления разгону

Величина ≈1,05 + 0,05·nкп,

nкп - передаточное число коробки передач, на которой производится разгон.

Мощность, которая имеется для обеспечения ускорения, представляет собой разность между мощностью, требующейся при данных условиях для преодоления сопротивления движения, и мощностью, подводимой к ведущим колесам.

Мощность, важная для перемещения автомобиля с ускорением

V — скорость автомобиля.

Из приведенной формулы видно, что чем автомобиль легче, тем большее ускорение получится развить при схожей мощности мотора.

В случае если автомобиль движется без разгона (Fp = 0 и Fи = 0), вся сила тяги тратится на преодоление сил сопротивления, и равна:

В случае, когда автомобиль замедляет ход, сила тяги становится меньше суммарной величины сил, препятствующих перемещению.

Сила тяги автомобиля.

Энергия от мотора к ведущим колесам передается через трансмиссию: сцепление, коробку передач, карданную передачу, главную передачу, дифференциал и полуоси. Благодаря наличию в трансмиссии коробки передач и главной передачи, суммарный крутящий момент Мкр на ведущих колесах автомобиля больше момента мотора Мдв.

Крутящий момент Мкр вызывает в месте контакта колеса с дорогой касательную реакцию дороги, движущую автомобиль, т. е. силу тяги. На теоретическом уровне ведущее колесо взаимодействует с дорогой в одной точке (практически же - в «пятне контакта»). Активной в этой точке является сила, с которой колесо «толкает» дорогу. Вот тут-то и появляется ответная (реактивная) сила FT реакции дороги, которая «толкает» машину. Величина силы тяги равна отношению крутящего момента на полуосях к радиусу ведущих колес, т. е., Мкр -крутящий момент на колесе,

R - статический радиус колеса.

Таким образом, для определения силы тяги необходимо знать радиус R ведущего колеса и момент Мкр. Так как на колеса автомобиля установлены эластичные пневматические шины, то радиус колеса во время движения изменяется под влиянием действующих на колесо сил. Различают статический радиус колеса ( расстояние от поверхности дороги до оси неподвижного колеса, значение которого приводится в технической характеристике шины), динамический радиус колеса (расстояние от поверхности дороги до оси катящегося колеса) и радиус качения колеса (радиус условно недеформирующегося кольца, имеющего с данным эластичным колесом схожую угловую и линейную скорости). Для простоты расчетов силы тяги считают радиус колеса постоянным и равным статическому радиусу колеса.

Сила сцепления шины с дорогой

Сила сцепления покрышки с дорогой Рсц. Для того чтобы автомобиль имел возможность стабильно ехать, тормозить и поворачивать, необходимо надежное сцепление покрышек с дорогой. Сила сцепления Рсц находится в зависимости от сцепного веса автомобиля и скорости перемещения автомобиля, а также от состояния дороги и покрышек: где:

Gсц — сцепной вес автомобиля,

ᵠсц— коэффициент

Коэффициент сцепления покрышек с дорогой определяет проходимость автомобиля при перемещении по влажному грунту и по скользкой дороге.

Сцепной вес автомобиля возможно, увеличить, увеличивая количество ведущих колес или смещая центр тяжести в сторону ведущего моста.

От сцепления колес с дорогой зависят максимально вероятные силы тяги и торможения, а также боковая устойчивость автомобиля.

Если сила тяги приложенная к колёсам превышает силу сцепления, то при попытке тронуться с места ведущие колеса автомобиля пробуксовывают. Если тормозная сила колеса больше силы сцепления, колесо блокируется. И в том и в ином случаях возникает юз - проскальзывание колеса относительно опоры. Юз наступает тогда, когда скорость точки касания колеса с дорогой не равна нулю относительно дороги. В случае если эта точка неподвижна относительно дороги, колесо не будет проскальзывать до тех пор, пока действующие на него в точке касания силы не превысят силы трения покоя.

Автомобиль движется благода­ря наличию силы трения покоя. Ведь, если бы этого трения не было, колеса всегда проскальзывали бы относительно опоры, т. е. прокручивались бы при попытке разогнать автомобиль и блокировались бы при попытке его остановить. И если на льду колесо буксует или скользит, это означает, что соответственно силы тяги или торможения превышают силу трения (Рсц применительно к автомобилям). Очевидно, что условием движения автомобиля без юза являются соотношения:

FT < Рсц - для движения под действием силы тяги;

Рторм < Рсц - для движения под действием тормозной силы.

При полной загрузке автомобиля положение улучшается, зато при уменьшении значения коэффициента сцепления ᵠсц, а оно может уменьшиться в 10 раз (например, в гололед), максимально допустимая сила тяги также уменьшается в 10 раз. Значение коэффициента сцепления зависит прежде всего от типа и состояния дороги, рисунка и степени износа протектора покрышек, давления в шинах и скорости вращения колес. При управлении автомобилем следует учитывать все эти факторы.

Торможение.

Торможение это процесс, во время которого кинетическая энергия движущегося автомобиля в результате трения преобразуется в теплоту и рассеивается в окружающем пространстве. Трение создается тормозными механизмами, установленными на каждом колесе.

Во время торможения на колесо одновременно происходят два взаимо-связанных явления: во-первых, в результате работы тормозного механизма создается тормозной момент Мт, который препятствует вращению колеса; во-вторых, в результате взаимодействия покрышки с дорогой возникает момент сцепления Мсц, стремящийся поддержать вращение колеса.

При торможении элементарные силы трения, возникающие в паре трения «колодки — тормозной барабан », создают момент трения Мт, направленный в сторону, противоположную вращению колеса, а между колесом и дорогой возникает тормозная сила Рторм -

При полном торможении колесо блокируется и происходит рассеивание энергии в месте контакта покрышки с дорогой. В случае экстренного торможения на горизонтальной дороге, движущей силой является сила инерции автомобиля, а основной силой сопротивления движению является суммарная тормозная сила всех колес.

При рабочем торможении колесо вращается, а энергия рассеивается в тормозном механизме.

При идеальном торможении вся энергия движения автомобиля (mV2/2) превращается в тепло. Максимально возможное при торможении замедление:

g — ускорение свободного падения.

Но это лишь теоретически возможное замедление. Реально же значение замедления а меньше по многим причинам.

Во время экстренного торможения тормозной путь окажется равен:

V — скорость автомобиля, измеряемая в м/с, в момент начала торможения;

а — максимально возможное замедление автомобиля при торможении.

Формулы наглядно демонстрируют, что, если в результате изменения дорожных или погодных условий значение ᵠсц упало, во столько же раз снижаются максимально возможные сила торможения и замедление автомобиля.

Длина тормозного пути прямопропорциональна квадрату скорости автомобиля в момент начала торможения.

Из практики известно, что юз задних колес наступает чаще юза передних так как при торможении у автомобиля опускается передняя часть.

Это объясняется тем, что при торможении автомобиля сила инерции FH, которая приложена к ЦМ, действуя на плече Н (рис. 2, б), и тормозные силы Рторм, лежащие в плоскости дороги, образуют относительно ЦМ тормозной момент Мторм, который вызывает перераспределение нормальных нагрузок между передним и задним мостами. При этом нагрузка на передние колеса увеличивается, а на задние уменьшается. Поэтому нормальные реакции Zп и Zз, действующие соответственно на передние и задние колеса автомобиля во время торможения, значительно отличаются от нагру­зок Gп и Gз, которые они воспри­нимают в статическом состоянии

Во время резкого торможения автомобиля реакция на переднюю ось у легковых автомобилей может возрасти в 1,5 - 2 раза, а на заднюю ось уменьшиться в 0,5 - 0,7 раза.

Степень распределения суммарной нагрузки по осям при торможении зависит от высоты расположения центра масс и от расстояния между осями. С уменьшением нагрузки на заднюю ось допустимые тормозные усилия на задних колесах уменьшаются, а на передних - увеличиваются; следовательно, при торможении задние колеса более склонны к юзу.

Рис.2

Рис.2. Силы, действующие на ав­томобиль при торможении и остановке: ЦМ - центр масс; Н - расстояние между ЦМ и пло­скостью дороги; Рторм - тор­мозная сила; Мторм - тормозной момент; G - вес автомобиля;Gсц - сцепной вес автомобиля

Рис.3

Рис.3. Силы сцепления колеса с дорогой, действующие в пятне контакта колеса: Fт -сила тяги; F́т- сила тяги при интенсивном разгоне; Рторм -сила торможения;

Р́торм - сила торможения при интенсивном замедлении; Р́бок.сц. - поперечная сила сцепления при интенсивном разгоне или торможении; Рбок.сц. - поперечная сила сцепления; Рсц - сила сцепления.

В процессе торможения реакция на передние колеса увеличивается, а на задние уменьшается. Поэтому для полной реализации силы сцепления при экстренном торможении необходимо, чтобы тормозные силы были пропорциональны нормальным реакциям. Исходя из этого делают так, чтобы передние колеса тормозили настолько сильнее, насколько больше при торможении они прижимаются к дороге. Это позволяет при торможении получить наибольшую тормозную силу, поскольку сила сцепления каждого колеса пропорциональна приходящейся на него нагрузке.

Для того чтобы предотвратить блокировку задних колёс применяется регулирование давления в тормозном приводе, которое обеспечивает ограничение роста давления в тормозных механизмах задних колес при уменьшении реакции на задние колеса автомобиля. Клапан регулятора давления перекрывает подвод жидкости к тормозным механизмам задних колес в случае, когда давление в ее тормозном контуре возрастает до предельного, угрожающего блокировкой колес. Более совершенные антиблокировочные системы с электронными датчиками скорости вращения колес предотвращают блокировку колес при любых значениях коэффициента сцепления.

Заключение

В настоящей работе были рассмотрены силы, действующие на автомобиль. К ним относятся:

Сила сопротивления качению, которая всегда препятствует движению и возникает вследствие деформации шин и поверхности дороги;

Сила сопротивления подъему может быть направлена как в сторону движения, так и против него. В процессе подъема она действует в направлении, противоположном движению, и является силой сопротивления движению. При спуске эта сила, направленная в сторону движения, становится движущей;

Сила сопротивления воздуха зависит от коэффициента сопротивления воздуха, лобовой площади и скорости движения автомобиля;

Сила разгоняющая автомобиль, которая зависит от ускорения, времени и пути разгона;

Сила тяги автомобиля возникает при передачи крутящего момента с двигателя на колеса и для её определения необходимо знать радиус ведущего колеса;

Сила сцепления шины с дорогой зависит от сцепного веса автомобиля и скорости движения, она нужна для того, чтобы автомобиль мог устойчиво двигаться, тормозить и поворачивать.

Эти силы, действующие на автомобиль во время движения, влияют на изменения показателей эффективности работы автомобиля. К этим показателям можно отнести скоростные свойства автомобиля, топливная экономичность, износ деталей автомобиля, аэродинамические свойства.

Учет этих показателей позволит повысить эффективность использования автомобильного транспорта, и сократить число дорожно-транспортных происшествий.

Литература

Ваганов В.И. Вождение автотранспортных средств / Ваганов В.И., Рывкин А.А. - М.:Транспорт, 1990 – 224 с.

Горбачев М.Г. Безопасное вождение современного автомобиля / Горбачев М.Г. – м.: Рипол Классик, 2007 - 232

Калисский В.С. Автомобиль: Учебник водителя третьего класса / Калиссий В.С., Манзон А.И., Нагула Г.Е. – 5-е изд.,стереотип. – М.: Транспорт, 1980. – 368 с.

Николенко В.В. Вождение автомобиля. Практическое пособие / Николенко В.В. – 1991 - 62 с.

Тимовский А.А. Основы управления автомобилем и безопасность дорожного движения / Тимовский А.А., Нестеренко В.Б. – Арий, - 2009, 146 с.

Шухман Ю.И. Основы управления автомобилем и безопасность движения / Шухман Ю.И. – м,: ООО «Книжное издательство «За рулем», 2006.-160 с.

Интернет-источники

https://www.nkj.ru/archive/articles/9606/ (Наука и жизнь, О ТОРМОЗАХ И ТОРМОЖЕНИИ)

https://www.auto.sumy.ua/autofirm/advance/1

http://ustroistvo-avtomobilya.ru/teoriya/sily-dejstvuyushhie-na-avtomobil-pri-dvizhenii/

http://www.znaypdd.ru/forces.php

Просмотров работы: 70

school-science.ru

СИЛЫ, ДЕЙСТВУЮЩИЕ НА АВТОМОБИЛЬ | Сумской автомобильный клуб

Источник

Автофирм.Ру: Вождение для опытных водителей

При движении автомобиль преодолевает силы сопротивления качению, воздуха, подъема, инерции, а при движении на повороте на него действует боковая сила. Проявление сил, действующих на автомобиль при движении, может оказаться неожиданным для неопытного водителя и привести к дорожно-транспортному происшествию. Чтобы этого избежать, необходимо знать какие силы влияют на автомобиль во время движения, а также научиться учитывать эти силы и рационально их использовать (рис. 1):

1. сила тяжести;
2. инерционные силы возникают при изменении скорости или направления движения (боковая сила), они препятствуют разгону и торможению автомобиля, а на повороте стремятся сместить его в противоположную центру поворота сторону;
3. сила сопротивления подъему препятствует силе тяги при подъеме, и она тем больше, чем круче подъем, а на спуске, наоборот, складывается с силой тяги и дополнительно ускоряет движение автомобиля;
4. сила сопротивления качению возникает в результате трения шин о дорогу, их упругого деформирования, трения в подшипниках колес и др.;
5. реакция дороги на опору колес;
6. сила сопротивления боковому скольжению;
7. сила тяги на колесах;
8. сила сопротивления воздуха зависит от обтекаемости и лобовой площади автомобиля и резко возрастает с увеличением скорости.

 

Рис. 1.

Трогание и движение автомобиля по дороге возможны только при условии, что сила тяги, развиваемая двигателем и приложенная в месте контакта колес с дорогой, превышает суммарные силы сопротивления, действующие на автомобиль. При этом обязательным условием является достаточное сцепление колес автомобиля, особенно ведущих, с поверхностью дороги, иначе они будут буксовать. Сила сцепления зависит от массы, приходящейся на колесо, от состояния покрытия дороги, давления воздуха в шинах и рисунка протектора. Если прекратить приложение силы тяги, то на горизонтальной дороге автомобиль под действием сил сопротивления постепенно остановится.

Автомобиль может быть остановлен с помощью тормозной системы. Эффективность торможения зависит от конструкции тормозов, от величины тормозного момента, состояния шин и дороги. Тормоза современных автомобилей могут развивать момент, намного превышающий силы сцепления колес с дорогой. Поэтому в практике наблюдается юз, когда колеса автомобиля блокируются и скользят по дороге, не вращаясь. При этом из-за сильного нагрева резины ухудшается сцепление колес с дорогой и удлиняется тормозной путь до 50%. Кроме того, автомобиль может потерять управление. Поэтому надо учиться тормозить без блокировки колес. На современных автомобилях устанавливаются регуляторы тормозных сил, препятствующие возникновению блокировки колес.

Для оценки влияния состояния дороги на силу сцепления служит коэффициент сцепления, который зависит от вида покрытия дороги и от его состояния. Мокрая, грязная дорога уменьшает величину коэффициента, а следовательно, и силу сцепления примерно наполовину. Уменьшение коэффициента сцепления колес с дорогой наблюдается также при увеличении скорости движения. При пониженном коэффициенте сцепления резко возрастает путь, затрачиваемый автомобилем на торможение.

Различают тормозной и остановочный путь (рис. 2). Последний определяется с момента обнаружения опасности до полной остановки автомобиля, а тормозной путь отсчитывается от момента включения тормозной системы до полной остановки и зависит в основном от конструкции тормозов. Длина остановочного пути во многом зависит от водителя, так как в него входит путь, проходимый автомобилем за время реакции водителя, которое в зависимости от сложности ситуации и особенностей водителя колеблется в среднем от 0,2 до 1,2 с. При этом тормозной путь только из-за различного времени реакции может отличаться почти на 17 м при начальной скорости 60 км/ч, а путь, проходимый автомобилем за время реакции водителя, может составлять почти половину всего остановочного пути.

Рис. 2.

Поэтому водитель, зная места вероятного появления опасности (остановка общественного транспорта, проезд детских учреждений, пересечений, мест с ограниченным обзором и т. д.), заранее переносит ногу на педаль тормоза. При реальном появлении опасности он сразу же нажимает на педаль тормоза, затрачивая 0,2-0,3 с. Остановочный путь при скорости 60 км/ч на сухом асфальтированном покрытии составляет около 37 м, на мокром - 60м, на обледенелой дороге - 152 м. Это должен учитывать водитель при выборе безопасной скорости движения в зависимости от состояния дороги.

Если управляемые колеса автомобиля повернуть, то на автомобиль начинает действовать боковая сила, стремящаяся сместить его от центра поворота. Водитель обычно сразу ощущает это, у автомобиля появляется боковой крен, и его отклоняет в противоположную сторону. Если боковая сила превышает силы бокового сцепления с дорогой, то автомобиль начинает скользить вбок (заднеприводный — заносить), увеличивая радиус поворота. Поэтому он может не вписаться в поворот, съехать с дороги и даже опрокинуться.

Действие боковой силы зависит от радиуса поворота и скорости движения автомобиля. Чем радиус поворота больше, тем ее действие меньше. Поэтому опытный водитель стремится максимально увеличить радиус поворота, используя всю ширину полосы движения, но не выезжая на полосу встречного движения. Скорость движения на повороте изменяет боковую силу в квадратичной зависимости: если скорость увеличить в 2 раза, действие боковой силы возрастет в 4 раза. Поэтому снижение скорости перед входом в поворот является обязательным условием его безопасного прохождения, за исключением дорог, где скорость лучше увеличить. Тогда действующая боковая сила сильнее прижмет автомобиль к полотну дороги.

Устойчивое (без заноса) движение на повороте зависит также от состояния шин и дороги, силы бокового сцепления колес с дорогой, от особенностей привода на ведущие колеса (заднеприводные, переднеприводные, полноприводные) и от расположения груза. Занос и опрокидывание возникают скорее на скользкой дороге у заднеприводного автомобиля с грузом, значительно выступающим за боковые борта. Наиболее устойчивы к заносу полноприводные и переднеприводные автомобили.

При движении на повороте вследствие боковой эластичности шин происходит некоторый снос автомобиля (без проскальзывания) в сторону, противоположную повороту рулевого колеса. Явление увода также может возникнуть под действием сильных порывов ветра. Чем выше скорость движения на повороте, тем больше увод. Это явление имеет в определенных условиях серьезное значение для безопасности движения, и водитель должен уметь его учитывать. Если водитель не сумеет компенсировать боковой увод соответствующим поворотом руля, то при правом повороте его вынесет на полосу встречного движения, а при левом повороте — утянет на обочину. Боковой увод из-за воздействия ветра обычно компенсируют соответствующим поворотом рулевого колеса. Поэтому при въезде в зону затишья нужно уменьшить угол поворота рулевого колеса, чтобы избежать резкого изменения направления движения.

< Пред. страница | Оглавление | След. страница >

www.auto.sumy.ua

Какие силы действуют на автомобиль

Вроде бы зачем усложнять себе жизнь законами физики – сел за руль да поехал. Однако, никому не навязывая своего мнения заметим, что понимание водителем того, какие силы действуют на автомобиль, поможет понять не только новичку то, что может произойти на дороге, но и как это влияет на расход топлива. О многих значимых сил влияния на поведение автомобиля, среднестатистический водитель не знает, или забывает об их существовании в момент опасности. Ниже приведем краткую характеристику наиболее важных физических величин воздействия на автомобиль, которые принимаются во внимание всеми инженерами при начальном проектировании автомобиля.

Какие силы действуют на автомобиль

Не углубляясь далеко в теории физики, затронем основные физические величины которые воздействуют на автомобиль.

• Сила сопротивления качению.
• Аэродинамические сопротивление.
• Сила инерции.
• Центробежная сила.

Сила сопротивления качению

Многие из автомобилистов слышали о термине сопротивление качению шин (RRC Rolling Resistance Coefficient), но далеко не все понимают его важность. Вспомните, интересовались ли вы при выборе новых покрышек для своего авто этим показателем. Этот показатель всегда указывается, так как, согласно новым европейским правилам маркировки, на шинах обязательно должен быть указан коэффициент сопротивление качению.

RRC возникает в результате трения шин об основу дорожного покрытия, трения в подшипниках колес и т. д. Эта сила возникает в результате трения шин об основу дорожного покрытия и определяет потерю энергии во время движения исходя из конструкции шины автомобиля, которая в процессе контактного движения с дорогой деформируется.

Сила зависит от массы автомобиля и коэффициента трения качения. Определяется по формуле Pf = Q·f, где (f) – коэффициент трения качения, а (Q) – нормальная нагрузка автомобиля. Чем больше коэффициент, тем тяжелее вращаются шины.

Масса в виде прижимной силы играет большое влияние на величину сопротивления качению, если мы стремимся сэкономить энергию и соответственно расход топлива, то уменьшение массы автомобиля становится приоритетом.

Только 20 процентов энергии, содержащиеся в топливе, используется для передвижения автомобиля, остальная энергия идет на разгон, торможение, преодоление сопротивления воздуха и сопротивления качению.

Что влияет на эту силу

Сопротивление качению зависит от многих факторов:

1) Конструкция шины.2) Давление воздуха в шине.

Влияют три фактора: сдвиг, сжатие и изгиб шины. Чем меньше деформация поверхности, тем меньше сопротивление качению.  Водители должны помнить, чтобы хотя бы раз в месяц проверить давление в шинах. При низком давлении это приводит к увеличению сопротивления качению и, как следствие, повышение расхода топлива, а также неравномерный износ протектора.

3) Температура.4) Нагрузка.5) Скорости движения автомобиля.6) Состояния дорожного покрытия (асфальтобетон, мелкая брусчатка, щебёночное или грунтовое полотно).

КАК ПРОВЕРИТЬ

Методика оценки сопротивления качению проводится довольно просто.

Методика оценки сопротивления качению на полигоне Nokian

Автомобиль загоняют на эстакаду, закрепляют, после отпускают и смотрят как далеко машина сможет проехать накатом без воздействия на педали сцепления и тормоза. К примеру автомобиль проехал 70 метров, разница в преодоленной дистанции составляет около 28 процентов. По данным Nokian, снижение сопротивления на 5 процентов позволяет снизить расход топлива на 1 процент, то есть на этом примере позволяет сэкономить почти 6 процентов топлива. Вот такая простая арифметика показывающая почему при выборе резины надо смотреть на коэффициент сопротивления качению.

Аэродинамические сопротивление

Возникает в результате движения транспортного средства, который при движении преодолевает сопротивление воздуха. Это сопротивление зависит от плотности воздуха (плотность зависит от температуры и давления), скорости и формы автомобиля. Так при малых скоростях, порядка нескольких км/ч этот показатель не имеет особого значения, при более высоких скоростях, водителю необходимо учитывать, что сопротивление динамически растет с квадратом скорости. Это означает, что двукратный рост скорости приведет к увеличению аэродинамического сопротивления в четыре раза.

Не нужно пренебрегать этой силой, на скоростях движения свыше 80 км/ч эта сила становится самой большой. На ее преодоление тратится больше всего энергии вырабатываемой двигателем, а значит и топлива.

Сила (F) сопротивления воздуха складывается из трех множителей.

• Коэффициент обтекаемость кузова (k).
• Площадь лобового сопротивления (S) высчитывается приблизительно путем умножения ширины автомобиля на его высоту.
• Скорость (V) в квадрате.

Обратите внимание, если хотим уменьшить эту силу, нужно поддерживать определенный скоростной режим до 80 км ч. Свыше 80 километров в час, ваш расход топлива будет увеличиваться в геометрической прогрессии.

Водители должны помнить, что без должного знания аэродинамики не нарушать заводские аэродинамические линии автомобиля, так как это вызовет дополнительный расход топлива.

Сила инерции

Мы можем наблюдать действие этой силы во время разгона и торможения автомобиля, то есть с изменением скорости автомобиля. Собственно говоря, это всем известный второй закон Ньютона, который многие из вас помнят из школьной программы. В данном случае он равен массе автомобиля помноженную на ускорение.

В тот момент когда машина ускоряется, сила инерции направлена противоположно направлению движения, а когда начинает тормозить, ее направление становиться противоположным.

К примеру, при резком торможении на скорости в 50 км/ч, 1,5-литровая бутылка воды будет весить 60 кг.

Быстрая остановка транспортного средства, приведет к тому, что люди и предметы начинают кратковременно перемещаться в обратном направлении, набирая большую массу. Поэтому водители должны помнить, что пристегивание ремнями безопасности, это не только обязанность, но, и забота о безопасности других участников движения. 

Сила инерции достаточно большая, на нее тратится большое количество топлива. Повлиять на эту силу можно более плавным разгоном и торможением.

Центробежная сила

Одной из главных сил, чье действие мы постоянно ощущаем при движении автомобиля, является центробежная сила. Появляется она во время движения при прохождении поворотов. На ее значение влияет масса автомобиля, скорость и радиус поворота. Если скорость возрастает в 2 раза, то сила увеличивается в четыре раза, то есть в геометрической прогрессии.

Наибольшее влияние на работу центробежной силы влияет скорость. Приближаясь к повороту, обращайте внимание насколько он крутой. Чтобы автомобиль не вылетел из поворота, очень важно снижение скорости перед входом машины в поворот. С опытом, конечно придет понимание того, какая должна быть скорость автомобиля.

Помните старое правило – « Не искусство – въехать в поворот. Искусство – безопасно из него выехать».

Как технически преодолевать повороты?

Водитель преодолевая поворот, может уменьшить действие центробежной силы на автомобиль за счет оптимизации траектории движения. Поворотов не следует бояться, но нельзя их недооценивать. Мы должны к ним относиться с уважением и осторожностью. Имея правильное представление прохождения поворотов, будет немного легче в дальнейшем движении.

Въезжая в поворот, снимаем ногу с педали газа, чтобы повысить давление на переднюю ось. Не допускается переключение передач в повороте, потому что отключение привода, снизит нагрузку на передние колеса, что может привести к потере сцепления с дорогой.

Новичкам, часто не хватает навыков, знаний и техники прохождения поворотов.

Безопасное преодоление зависит от нескольких факторов:

• Траектория движения – проезжая поворот, мы должны постараться пройти его, как наиболее плавно.
• Скорость. Регулировка скорости – «ключ» для безопасного преодоления поворота. Лучше въехать в поворот с преувеличенной осторожностью, чем слишком быстро. Педаль акселератора нужно использовать умеренно и плавно.
• Наблюдение – благодаря ей, мы в состоянии выбрать траекторию движения и раньше заметить опасности, возникающие на дороге. Преодолевая поворот, стоит смотреть на выход из поворота и как можно дальше.
• Погодные условия – переменные погодные условия будут влиять на снижение тяги. Каждый поворот (даже если нам уже знакомый), проходите с должной осторожностью, делая поправки на состояние дорожного полотна.
• Cистемы активной безопасности. В современных автомобилях, производители начали устанавливать системы ESP (Electronic Stability Program), которые служат для стабилизации траектории движения. Помните, эта система помогает водителю, но не обеспечивает 100 % защиты. Многое зависит от мастерства водителя.

Как видно, даже базовые знания того, какие силы действуют на автомобиль, помогут не только избежать неприятных сюрпризов на дороге, но и эффективно сократить расходы топлива – то к чему стремятся все водители. С учетом полученных знаний, большинство автолюбителей переносят эти знания на практику – eco driving.

daewoo-lanos.com

Вопрос. Силы и моменты, действующие на автомобиль при движении.

Стр 1 из 10Следующая ⇒

Вопрос. Силы и моменты, действующие на автомобиль при движении.

Ответ. При движении на автомобиль действует целый ряд сил, кото­рые называются внешними. К ним относятся (рис. 3.1) сила тяже­сти G, силы взаимодействия между колесами автомобиля и доро­гой (реакции дороги) Rx1, Rx2, Rz1, Rz2и сила взаимодействия ав­томобиля с воздухом (реакция воздушной среды) Рв.

 

Рис. 3.1. Силы, действующие на автомобиль с прицепом при движении: а — на горизонтальной дороге; б — на подъеме; в — на спуске

Одни из указанных сил действуют в направлении движения и являются движущими, другие — против движения и относятся к силам сопротивления движению. Так, сила Rx2на тяговом режи­ме, когда к ведущим колесам подводятся мощность и крутящий момент, направлена в сторону движения, а силы Rx1и Рв— про­тив движения. Сила Рп— составляющая силы тяжести — может быть направлена как в сторону движения, так и против в зависи­мости от условий движения автомобиля — на подъеме или на спуске (под уклон).

Основной движущей силой автомобиля является касательная реакция дороги Rx2на ведущих колесах. Она возникает в результа­те подвода мощности и крутящего момента от двигателя через трансмиссию к ведущим колесам.

 

По дисциплине «Конструкция и эксплуатационные свойства ТиТТМО»

Вопрос. Уравнение тягового баланса автомобиля.

Ответ.

Движение автомобиля по дороге возможно только в том случае, если сила тяги, развиваемая на ведущих колесах автомобиля, больше или равна сумме сил дорожных сопротивлений. Если величина силы тяги PТ превышает сумму сил дорожных сопротивлений, то этот запас используется либо на ускорение автомобиля, либо на буксировку автомобилем дополнительного груза. Математически это положение описывается с помощью уравнения тягового баланса автомобиля. Уравнение тягового баланса автомобиля имеет следующий вид

РТ = РΨ + РW + Рj,

где РΨ - cила сопротивления дороги, Н;

РW - сила сопротивления воздуха, Н;

Рj - сила инерции автомобиля при его неравномерном движении (при ускорении или замедлении), Н.

Уравнение тягового баланса автомобиля проще и наглядней решать графическим способом, при котором строим графики зависимости каждого из слагаемых уравнения от скорости движения автомобиля, и производим сравнение положения точек кривой с положением точек суммарной кривой РΨ и РW.

Для построения графика зависимости силы тяги РТ на ведущих колесах автомобиля от скорости его движения используется выражение 13

, Н (13)

где Ме- вращающий момент на выходном конце коленвала двигателя при соответствующей его частоте вращения, Нм;

Скорость движения автомобиля при различных частотах вращения коленвала двигателя определяется по формуле-14

, км/ч (14)

Значения сил тяги РТ и скоростей автомобиля V следует определять для частот вращения коленвала двигателя nе, которые являются границами интервалов при разбиении всего диапазона частот вращения коленвала.

 

По дисциплине «Конструкция и эксплуатационные свойства ТиТТМО»

Рис.5. Распределение нагрузки на колеса двухосного автомобиля.

Очевидно, G1+ G2 = G. Практически величины G1 и G2 определяются путем взвешивания отдельно передней и задней частей автомобиля. По экспериментально определенным значениям G1 и G2 легко рассчитать (обратная задача) положение центра массы (отрезки а и b), используя для этого приведенные выше формулы.

При движении автомобиля возникают дополнительные силы и моменты, которые перераспределяют нагрузки на колеса. Например, сила сопротивления воздуха и подъему, бокового ветра, сила инерции при ускоренном или замедленном движении автомобиля и др.Коэффициент сцепления ведущего колеса с дорогойКоэффициент сцепления колеса с дорогой φ представляет собой отношение той силы, которая может вызвать относительное перемещение опорной поверхности шины колеса по дороге, к реакции дороги на колесо, направленное нормально к поверхности дороги. Это определение аналогично установленному в механике определению коэффициента трения первого рода между двумя твердыми телами. Поэтому часто считают, что коэффициент сцепления и коэффициент трения -–понятия равнозначащие. Это положение весьма близко к действительности для дорог с твердым покрытием. Здесь передача тангенциальных усилий от колеса к дороге обуславливается почти исключительно трением между опорной поверхностью шины и дорогой.Взаимодействие колеса с дорогой, имеющей мягкое покрытие (песок, щебень и т.п.) происходит иначе. В этом случае под влиянием тангенциальных усилий между дорогой и шиной происходит частичное разрушение контактной поверхности (смятие, сдвиг и т.д.), что вызывает проскальзывание или буксование ведущего колеса. Коэффициент сцепления при этом отличается от определения коэффициента трения.Коэффициент сцепления колеса на таких дорогах трудно определим расчетным путем и выясняется проведением экспериментальных исследований. Исследуемый автомобиль с полностью заторможенными колесами буксируется с помощью специального тягача при одновременном измерении усилия на сцепке с помощью динамометра. Отношение этого усилия к полному весу буксируемого автомобиля представляет собой коэффициент сцепления. Этим способом можно определить величину φ на дорогах с покрытиями различного типа. Существуют и другие способы определения φ, например, торможением автомобиля на исследуемом участке дороге с одновременным измерением тормозных путей.Автомобиль с одинарными шинам обладает более высокой проходимостью по сравнению с автомобилем, оснащенным спаренными шинами. Объясняется это тем, что при наличии второй шины при движении по мягкой дороге (глина, песок, снег) дополнительно расходуется мощность на образование второй колеи. Кроме того, при переходе от спаренных колес к одинарным неизбежно должен быть увеличен диаметр шины (по соображениям сохранения заданного удельного давления в зоне контакта колеса с дорогой), что также благоприятно сказывается на повышении проходимости. Большое влияние на тягово-сцепные качества автомобиля оказывают геометрические параметры грунтозацепов протектора шины. Грунтозацепы шины ведущего колеса, погружаясь в грунт, деформируют его не только в радиальном, но и в тангенциальном направлении, и постепенно уплотняют. По мере уплотнения грунта в тангенциальном направлении, его сопротивление сдвигу возрастает до некоторого предела, после чего начинается разрушение (сдвиг) грунта. Соответственно этому по мере деформации грунта, внешним проявлением чего служит частичная пробуксовка шины (ее поворачивание на угол, соответствующей величине уплотнения грунта), коэффициент сцепления возрастает до некоторого максимума, а затем падает до величины, характеризуемой внутренним трением между частицами грунта.</g<></g<>

По дисциплине «Конструкция и эксплуатационные свойства ТиТТМО»

Торможение двигателем

Торможение двигателем

Этот способ подходит для транспортных средств с механической коробкой передач. Данный способ для уменьшения числа оборотов двигателя и понижения скоростного режима предполагает включение пониженной передачи. Эффективен при спокойной езде.Собственно, как только водитель отпускает педаль газа, начинается процесс торможения. Происходит он за счет уменьшения подачи топлива в двигатель, в результате снижается передаваемая на колеса коробкой передач тяга.

Если этого не достаточно для эффективного замедления движения авто, придется включить более низкие передачи. Только поэтапно: с пятой на четвертую и дальше. Смысл этих действий в том, что чем более низкая передача применяется, тем сильнее торможение.

Технически весь процесс выглядит так. При бросании газа сцепление автомобиля остается по-прежнему на включенной передаче. Отпуская тормозную педаль, выжимается сцепление, включается более низкая передача. После этого постепенно отпускается педаль сцепления.

Советы: Система автопилота в легковых автомобилях

Чаще всего торможение двигателем применимо на крутых спусках, в сложных погодных условиях (гололед, дождь, листопад), когда сцепление колес с поверхностью проезжей части не достаточно.

Что касается крутых склонов, тут есть одна хитрость. Дело в том, что при постоянной работе тормозов их колодки и диски перегреваются, значительно снижая эффективность торможения. Чтобы избежать тепловой эффект, следует выбирать соответствующую крутизне склона передачу: чем круче склон, тем должна быть ниже передача. Тормозить лучше двигателем, работая педалью газа. Как обеспечить равномерное движение? Жмем газ для ускорения и отпускаем эту педаль для снижения скорости.

 

Импульсное торможение

Импульсное торможение

Для снижения скорости движения при помощи тормозной системы используется импульсное (прерывистое) торможение.

Здесь педаль тормоза нужно выжать до упора, кратковременно отпуская тормоз.

Важно знать, что момент начала торможения не должен быть слишком интенсивным во избежание блокировки ведущих колес, а должно осуществляться на грани блокировки.

Потом кратковременно усилие на тормоз ослабляется и вновь идет торможение на грани. Весь процесс повторяется до полного прекращения движения автомобиля (или до достижения необходимой скорости).

Советы: Правильное переключение передач

Как показывает практика, этот способ лучше использовать совместно с торможением двигателем.

Для автомобилей, оборудованных системой антиблокировки, этот способ не актуален. На ABS-автомобилях импульсное торможение в случае необходимости происходит на автомате. Нажал водитель на тормоз до упора – и ему достаточно просто удерживать его в этом положении. Пусть водителя не пугает вибрация педали: это происходит при срабатывании антиблокировки.

 

Ступенчатое торможение

Ступенчатое торможение

Это ежедневное штатное торможение. Его использует практически каждый водитель. Различают торможение с повышенным и пониженным усилием.

Повышение усилия торможения применяется во время плохих погодных условиях. Суть приема в увеличении степени нажатия на педаль тормоза и его продолжительности. Способ позволяет водителю прочувствовать качество дорожного полотна и способность автомобиля совершить необходимый маневр.

Понижение усилия используется при хорошем сцеплении автошин с поверхностью проезжей части, когда возможно движение на высокой скорости. Чтобы затормозить, педаль тормоза нужно выжать до упора, удержав в таком положении некоторое время. Дальнейшие нажатия должны происходить быстро и, в то же время, непродолжительно, позволяя водителю контролировать степень снижения скорости. Способ подходит для быстрого замедления движения, но применим только при благоприятных дорожных условиях.

 

По дисциплине «Конструкция и эксплуатационные свойства ТиТТМО»

Избыточная поворачиваемость

Пример избыточной поворачиваемости

Если боковой увод колес задней оси больше, чем увод колес передней оси, и угол поворота машины относительно центра масс увеличивается, то это называется избыточной поворачиваемостью. (англ. oversteering). В этом случае у автомобиля сносит заднюю ось, вплоть до разворота.

В случае возникновения заноса задних колёс:

• на заднеприводном автомобиле повернуть руль в сторону противоположную направлению поворота (в сторону заноса) и либо отпустить газ (но не доводя автомобиль до торможения двигателем и не очень резко), либо нажать на газ, переведя автомобиль в режим управляемого заноса;
• на полноприводном автомобиле: повернуть руль в сторону противоположную направлению поворота, а реакция на работу с тягой индивидуальна в зависимости от схемы полного привода, развесовки машины и прочих факторов. Именно из-за неоднозначных реакций управление полноприводными машинами с традиционными межосевыми дифференциалами считается намного более сложным.
• на переднеприводном автомобиле повернуть руль в сторону противоположную направлению поворота, и увеличить тягу. Педаль тормоза не трогать в случае отсутствия системы АБС.

Совет о нежелательности торможения при заносе на данный момент устарел, современные системы АБС и стабилизации эффективно гасят занос, помогая управляющим действиям водителя, а в случае ошибки руления, тяжесть последствий снижается из-за снижения скорости движения машины.

Если избыточную поворачиваемость не удаётся скорректировать, следует приготовиться к тому, что автомобиль перейдет в неконтролируемое вращение..

Заднеприводной автомобиль склонен к избыточной поворачиваемости при максимальной тяге на ведущих колесах, на нём избыточная поворачиваемость корректируется сложнее, чем на переднеприводном, ввиду возможности срыва колес в скольжении как при переизбытке тяги, так и при излишнем торможении двигателем. Современные заднеприводные автомобили при включенных системах контроля устойчивости вполне безопасны, но на скользкой дороге избыточная поворачиваемость всё равно чувствуется. Будьте внимательнее.

Стоит заметить, что автомобили для ралли могут иметь любую поворачиваемость (не обязательно избыточную). Для прохождения поворотов в управляемом заносе избыточную поворачиваемость создают искусственно такими приёмами, как контрсмещение, использование ручного тормоза, избыток газа (не для переднеприводгого автомобиля), динамическое перераспределение веса на переднюю ось (загрузка передней оси торможением или сбросом газа), и т. д. Автомобили, подготовленные для ралли по скользким дорогам (лед, грязь, гравий) могут иметь недостаточную поворачиваемость из-за особенностей трансмиссии: жесткие межосевые и межколесные дифференциалы могут препятствовать тому, что внутренние колеса в повороте крутятся медленнее. Это мешает автомобилю двигаться по дуге с колесами, повернутыми на угол, соответствующий крутизне поворота. Поэтому пилоты таких автомобилей создают поворачиваемость искусственно вышеуказанными приемами, а у зрителей создается впечатление, что автомобиль проходит повороты «боком» или «веером».

По дисциплине «Конструкция и эксплуатационные свойства ТиТТМО»

ПОД ГРАДУСОМ

 

Какие «подводные камни» со стороны «развальщиков» могут ожидать владельца машины при выполнении операции «развал»? Какие работы должен выполнить специалист и как оценить его работу? В соответствии с технологией технического обслуживания и ремонта работа должна начинаться с проверки технического состояния автомобиля, а именно: свободного хода рулевого колеса, радиального и осевого биения дисков колес, деталей и узлов подвески, люфта в подшипниках ступиц, давления воздуха в шинах. Говоря проще, развальщик должен поднять машину на подъемнике и осмотреть ее снизу, подергать за тяги, за колеса, взять манометр и проверить, а при необходимости довести до нормы давление воздуха в шинах. Это естественно, так как регулировать углы на автомобиле с изношенной подвеской и спущенными шинами - «мартышкин труд». Поэтому логично будет сперва отремонтировать машину, а затем регулировать углы.Обязательная подготовительная операция при «развале» - «компенсации биения обода колеса», чтобы исключить влияние геометрической формы колесного диска на конечный результат. Внешне это выглядит так: вывешивается передний мост автомобиля, навешиваются приборы на колеса, и каждый прибор индивидуально регулируется под то колесо, на котором он находится. Если эта операция пропущена, то как минимум становится ясно, с кем вы имеете дело. На стендах последнего поколения мосты не вывешиваются, а компенсация выполняется при прокатывании машины взад-вперед на несколько сантиметров.Также «развальщик» должен выставить рулевую рейку в среднее положение. «Вычисляется» поворотом рулевого колеса вправо-влево до упора. Иными словами, после «развала» при движении автомобиля по прямой спица рулевого колеса должна занять горизонтальное положение, а само рулевое колесо должно поворачиваться в разные стороны на одинаковое число оборотов. Если «развальщик» по какой-либо причине забыл это сделать, то автомобиль будет поворачивать в одну из сторон с меньшим радиусом, в другую - с большим. Особенно это заметно при спуске-подъеме по винтовой дороге: вверх автомобиль поднимается, имея значительный запас места до стены, а вниз катится, едва её не задевая, или вообще не «вписывается» в поворот. Это следствие неправильного положения рейки.

Непосредственно установка углов проводится всегда в строгой последовательности: продольный наклон – развал – схождение. У рычажных подвесок наклон и развал устанавливаются с помощью подбора толщины пакета специальных регулировочных шайб между поперечиной подвески и нижним либо верхним рычагом. У подвесок "МакФерсон" развал, как правило, регулируется "изломом" стойки с помощью эксцентрикового болта или ползунковым механизмом, а продольный наклон – толщиной шайб на растяжке или стабилизаторе подвески. (У некоторых машин, например Audi, развал регулируется перемещением шаровой опоры вдоль рычага, либо – например, Mitsubishi – вращением эксцентрика в основании рычага). Ряд автомобилей (BMW, некоторые Daewoo, Mercedes) конструктивно вообще не имеют регулировки развала и продольного наклона. Схождение же делают на всех автомобилях, регулируют при этом одинаково – изменением длины рулевых тяг.Самая трудоемкая операция «развала» - регулировка кастера, который, например, на ВАЗ-2110 регулируется путем удаления-добавления регулировочных шайб на наконечниках растяжки, для чего необходимо изрядно поработать гаечными ключами. Поэтому «развальщику» всегда удобнее посчитать, что параметры этого угла находятся в пределах допуска, и отрегулировать только углы развала и схождения колес. Все равно клиент не разберется в показаниях прибора. В лучшем случае (если кастер при ударе «уплыл» катастрофически) прибегают к помощи зубила и просто срубают «лишние» шайбы, по возможности выравнивая величину углов справа и слева, чтобы автомобиль «не уводило» в сторону.Еще одна сложность для «развальщика» при проведении регулировочных работ - это прикипевшие резьбовые соединения: эксцентриковый болт передней телескопической стойки и регулировочная тяга в рулевом управлении. Особенно эксцентриковый болт, ответственный за угол развала. Пытаясь повернуть его на необходимый угол, можно сорвать головку. По этой причине недобросовестный слесарь, почувствовав значительное сопротивление, оставляет болт в покое, уже не заботясь о том, чтобы выставить «правильные» углы развала. Опытный (не путать с порядочным) «развальщик» может сделать так, что машина поедет прямо, без уводов в сторону, но при этом углы колес будут не в норме. Рядовой автолюбитель заметит это только тогда, когда протектор шин будет значительно неравномерно изношен и потребуется замена покрышек. Именно поэтому к выбору станции технического обслуживания, где будет проводиться «развал», надо подойти как можно серьезнее.

 

 

По дисциплине «Конструкция и эксплуатационные свойства ТиТТМО»

Профильная проходимость

Профильная проходимость зависит от компоновки автомобиля и оценива­ется геометрическими параметрами проходимости, которые определяют по компоновочным чертежам или путем измерения натурных образцов. Все из­мерения проводятся при полной на­грузке автомобиля на горизонтальной площадке с твердым и ровным покры­тием.

Дорожный просвет — расстояние от опорной поверхности до наиболее низкой точки автомобиля, расположенной между колесами. Обычно это точки под картерами глав­ных передач ведущих мостов и в ме­стах расположения рессор. В техниче­ских характеристиках автомобилей мо­гут приводиться несколько значений дорожного просвета. Например, до­рожный просвет под передним и задним мостами. У современных легковых автомобилей дорожный про­свет составляет 150...220 мм, автобу­сов — 220...300 мм, а у грузовых автомобилей ограниченной и повышенной проходимости — 240...300 мм. В нор­мативах СЭВ рекомендуется для гру­зовых автомобилей обеспечивать до­рожный просвет не менее 270 мм. У автомобилей высокой проходимости за счет применения колесных передач и крупноразмерных шин дорожный просвет достигает 400...500 мм.

Передним и задним углами свеса ограничива­ется проходимость автомобиля при проезде через канавы, пороги, крутые переломы. Углы свеса — это углы ме­жду плоскостью опорной поверхности и плоскостью, касающейся колес и наиболее выступающей точки автомо­биля. Большие углы свеса обеспечива­ют возможность преодоления, автомо­билем крутых препятствий, не задевая их. Наибольшие углы свеса имеют ав­томобили высокой проходимости: передний 60...70° и задний 50...60°.

Продольный радиус про­ходимости — радиус услов­ной цилиндрической неровности, через которую автомобиль может проехать, не задевая ее наинизшей точкой, рас­положенной в его средней части.

В некоторых случаях для оценки проходимости автомобилей через пре­пятствия соизмеримые с колеей авто­мобиля, используют понятие попе­речный радиус проходимо­сти.

Способность автомобиля приспо­сабливаться к неровностям местности без потери контакта колес с дорогой зависит от возможных углов перекоса мостов. Угол перекоса находится как сумма углов перекоса переднего и заднего мостов относительно горизон­тальной плоскости. У авто­мобилей, имеющих ведущие мосты, ко­торые сгруппированы в балансирную тележку, определяют также возмож­ные углы перекоса мостов тележки.

Способность автопоезда двигаться по пересеченной местности оценивает­ся углами гибкости в вертикальной плоскости. По существующим нормативам угол гибкости g у автопо­езда с двухосным прицепом должен быть не менее ±62°, а у седельного автопоезда — ±8°.

Способность автомобиля или авто­поезда маневрировать в ограниченном пространстве характеризуется мини­мальным радиусом поворота и шири­ной габаритного коридора поворота. Для автопоездов дополнительно определя­ют углы гибкости в горизонтальной плоскости. Они должны быть не ме­нее 55° у автопоездов с двухосными прицепами и 90° — у седельных авто­поездов.

Профильная проходимость автомо­билей в значительной мере определя­ется их способностью преодолевать от­дельные препятствия.

Максимальный подъем, который автомобиль может преодолеть, зависит от окружной силы, развиваемой веду­щими колесами, и от угла его продоль­ной устойчивости — угла между пло­скостью, нормальной к опорной по­верхности и проходящей через центр масс, и плоскостью, проходящей через центр масс и точки контакта задних колес с дорогой. Этот угол определяет возможность опрокидывания автомо­биля относительно задней оси. У авто­мобилей обычной компоновки он все­гда больше угла максимального подъ­ема, преодолеваемого ими, и поэтому опрокидывание относительно задней оси оказывается практически невоз­можным. Только для автомобилей спе­циальной компоновки с очень высоким расположением центра масс следует анализировать устойчивость при пре­одолении максимальных подъемов. Максимальная окружная сила, разви­ваемая ведущими колесами автомоби­ля, как правило, ограничена сцеплени­ем ведущих колес с опорной по­верхностью.

Иногда у дорожных автомобильных поездов она ограничи­вается вследствие недостаточного кру­тящего момента, передаваемого через трансмиссию к ведущим колесам. Найдем максимальный угол подъема, преодо­леваемого автопоездом с тягачом 4X2, при условии, что его значение ограничено сцеплением ведущих колес с опорной поверхностью. Примем, что сцепление под обоими колесами моста одинаково.

Автомобили и автопоезда способны преодолевать подъемы по твердым склонам следующей кру­тизны: автопоезда с неполноприводными тягачами — 11...13°; одиночные неполноприводные автомобили — 20...25; автопоезда с полноприводными тяга­чами — 15...20; полноприводные оди­ночные автомобили — 27...35°.

Нормативными документами опре­делено, что автомобильные поезда должны преодолевать подъемы с твер­дой опорной поверхностью крутизной не менее 18 % (10,2°), а одиночные автомобили — 25 % (14°).

Спуск опасен тем, что на нем воз­можно опрокидывание автомобиля от­носительно передних колес. У автомо­билей обычной компоновки при равно­мерной скорости движения потеря устойчивости вследствие опрокидыва­ния может произойти лишь на спусках крутизной более 45°. Если же автомо­биль на спуске встречает препятствие, возникает инерционная сила, направ­ление которой совпадает с направле­нием движения автомобиля. В силу увеличения опрокидывающего момента вероятность опрокидывания возраста­ет. Аналогичные явления происходят при резком торможении на спуске. Опрокидывание автомобиля может произойти также и в конце спуска, ко­гда сопротивление движению в момент перехода с наклонного участка на го­ризонтальный резко возрастает.

При опрокидывании автомобиля в рассмат­риваемых условиях затрачивается энергия на подъем центра масс за счет кинетической энергии автомобиля. По­этому для уменьшения вероятности опрокидывания скорость спуска не должна быть большой. Расчеты пока­зывают, что для автомобилей обычной компоновки при предельных углах спуска до 30° скорость движения во из­бежание опрокидывания не должна превышать 10 км/ч.

Возможность преодоления рва определяется числом и расположением мостов, размером колес и положением центра масс автомобиля по базе. Для двухосных и трехосных автомобилей (если центр масс расположен не над средним мостом), ширина преодолеваемого рва зависит от размеров колес. Испытания показывают, что такие ав­томобили способны преодолеть ров с прочными кромками шириной до 1... 1,3 радиуса колеса (большие значения относятся к автомобилям со всеми ве­дущими колесами).

Для трехосных автомобилей с рав­номерным расположением мостов и че­тырехосных ширина преодолеваемого рва может быть значительной и опре­деляется базой автомобиля, расстанов­кой колес и положением центра масс по длине.

Высота преодолеваемого ав­томобилем порогового препятствия зависит главным образом от размера колеса и жесткости кромки порога. Максимальная высота преодо­леваемого неполноприводными автомо­билями порога составляет 0,3...0,5 ра­диуса колеса, а полноприводными — 0,5...0,8.

Максимальная глубина преодоле­ваемого брода зависит от конструкции автомобиля. Лимитирующими эле­ментами при твердом основании брода являются уровни расположения лопа­стей вентилятора, всасывающего па­трубка, аккумулятора, генератора, си­стемы зажигания, воздухосоединительных отверстий картеров механизмов трансмиссии. Для увеличения глубины преодолеваемого брода у автомобилей повышенной и высокой проходимости выходы всасывающих и выхлопных па­трубков стремятся расположить высо­ко, вентилятор изготовляют с отклю­чающимся приводом, а генератор, систему зажигания, картеры мостов и колесные тормоза — герметичными. При таком конструктивном выполне­нии автомобили могут преодолевать брод глубиной до 1,6...1,8 м.

Опорно-сцепная проходимость

Опорно-сцепная проходимость авто­мобиля зависит от эффективности ис­пользования несущих свойств грунта и определяется главным образом конст­рукцией движителя и трансмиссии автомобиля. Опорно-сцепная проходи­мость зависит также от формы корпу­са, типа подвески, удельной мощности автомобиля и др.

Грунты и снег относятся к диспер­сным средам, основным отличием ко­торых от сплошных является то, что находящиеся в них твердые частицы не образуют сплошной массы, а зани­мают лишь часть объема. При этом прочность связи между отдельными ча­стицами значительно меньше прочно­сти материала этих частиц. При дей­ствии внешней нагрузки происходят перемещения, сдвиги отдельных твер­дых частиц относительно друг друга.

По составу различают минераль­ные грунты и грунты органического происхождения. Минеральные грунты подразделяются на ряд категорий. В основу такого деления положены размеры и соотношение частиц двух фракций: глинистой и песчаной. Клас­сификация по этим признакам назы­вается гранулометрической. В зависи­мости от относительного содержания глинистых и песчаных фракций минеральные грунты делятся на глины (со­держание глинистых частиц по массе более 30%), суглинистые грунты — (10...30%), супесчаные (3...10 %) и песчаные (менее 3 %).

Грунты, состоящие из отложений частиц органического вещества, зани­мают особое место. К ним относятся различные виды торфяно-болотных и илистых грунтов, которые различают­ся по влажности, составу и происхож­дению.

Механические свойства грунтов в большой степени зависят от их влаж­ности. При незначительном увлажне­нии связных грунтов вода находится в них в виде тонких пленок или запол­няет тончайшие волосяные промежут­ки между частицами. В таком состоя­нии она малоподвижна, слабо испа­ряется и способствует повышению связности грунта.

С повышением содержания воды заполняются более крупные поры грунта и увеличивается толщина водя­ных пленок на его частицах. Превыше­ние определенных пределов влажно­сти, характерных для каждого грунта.

Опорно-сцепная проходимость

Основными параметрами шин, опре­деляющими характер их взаимодей­ствия с опорной поверхностью, явля­ются наружный диаметр и форма по­перечного сечения шины. Шины в за­висимости от отношения ширины про­филя к его высоте делят на четыре типа: тороидные, широ­копрофильные, арочные, пневмокатки.

Тороидные шины с нерегулируемым давлением устанавливают обычно на дорожных автомобилях. Радиальная деформация их под номинальной на­грузкой не превышает 12... 15 % высоты профиля. Поэтому опорная площадь небольшая и соответственно давление относительно высокое. Рисунок протек­тора, как правило, дорожный, мелкий. Такие шины на деформируемых грун­тах не обеспечивают высокой проходи­мости автомобиля.

В настоящее время изготовляют то­роидные шины, способные работать при переменном давлении (шины с ре­гулируемым давлением). Эти шины, установленные на автомобилях повы­шенной проходимости, обеспечивают их движение по грунтам со слабой несу­щей способностью.

Широкопрофильные шины первона­чально создавались как специальные шины для автомобилей повышенной и высокой проходимости. При нормаль­ном давлении воздуха опорная пло­щадь у широкопрофильных шин на 30...35 % больше, чем у тороидных та­кой же грузоподъемности. При пони­жении давления опорная площадь увеличивается более чем в два раза. Ри­сунок протектора характерен для шин высокой проходимости. В последнее время широкопрофильные шины при­меняются также и для дорожных лег­ковых и грузовых автомобилей. Такие шины работают при постоянном давле­нии воздуха в них. Рисунок протекто­ра — дорожный.

Арочные шины имеют профиль в виде арки и сильно разви­тые грунтозацепы. Работают при по­стоянном давлении воздуха 0,05...0,15 МПа. Это позволяет обеспечить отно­сительно низкое давление на грунт и хорошее сцепление колес. Скорость движения автомобилей по твердым до­рогам ограничена. Такие шины применяют в основном как средство для по­вышения проходимости автомобилей в определенные сезоны года, устанав­ливая их вместо сдвоенных колес.

Пневмокатки — спе­циальные шины, имеющие тонкую резинокордную оболочку и работающие при малом внутреннем давлении воз­духа (0,02...0,1 МПа). Применяются только на специальных машинах, пред­назначенных для движения в особо трудных условиях.

Наиболее труднопроходимые для автомобиля грунтовые и заснеженные поверхности в первом приближении мо­гут быть сведены к четырем видам, различным по физико-механическим свойствам и характеру взаимодействия с движителем: переувлажненный грунт, болото, сухой песок, снег.

Движение по переувлажненному грунту сопровождается образованием колеи, глубина которой оказывает не­посредственное влияние на сопротивле­ние качению. Из формулы следу­ет, что глубина колеи зависит от диа­метра колеса, ширины профиля и нагрузки на колесо. Этими парамет­рами определяется среднее давление колеса на грунт. Если бы шина была абсолютно эластичной, давление коле­са на грунт определялось бы давлением воздуха в шине. Поскольку часть нагрузки передается через каркас шины, давление на грунт зависит от соотно­шения жесткости шины и грунта.

Если жесткость шины больше, чем жесткость грунта, она будет погружать­ся в грунт не деформируясь, т. е. пнев­матическая шина будет работать как жесткое колесо. Если же жесткость шины меньше жесткости грунта, шина деформируется. Это приведет к увели­чению поверхности контакта шины с грунтом, уменьшению на него давления и сопротивления качению. На дефор­мируемых грунтах площадь опорной поверхности может быть увеличена за счет увеличения ширины шины и ее диаметра и уменьшения давления воз­духа в ней. Наиболее предпочтитель­ным является увеличение диаметра ко­леса и снижение внутреннего давления в шине, так как с увеличением ее ши­рины растет объем деформируемого грунта и тем самым увеличивается сопротивление качению. Поскольку при уменьшении давления воздуха в шине площадь контакта растет в большей степени по длине, для повышения про­ходимости автомобиля целесообразно применять шины, давление воздуха в которых можно уменьшать при движе­нии по деформируемым поверхностям.

Как следует из формулы, ко­эффициент сопротивления качению по деформируемым грунтам определяется гистерезисными потерями энергии в шине и затратами ее на перемещение и деформацию грунта. Минимальное сопро­тивление качению соответствует опре­деленному давлению воздуха в шине. При увеличении давления воздуха в шине свыше этого значения сопротив­ление качению возрастает из-за увеличения глубины следа (колеи), а при уменьшении — из-за большой деформа­ции шины.

Очевидно, что для каждого типа и состояния грунта может быть найдено оптимальное давление воздуха в шине, при котором сопротивление качению будет минимальным. Оптимальное дав­ление обеспечивается при установке на автомобилях повышенной и высокой проходимости систем регулирования давления воздуха в шинах.

Возможность движения по дефор­мируемым грунтам определяется так­же реализуемой окружной силой, мак­симальное значение которой по анало­гии со случаем качения колеса по недеформируемой поверхности будем характеризовать коэффициентом сцеп­ления.

При движении по связным грунтам ко­эффициент сцепления в значительной степени зависит от давления воздуха в шине, размеров и формы грунтозацепов. С уменьшением давления в шине увеличивается площадь контакта и большее число грунтозацепов вступает в работу. Форма грунтозацепов оказы­вает влияние на сцепление, самоочищаемость и эластичность шины.

При грунтозацепах с наклон­ной упорной поверхностью повышается уплотнение грунта между ними, вслед­ствие чего возрастает сопротивление грунта срезу. Сужение грунтозацепа к вершине, а также расположение грун­тозацепов под углом 45° к продольной оси шины способствует самоочищаемости протектора и обеспечивает хорошее сцепление ее с грунтом во всех направ­лениях.

Читайте также:

lektsia.com

Силы, действующие на автомобиль. - Интересное

11 октября 2006

Для правильного и безопасного управления автомобилем водители должны знать физические законы его поведения на дороге. Эти знания помогают при правильной оценке конкретной дорожной ситуации выбрать оптимальное решение и, воздействуя на органы управления автомобиля, совершать безопасные маневрирования. Различные силы, воздействующие на автомобиль, заставляют его двигаться и останавливаться. Каждому водителю необходимо знать законы движения автомобиля, понимать их природу, учитывать и использовать их при управлении своим транспортным средством.

Силы, действующие на автомобиль, делятся на две группы. Первая группа оказывает сопротивление движению, вторая – заставляет его двигаться.

1. Сила тяжести – возникает под воздействием силы притяжения Земли и направлена вертикально вниз, распределяясь по всем осям и колесам автомобиля. Фактический вес транспортного средства оказывает давление на дорожное покрытие, и чем он больше, тем больше становится величина силы сцепления колес с дорогой. Эта сила оказывает существенное влияние вначале движения и в дальнейшем его процессе на ведущие колеса автомобиля.

2. Силы реакции дорожного полотна – возникает из-за сил, действующих со стороны транспортного средства в местах соприкосновения колес с дорогой. Чем больше сила тяжести, действующая со стороны колеса автомобиля на дорожное полотно, тем больше сила ответной реакции со сторноы дороги.

3. Сила тяги всегда направлена в сторону движения автомобиля. Она возникает при передаче крутащего момента от двигателя к ведущим колесам, где они в свою очередь стараются переместить слои дорожного полотна назад. Чем больше крутящий момент двигателя и выше передаточное число коробки передач и главной передачи, чем меньше радиус колеса с учетом деформации шины, тем больше становится тяговая сила. Если величина тяговой силы превышает силы сцепления колес с дорогой, возникает пробуксовка ведущих колес. Поэтому начинать движение на скользкой дороге или по бездорожью, а так же с перевозимым грузом необходимо с включением низшей передачи, когда сила тяги достигает наибольшей велечины.

4. Центробежная сила возникает в момент прохождения поворотов или смещения транспортного средства влево или вправо относительно проезжей части. В эти моменты автомобиль стремиться сохранить первоначально заданное направление движения. Величина этой силы прямо пропорциональна радиусу вхождения в поворот. Направление ее действия – от центра тяжести в противоположную сторону поворота. Так, при вхождении в правый поворот центробежная сила старается отклонить автомобиль влево на встречную полосу, а при прохождении левого поворота – вправо, в сторону обочины. Уменьшить ее значение можно только снижением скорости движения и увеличением радиуса траектории входа в поворот. При неправильной выбранной скорости и радиусе поворота центробежная сила может развернуть автомобиль вокруг его оси, что приведет к заносу, отбросить в сторону и, наконец, перевернуть.

5. Сила сцепления шины с дорожным полотном возникает в процессе движения и зависит от многих факторов:

1. От качества покрытия дорожного полотна.

2. От состояния дорожного полотна (сухое, влажное, заснеженное, обледенелое). Так при сухом покрытии сила сцепления намного больше, чем при обледенелом.

3. От технического состояния колес (конструкции шины, давления, рисунка протектора и его износа, а так же от качества самой резины). При изношенном рисунке протектора и увеличенном давлении в колесе сила сцепления с дорогой уменьшается.    

4. От массы автомобиля – с увеличением массы транспортного средства сила сцепления с дорогой увеличивается.

5. От скорости движения – с ее увеличением уменьшается сила сцепления с дорожным полотном.

Водителю необходимо учитывать все эти факторы, так как когда сила тяги на колеса автомобиля превышает силу сцепления с дорожным полотном, может произойти пробуксовка колес, а на скользкой дороге возможны заносы и выход из-под контроля управления автомобиля.   

6. Сила сопротивления воздуха направлена в сторону, противоположную движению транспортного средства. Она возникает в процессе движения за счет давления на воздух поверхностями автомобиля, поэтому многое зависит от аэродинамической конструкции формы кузова автомобиля. Эта сила возрастает с увеличением скорости движения.

7.Сила сопротивления каченю возникает в процессе движения при трении шин автомобиля о поверхность дороги, вследствие чего возникают трения в передаточном механизме (в подшипниках колес). Эта сила прямо пропорциональна массе транспортного средства и коэффициенту сопротивления качению. Коэффициент сопротивления качению зависит от состояния дороги и определяется опытным путем. Сила сопротивления качению направлена в сторону, противоположную движению.

www.oavto.ru

---

• 
  Устройство коленчатого вала
• 
  Роу 6 технические характеристики
• 
  Ремонт осей
• 
  Комплектование это
• 
  Операции термообработки
• 
  Ивеко двигатель
• 
  Экскаваторы одноковшовые
• 
  Мачтовый строительный подъемник
• 
  Устройство главного тормозного цилиндра
• 
  Технические характеристики это
• 
  Захват для монтажа колонн