8.7. Влияние различных факторов на управляемость автомобиля. Управляемость автомобиля

2.2.6 Управляемость автомобиля

Управляемостью называют способность автомобиля устойчиво сохранять заданное направление движения и вместе с тем быстро изменять его при воздействии водителя на рулевое управление.

Управляемость обеспечивается соответствующими элементами конструкции автомобиля: углами установки управляемых колес, определенным соотношением углов поворота правого и левого колес, правильным соотношением давления в шинах передних и задних колес.

От технического состояния автомобиля в большой мере зависит его управляемость. На нее отрицательно влияют неправильная установка управляемых колес, увеличенные зазоры в рулевом механизме и приводе, перекосы осей, слишком низкое или высокое давление в шинах. Биение колес на большой скорости может вызвать их виляние, что также ухудшает управляемость.

Подавляющее большинство опасных дорожных ситуаций (до 80– 85%) водитель ликвидирует путем своевременного поворота рулевого колеса и изменения направления движения автомобиля. При этом водитель может, либо, повернув автомобиль, отвести его от опасной зоны под углом к прежнему направлению движения, либо выехать в соседний ряд.

Если с правой и с левой сторон автомобиля установлены шины с различной степенью износа, то при торможении возникает момент, который может привести к повороту автомобиля и к аварии. Вместе с тем, по мере изнашивания протектора и уменьшения его высоты увеличивается сопротивление шины уводу. Поэтому при установке на переднюю ось более изношенных шин автомобиль может приобрести излишнюю поворачиваемость, что ухудшит его управляемость.

Неисправности шин приводят к нарушению устойчивости и управляемости автомобиля. Когда давление в одной из шин начинает падать, происходит изменение креновой и шинной поворачиваемости. Рулевое колесо для движения прямо приходится дополнительно поворачивать на определенный угол. Кроме того, отклонение автомобиля от намеченной траектории (“рысканье”) происходит с некоторым запаздыванием. Автомобиль начинает заносить в сторону проколотой шины из-забольшой неравномерности сопротивлений качению колес правой и левой сторон.

Полуспущенные шины задних колес влияют на изменение траектории значительно меньше, чем шины передних колес.

Если воздух из поврежденной шины выходит не медленно, а вырывается с большой скоростью, то слышен звук лопнувшей шины и затем чувствуется резкий увод автомобиля и вращение рулевого колеса.

В такой ситуации надо прежде всего постараться не дать автомобилю уйти с покрытия на обочину, так как на обочине управлять транспортным средством труднее. Поворотом рулевого колеса необходимо компенсировать начинающееся отклонение машины от направления движения. Для этого надо прочно удерживать рулевое колесо.

Поперечные силы, действующие на автомобиль, особенно велики на высоких скоростях. Чтобы удержаться на дороге и не опрокинуть машину, при всех обстоятельствах следует избегать резкого торможения.

Применение бескамерных шин повышает безопасность, т.к. герметичный внутренний слой охватывает проколовший шину гвоздь или другой предмет, за счет чего выход воздуха предотвращается или сильно замедляется.

Зачастую потеря управляемости происходит внезапно. Какое-либо повреждение рулевого механизма и связанных с ним деталей (обрыв, ослабление, заклинивание) лишает водителя контроля над управлением автомобиля. В таких ситуациях мало что можно сделать, за исключением нажатия на педаль тормоза.

Наиболее опасные последствия могут возникнуть при внезапном обрыве рулевой тяги. Такая неисправность опасна потому, что оба колеса мгновенно отсоединяются от рулевого колеса. Поэтому, если водитель почувствует, что рулевое колесо не оказывает сопротивления при повороте и его поворот на любой угол не влияет на изменение траектории движения, это - критическая ситуация.

Опытные водители знают, что спешить с торможением в такой обстановке не следует, так как неуправляемые колеса могут в одно мгновение повернуться до предела вправо или влево. И в этом, и в другом случае происходит либо опрокидывание, либо удар об ограждение, либо столкновение автомобилей. Поэтому, как только рулевое колесо начинает вращаться очень легко, следует не тормозить сразу, а отпускать педаль управления дросселем карбюратора, если скорость выше 30-40км/ч. Если же скорость ниже, то можно тормозить. Если тормозить в данном случае, то надо тормозить на “юз” до полной остановки, не отпускать педаль тормоза до тех пор, пока автомобиль не остановится. В данной ситуации передние колеса заблокированы, и автомобиль скользит в первоначальном направлении.

При внезапном обрыве поперечной рулевой тяги вначале чувствуется мгновенное облегчение усилия на рулевом колесе (в момент обрыва), а затем некоторое увеличение усилия, как при управлении автомобилем со спущенной шиной переднего колеса. При попытке перестроиться на другую полосу движения машина ведет себя неестественно: поворачивается значительно медленнее, чем обычно, вследствие чего траектория ее движения существенно отличается от намеченной.

В такой ситуации необходимо плавно, как и при обычном неаварийном торможении, остановиться и убедиться в исправности поперечных тяг.

2.2.7 Влияние подвески автомобиля на активную безопасность

Одним из элементов активной безопасности автомобиля является подвеска, обеспечивающая устойчивость автомобиля на дороге. Считается, что безопасность автомобиля гарантируется лишь в том случае, если его шасси рассчитано на большую скорость, чем та, которую может обеспечить двигатель.

На автомобиле ЗАЗ 1102 передная подвеска типа «качающаяся свеча» (Mac Pherson) см. ниже

Жесткая пространственная конструкция хорошо воспринимает нагрузки, возникающие в элементах подвески при движении автомобиля.

 Амортизационно-пружинная качающаяся стойка Mac Pherson упирается верхним концом в чашку, расположенную в вершине передней надколесной арки, несколько впереди перегородки между отсеком двигателя и салоном. Основной недостаток этой подвески - необходимо несколько ограничить свободу перемещения колеса в вертикальном направлении. В противном случае, витки пружины могут плотно прижаться друг к другу при максимальном ходе сжатия подвески, и удар передается на кузов. Усилие на рулевом колесе в значительной степени зависит от величины смещения точки пересечения осевой линии поворотного шкворня с поверхностью дороги относительно центра отпечатка шины. Поэтому, при малейшем нарушении балансировки колеса или биении шины во время качения колеса, возникающие вибрации передаются непосредственно на амортизационную стойку.

Задняя подвеска с торсионной балкой. Она состоит из двух продольных рычагов, соединенных с поперечной балкой, которая сверху шарнирно крепится к кузову, а колеса прикрепляются снизу. Такой тип подвески хорош с точки зрения структурной и пространственной эффективности и обеспечивает преимущества настоящей независимой подвески.

2.2.8. Органы управления автомобилем

Важным связующим звеном между водителем и автомобилем являются органы управления, поскольку их характеристики оказывают огромное влияние на точность и надежность процесса управления.

К конструкции органов управления предъявляются следующие требования:

-высокий уровень автоматизации управления автомобилем;

-малые время и усилия, необходимые для выполнения рабочих движений;

-удобная траектория движения рук и органов управления;

-травмобезопасная конструкция органов управления;

-обеспечение информативности и удобная форма рукояток;

-соответствие эстетическим требованиям.

Расположение органов управления на исследуемом автомобиле является достаточно эргономичным, что повышает активную безопасность автомобиля.

studfiles.net

Управляемость автомобиля. Основы безопасности дорожного движения

Управляемость автомобиля

Под управляемостью понимают способность автомобиля сохранять или изменять направление движения, заданное водителем, с минимальной затратой физической энергии. Именно поэтому управляемость автомобиля больше, чем другие его эксплуатационные свойства, связана с водителем. Для обеспечения хорошей управляемости автомобиля его конструктивные параметры должны соответствовать психофизиологическим особенностям водителя.

Управляемые колеса под воздействием случайных, ударов и толчков постоянно отклоняются от нейтрального положения даже во время прямолинейного движения автомобиля по дороге с ровным асфальтобетонным покрытием. Свойство управляемых колес сохранять нейтральное положение и автоматически в него возвращаться называется стабилизацией. Автомобиль с плохой стабилизацией колес произвольно меняет направление своего движения, вследствие чего водитель вынужден непрерывно поворачивать рулевое колесо то в одну, то в другую сторону, чтобы возвратить управляемые колеса в исходное положение. Плохая стабилизация требует значительных затрат физической энергии водителя, ухудшает устойчивость автомобиля, повышает износ шин и деталей рулевого механизма.

У автомобиля с хорошей стабилизацией колеса при выходе из поворота автоматически возвращаются в нейтральное положение, и автомобиль сохраняет прямолинейное направление, даже если водитель не держит рулевое колесо.

Для достижения хорошей управляемости конструкция автомобиля должна удовлетворять следующим требованиям:

— управляемые колеса при повороте должны катиться без бокового скольжения;

— рулевой привод должен обеспечивать правильное соотношение углов поворота управляемых колес;

— размеры направляющих элементов подвесок и упругие характеристики подвесок и шин должны быть подобраны таким образом, чтобы углы увода передней и задней осей находились в определенном соотношении;

— управляемые колеса должны иметь хорошую стабилизацию и отсутствие произвольных колебаний;

— в рулевом управлении обязательно наличие обратной связи, позволяющей водителю судить о величине и направлении сил, действующих на управляемые, колеса.

Значительное влияние на управляемость оказывает боковая эластичность шин. Это влияние возрастает с увеличением боковых сил, действующих на автомобиль

и имеет существенное значение при движении автомобиля по криволинейной траектории.

Такая эластичность характеризуется углом бокового увода между плоскостью качения диска колеса и осью отпечатка шины на дороге, образуемым под действием боковой силы. Она зависит от конструктивных особенностей шины: высоты и ширины профиля, количества слоев кордной ткани, угла наклона нитей корда, жесткости боковины, нагрузки на колесо, внутреннего давления в шине.

Увод шин вызывает отклонение траектории движения автомобиля от той, которая определяется положением управляемых колес, т. е. задается водителем.

Качение колес с боковым уводом оказывает различное влияние на движение автомобилей разных конструкций в зависимости от распределения их массы по осям и величины сопротивления уводу передних и задних колес. В случае если угол увода передних колес больше угла увода задних колес, считают, что автомобиль обладает недостаточной поворачиваемостью. Такой автомобиль устойчиво сохраняет прямолинейное направление движения. В противоположном случае автомобиль характеризуется излишней поворачиваемостью. Он более склонен к потере управляемости и устойчивости. Однако недостаточная поворачиваемость затрудняет работу водителя, так как для изменения направления движения автомобиля требуется большая сила. Чтобы получить нужное значение показателя поворачиваемое(tm) автомобилей, конструкторы несколько уменьшают давление в передних шинах по сравнению с задними и стремятся расположить центр тяжести автомобиля ближе к передней части.

Управляемость автомобиля зависит от технического состояния его ходовой части и рулевого управления. Уменьшение давления в одной из шин увеличивает ее сопротивление качению и уменьшает поперечную жесткость. Поэтому автомобиль будет постоянно отклоняться в сторону шины с уменьшенным давлением. Изнашивание деталей рулевой трапеции и шкворневого соединения приводит к образованию зазоров, нарушающих установленные кинематические связи и облегчающих возникновение произвольных колебаний колес. Большие зазоры могут настолько увеличить виляние и подпрыгивание передних колес, что нарушится сцепление их с дорогой. Причиной колебаний колес может явиться и их дисбаланс. Этот недостаток особенно часто наблюдается при установке шин, отремонтированных методом наложения манжет. Как правило, отремонтированное место имеет большую массу по сравнению с близлежащими участками шины, вызывает влияние колеса, особенно заметное при движении с большими скоростями (более 80 кмч) и затрудняющее управление автомобилем.

Стабилизация может ухудшиться и вследствие неправильной регулировки рулевого управления. Чрезмерная затяжка пробок продольной тяги, конических подшипников и рабочей пары рулевого механизма увеличивает момент трения, затрудняя возвращение колес в нейтральное положение, ухудшая обратную связь и усложняя управление автомобилем.

Управляемость автомобиля и точность выполнения маневра в большой степени зависит от квалификации водителя. Недостаточно опытные водители допускают при повороте много ошибок: выводят автомобиль за осевую линию дороги или за пределы занимаемого ряда, «срезают» углы при маневрировании, развивают скорость движения, не соответствующую кривизне дороги по условиям устойчивости, и т. д. Точное выполнение поворота возможно лишь при правильном согласовании скорости автомобиля с уголовой скоростью управляемых колес. Вводя автомобиль в поворот и выходя из него, водитель должен правильно выбрать момент, в который следует начать вращение рулевого колеса, а также определить, какова должна быть его угловая скорость.

Следующая глава >

info.wikireading.ru

8.7. Влияние различных факторов на управляемость автомобиля

На управляемость автомобиля оказывают влияние различные конструктивные и эксплуатационные факторы. К ним относятся установка и стабилизация управляемых колес, подвеска и шины, техническое состояние рулевого управления, блокировка колес при торможении, колебания управляемых колес, усилители рулевого управления, кузов автомобиля, квалификация водителя и др.

Установка управляемых колес. Правильная установка управляе­мых колес с развалом в вертикальной плоскости и со схождением

в горизонтальной, а также регулировка углов развала и схожде­ния колес существенно влияют на управляемость автомобиля. При их отклонении от требуемого положения возрастает сопротивле­ние движению и может произойти изменение соотношения меж­ду углами поворота управляемых колес (внутреннего и наружно­го). В результате затрудняется управление автомобилем. При этом увеличивается износ шин и снижается топливная экономичность автомобиля. Поэтому в процессе эксплуатации необходимо пра­вильно регулировать углы установки управляемых колес автомо­биля.

Стабилизация управляемых колес. Возмущающие силы, действу­ющие на автомобиль при движении, стремятся нарушить ней­тральное положение управляемых колес и вывести их из этого положения, отвечающего прямолинейному движению. Для того чтобы не произошел поворот управляемых колес под действием возмущающих сил (толчки от наезда на неровности дороги, по­рывы ветра и др.), колеса должны обладать соответствующей ста­билизацией. При нарушении стабилизации управляемых колес за­трудняется управление автомобилем, ухудшается безопасность дви­жения, увеличивается износ шин и рулевого управления.

В процессе эксплуатации стабилизация колес ухудшается при увеличении зазоров в подшипниках ступиц управляемых колес и шкворневых соединениях, а также из-за неправильной регули­ровки рулевого управления. Так, например, чрезмерная затяжка шаровых пальцев продольной рулевой тяги, конических подшип­ников и рабочей пары рулевого механизма увеличивает сопротив­ление в рулевом управлении, затрудняет возвращение рулевого колеса в нейтральное положение и усложняет управление автомо­билем.

В процессе эксплуатации необходимая стабилизация управляе­мых колес достигается регулировкой углов наклона шкворней или оси поворота колес в поперечной и продольной плоскостях (см. рис. 8.10, 8.11).

Подвеска и шины. У легковых автомобилей ухудшение управ­ляемости при эксплуатации может быть вызвано остаточной де­формацией пружин передней независимой подвески. В результате осадки пружин рычаги подвески при перемещениях изменяют углы развала колес и поперечного наклона шкворней, нарушая при этом установку и стабилизацию управляемых колес. К тому же при осадке одной из пружин подвески указанные углы изменяют­ся только с одной стороны автомобиля. Вследствие этого стабили­зирующие моменты на управляемых колесах не будут уравнове­шиваться при прямолинейном движении и автомобиль начнет уводить в сторону. При уменьшении давления воздуха в одной из шин колес автомобиля увеличивается ее сопротивление качению и снижается боковая жесткость шины. В связи с этим автомобиль

при движении постоянно отклоняется в сторону шины с умень­шенным давлением воздуха.

Блокировка колес при торможении. При торможении автомо­биля одновременная блокировка (доведение до юза) передних и задних колес может произойти только на дорогах с определенным оптимальным коэффициентом сцепления φопт = 0,4...0,45. На до­рогах с другими значениями коэффициента сцепления происхо­дит блокировка сначала либо передних, либо задних колес. Так, при торможении на дорогах с коэффициентом сцепления меньше оптимального (φх < φопт) у автомобиля первыми блокируются пе­редние управляемые колеса. Это может привести к потере управ­ляемости автомобиля. При торможении на дорогах с коэффици­ентом сцепления больше оптимального (φх > φопт) у автомобиля первыми доводятся до юза задние ведущие колеса, что может при­вести к заносу.

Колебания управляемых колес. При движении возникающие колебания управляемых колес вокруг шкворней (осей поворота) в горизонтальной плоскости происходят с высокой и низкой час­тотами.

Колебания колес с высокой частотой (более 10 Гц) соверша­ются в пределах упругости рулевого привода и шин. Они поглоща­ются в рулевом управлении, не передаются на рулевое колесо и не нарушают управляемости автомобиля. Однако колебания высо­кой частоты вызывают дополнительный износ шин и деталей ру­левого привода, возрастание сопротивления движению и сниже­ние топливной экономичности автомобиля.

Колебания колес с низкой частотой (менее 1 Гц) нарушают управляемость автомобиля и безопасность движения. Для устране­ния их влияния следует снижать скорость движения автомобиля.

Колебания управляемых колес вокруг шкворней полностью устранить невозможно, их можно только уменьшить. Это достига­ется различными конструктивными мерами: применением неза­висимой подвески управляемых колес, их балансировкой и др. В результате уменьшается гироскопическая связь между колесами и устраняется их неуравновешенность, вызывающие колебания колес вокруг шкворней.

Усилители рулевого управления. В рулевых управлениях автомо­билей применяют гидравлические, пневматические и электричес­кие усилители. Среди них наибольшее распространение получили гидроусилители. Так, 90 % всех автомобилей с усилителями руле­вого управления оборудованы гидравлическими усилителями.

Гидроусилитель значительно облегчает работу водителя, кото­рый при его наличии прикладывает к рулевому колесу в 2 — 3 раза меньшее усилие, чем без гидроусилителя. Так, например, для по­ворота автомобиля средней и большой грузоподъемности и автобу­сов без рулевых усилителей требуется усилие водителя до 400 Н и

более. Это очень существенно, так как из всей затрачиваемой во­дителем энергии на управление автомобилем 50 % приходится на рулевое управление. Кроме того, гидроусилитель смягчает толчки и удары от дорожных неровностей, передаваемые от управляемых колес на рулевое колесо. Гидроусилитель также повышает без­опасность движения при повреждении шин управляемых колес (прокол, разрыв и т.п.) и маневренность автомобиля.

Маневренность автомобиля возрастает при быстром и точном действии гидроусилителя. Так, время срабатывания гидроусили­телей составляет 0,2...2,4 с (у пневмоусилителей оно в 5—10 раз больше). Это приводит к высокой точности при управлении авто­мобилем в процессе поворота на закруглениях дорог.

Кузов автомобиля. Форма кузова легковых автомобилей оказы­вает существенное влияние на их управляемость, так как она оп­ределяет метацентр автомобиля — точку приложения боковой аэро­динамической силы Рб (силы ветра). У автомобилей метацентр обычно не совпадает с их центром тяжести. Так, у одних автомоби­лей метацентр расположен перед центром тяжести, а у других — за ним.

Если метацентр находится перед центром тяжести автомоби­ля, то при действии бокового ветра двигавшийся прямолинейно автомобиль начнет поворачиваться в направлении действия силы ветра. Это вызовет появление центробежной силы Рц (рис. 8.14), под влиянием которой увеличится склонность автомобиля к по­вороту.

Если метацентр находится за центром тяжести автомобиля, то при действии бокового вет­ра Рб' автомобиль будет стре­миться повернуть против ветра. Возникающая при этом цент­робежная сила Рц' будет способ­ствовать уменьшению поворо­та автомобиля.

Таким образом, для обеспе­чения лучшей управляемости автомобиля при действии боко­вого ветра необходимо, чтобы метацентр располагался за цент­ром тяжести автомобиля.

Рис. 8.14. Влияние формы кузова на управляемость автомобиля:

а — расположение метацентра автомо­биля; б — схема сил, действующих при боковом ветре; МЦ — метацентр; ЦТ — центр тяжести

Это может быть достигнуто соответствующей формой ку­зова автомобиля, например с пониженным капотом двигате­ля, высокими задними крыль­ями и др.

Квалификация водителя. Управляемость автомобиля и точность выполнения маневра во многом зависят от квалификации водите­ля.

Управление автомобилем на повороте представляет собой слож­ный процесс, состоящий из нескольких фаз: вход автомобиля в поворот, его поворот и выход из поворота.

При управлении автомобилем водители, не имеющие доста­точного опыта, часто допускают ошибки: выводят автомобиль за осевую линию дороги, за пределы занимаемого ряда и срезают углы при маневрировании. Все подобные действия приводят к нарушению не только управляемости автомобиля, но и безопас­ности движения.

Контрольные вопросы

1. Какие параметры характеризуют поворот автомобиля?

2. Какие силы действуют на автомобиль при повороте?

3. Почему возникают колебания управляемых колес вокруг шквор­ней?

4. Как обеспечивают стабилизацию управляемых колес?

5. Как осуществляют установку управляемых колес?

6. Что представляет собой увод колес автомобиля, к чему он приво­дит?

7. Какие факторы оказывают влияние на управляемость автомобиля?

studfiles.net

Управляемость автомобиля

Мы видим слово «управляемость» почти в каждом автомобильном обзоре. Наверняка вам доводилось слышать выражения вроде «острый руль», «ватный руль», «рулится, как утюг» и так далее. Всё это субъективно-эмоциональные характеристики управляемости автомобиля. Под управляемостью мы понимаем то, насколько чётко машина реагирует на движения руля и с какой скоростью можно проходить повороты, не опасаясь срыва колёс.

Во многом управляемость зависит от конструкции автомобиля, от конструкции рулевого управления и подвески. Ясно, что машина, у которой, чтобы повернуть колёса от крайнего до крайнего положения, надо сделать четыре оборота руля, будет реагировать на движения рулевым колесом резче, чем та, у которой нужно крутануть шесть оборотов. Но управляемость, заложенная в конструкцию автомобиля, очень сильно зависит от состояния подвески и рулевого управления.

Сначала чуток увеличился люфт руля, потом чуть ушли углы установки колёс, «подсели» амортизаторы – и вот руль стал тяжелее, и машина, вместо того, чтобы ехать прямо, едет, куда захочет, а в поворотах валится, визжа резиной. А если ещё и диски поставить с неподходящим вылетом, да и задок задрать (ну или опустить), то ещё большего эффекта можно добиться.

Одной из характеристик управляемости является поворачиваемость. В зависимости от изменения радиуса поворота под воздействием боковых сил (центробежной силы на повороте, силы ветра и т.д.) поворачиваемость может быть недостаточной, нейтральной и избыточной.

Для некоторых водителей идеальной поворачиваемостью была бы нейтральная. Это значит, что когда автомобиль куда-то поворачивает, ни его передняя часть, ни задняя не выезжают за пределы намеченной водителем дуги поворота. Если вы заезжаете в поворот слишком быстро, при нейтральной поворачиваемости поедет боком весь автомобиль, а не какая-то одна его половина.

Многие автоспортсмены, однако, предпочли бы избыточную поворачиваемость. Она имеет место тогда, когда заднюю часть машины в повороте заносит вбок. В этом случае автомобиль заходит в поворот, если можно так сказать, резче. Заднеприводные машины склонны к избыточной поворачиваемости при более сильном, чем обычно, нажатии на педаль газа, когда задняя ось теряет сцепление с дорогой.

Будьте осторожны — это может произойти очень быстро. Передозировка газа — не обязательное условие, занос может случиться и на скользкой дороге, где есть все возможности для потери сцепления колес с дорожным покрытием. На заднеприводных машинах с высокой мощностью двигателя избыточная поворачиваемость в комбинации со скользкой дорогой может привести к самым неприятным последствиям.

Многие машины с передним приводом, ездящие по нашим дорогам, изначально созданы с недостаточной поворачиваемостью. Это означает, что при вхождении в поворот передняя часть машины старается «уехать наружу» из траектории ее движения, а задняя остается на месте. Ощущается это так, как будто машина «не хочет» поворачивать. Естественной реакцией водителя при появлении недостаточной поворачиваемости становится ослабление газа, что заставляет автомобиль снизить скорость. При этом вес переносится на переднюю ось, колеса на ней таким образом получают более сильное сцепление с дорогой и машина лучше входит в поворот.

Однако переднеприводные машины тоже могут поворачиваться избыточно. Наденьте на передние колеса зимнюю резину, а на задние — всесезонку, и ваш автомобиль — отличный кандидат на занос каждый раз, когда вы будете тормозить, и передняя ось будет «цепляться» за дорогу, а задняя — наоборот, скользить. Использование свойств резины в тюнинге управляемости — старая, но до сих пор верная техника.

Геометрия подвески, жесткость пружин, амортизаторы, стабилизаторы, покрышки и даже давление воздуха в них — все это играет важную роль в том, как машина рулится. Так, более широкая резина дает большее сцепление с дорожным покрытием (что логично). Посмотрите на фотографии высокомощных машин типа Viper, Corvette или Porsche 911.

Все они «носят» более широкую резину на задней оси, что помогает им не срываться в занос каждый раз, когда в повороте водитель немного передавит газ. Тем не менее, как и в случае с любым заднеприводным автомобилем, при избытке мощности заднюю ось все равно будет сносить вбок. К этому лучше быть всегда готовым, и, когда нужно, откорректировать траекторию движения, снизив давление ноги на педаль газа и повернув руль в сторону, противоположную направлению заноса.

Скорость безопасного прохождения поворотов зависит от конструкции подвески, а также от её состояния. Если подвеска не позволяет колёсам «гулять», жёсткие стабилизаторы поперечной устойчивости не дают кузову валиться в поворотах, если пружины и амортизаторы хорошо прижимают колёса к дороге – то можно смело «вваливать» в повороты на хорошей скорости. Если же наоборот – то и улететь недолго…

Мягкость подвески обеспечивает постоянный контакт между шиной и дорогой, другими словами, колеса не подскакивают на препятствиях, а все время сохраняют соприкосновение с полотном. Это уменьшает износ резины, дает более интенсивный разгон и лучшее торможение. Однако все хорошо в определенных пределах. Слишком мягкая подвеска приводит к излишнему крену в поворотах, что ведет к смещению центра тяжести и ухудшению устойчивости. К тому же мягкая подвеска замедляет реакцию автомобиля на действие рулевым колесом.

Стабилизаторы повышают устойчивость в поворотах. Они связывают между собой правые и левые подвески и помогают правильно распределять вес. Чем жестче стабилизатор, тем лучше автомобиль держит дорогу. Отрицательная сторона жесткого стабилизатора — слишком нервное поведение автомобиля в поворотах.

Автомобили, вес которых в большей части приходится на перед, склонны к недостаточной поворачиваемости. Было бы непрактично ставить на передние колеса шины размера большего, чем на задние, так что инженеры настраивают рулевые характеристики при помощи таких доступных им параметров, как степень жесткости пружин, размеры стабилизаторов поперечной устойчивости и жесткость втулок подвески.

Все это делается для того, чтобы уберечь машину от «вылетания» из поворотов или, наоборот, слишком сильного их «срезания». Расположение шин строго вертикально дает максимальную площадь пятна контакта с дорогой, но если слишком сильно затянуть пружины или стабилизаторы, шины просто не смогут двигаться по дороге с неровностями. Это вызовет эффект, совершенно противоположный тому, которого вы добиваетесь.

Большинство водителей предпочтут в этом случае оставить заводские настройки подвески без изменений. Прежде чем вы сможете достичь нужной вам управляемости, возможно, придется затратить много времени и сил на перебор вариантов настроек подвески методом проб и ошибок. Не переживайте — если уж профессиональным гонщикам это знание дается нелегко, что уж говорить о простых смертных?

Тем не менее, что-то изменить в управляемости своей машины можно и менее трудозатратными способами. Газонаполненные амортизаторы и стойки лучше контролируют колебания колеса при контакте с дорогой. Их установка на машину позволит улучшить и комфортность езды, и пресловутую управляемость. При этом лучше не экономить — вложенные деньги вполне окупятся.

Также очень важно давление в шинах. Изменение величиной даже в половину psi дает на спортивной машине разительные перемены. На обычной уличной машине можно ощутить разницу при изменении давления на 1 или 2 psi. Повышение давления делает колесо более стабильным, так что улучшается управляемость, но страдает комфорт. Снижение давления вызывает более сильные смещения автомобиля в поперечном направлении (говоря проще, «качку»).

Можно поэкспериментировать с разницей в давлении на передней и задней оси, но не стоит выходить за минимальные рекомендуемые значения. Самые сильные изменения в управляемости можно ощутить, меняя шины. Низкопрофильная резина на дисках большего радиуса меньше «подламывается», что позволяет увереннее проходить повороты и делает руль «острее». Многие серийные автомобили продаются в спортивных комплектациях. Часто единственное их отличие от более простых пакетов опций — широкие шины с низким профилем.

avtonov.info

Устойчивость, управляемость и маневренность Устойчивость автомобиля

Устойчивость — свойство автомобиля сохранять направление движения (курсовая устойчивость) и противодействовать силам, стремящимся вызвать его занос и опрокидывание. Особенно высокие требования к устойчивости предъявляются при работе автомобиля на скользких дорогах и при движении с большими скоростями [11, 16].

Различают:

Под продольной устойчивостью понимают способность автомобиля сохранять устойчивость в продольном направлении (вдоль дороги) при преодолении подъемов и движении на спусках. Чем короче база автомобиля (расстояние между осями), меньше тяговое усилие на ведущих колесах, круче уклон дороги, тем меньше продольная устойчивость. При движении на подъеме нагрузка на задние колеса увеличивается, а на передние уменьшается. Уменьшение давления передних колес на дорогу также уменьшает продольную устойчивость. Однако потеря автомобилем продольной устойчивости (опрокидывание через переднюю или заднюю ось) сравнительно редкое явление и может быть в исключительных случаях - при очень крутом спуске в горных условиях и т. п.

Способность автомобиля сохранять устойчивость в поперечном направлении (поперек дороги) называется поперечной устойчивостью, например при движении по дороге с поперечным уклоном или по косогору. Потеря автомобилем поперечной устойчивости (опрокидывание через левые или правые колеса) тем менее вероятна, чем шире колея (расстояние между колесами) и ниже расположен центр тяжести. Значительное повышение центра тяжести вследствие высоты груза снижает поперечную устойчивость автомобиля.

Боковой устойчивостью называют способность автомобиля противостоять влиянию боковых сил, вызывающих скольжение задней или передней оси в сторону (боковой занос).

Загородное шоссе иногда имеет выпуклый поперечный профиль, часто переходящий на повороте в односторонний уклон, как в сторону центра поворота, так и в сторону от центра поворота. В последнем случае боковая устойчивость автомобиля резко снижается, так как боковая сила, вызывающая занос, и центробежная сила, опрокидывающая автомобиль, направлены в одну сторону от центра поворота.

Известны случаи, когда боковой занос заканчивается опрокидыванием автомобиля. Опрокидывание автомобиля может также произойти от резкого поворота руля на высокой скорости.

Управляемость автомобиля

Управляемость — свойство автомобиля изменять направление движения при изменении положения управляемых колес. Качественно это свойство можно оценивать по степени приближения фактической траектории движения автомобиля к желаемой [11, 16]. В реальных дорожных условиях постоянно возникает необходимость корректирования или изменения направления движения автомобиля. Это достигается воздействиями водителя через рулевое управление на управляемые колеса. Действия водителя, направленные на сохранение или изменение величины и направления скорости движения, а также ориентации продольной оси автомобиля, называются управлением. Управление автомобилем является основной производственной функцией водителя. Для успешного осуществления этой функции автомобиль должен обладать соответствующими свойствами: адекватно реагировать на управляющие воздействия водителя; обеспечивать устойчивое прямолинейное движение и движение на повороте; сохранять нейтральное положение управляемых колес (занимаемое ими при прямолинейном движении) и автоматически возвращаться в него после совершения поворота; исключать колебания управляемых колес. Эти свойства определяют надежность и эффективность управления автомобилем и его устойчивое движение. Свойства управляемости и устойчивости тесно взаимосвязаны и имеют много общих черт. Они зависят от одних и тех же параметров механизмов автомобиля — рулевого управления, подвески, шин, распределения масс между мостами и др. Различие состоит лишь в способах оценки критических параметров движения автомобиля. Параметры, характеризующие свойства устойчивости, определяются без учета управляющих воздействий, а параметры, характеризующие свойства управляемости, — с их учетом. Для оценки управляемости автомобиля предложено множество показателей. Устойчивость управления характеризуется свойством системы водитель — автомобиль выполнять с оговоренной заранее точностью на заданном отрезке пути задаваемые характеристики движения. Характеристики движения определяют зависимости изменения скорости, траектории, курсового угла и угла крена подрессоренной массы в функции времени или пути. В правилах ЕЭК ООН № 79, в ГОСТ Р 52302-2004 и ОСТ 37.001.471-88 предусмотрены следующие показатели и характеристики управляемости автомобиля и автопоезда [20]:

1) скорость самовозврата рулевого колеса;

2) остаточное значение угла поворота рулевого колеса;

3) заброс угла поворота рулевого колеса;

4) время стабилизации;

5) усилие на рулевом колесе при повороте на месте;

6) усилие на рулевом колесе при движении автомобиля по круговой траектории;

7) характеристика траекторной управляемости при установившемся круговом движении;

8) характеристика заброса угловой скорости автомобиля (или прицепа) над установившимся значением этой скорости при входе в поворот;

9) характеристика обратного заброса угловой скорости прицепа при входе в поворот;

10) характеристика времени 90% -ной реакции автомобиля (или прицепа) при входе в поворот;

11) максимальная скорость выполнения маневра «поворот»;

12) характеристика углов поворота рулевого колеса;

13) характеристика скоростей поворота рулевого колеса;

14) средняя скорость корректирующих поворотов рулевого колеса при прямолинейном движении.

Рекомендуемые предельные значения показателей управляемости даны в правилах ЕЭК ООН № 79, МС ИСО/ТР 3888-75, ГОСТ Р 52302-2004, ОСТ 37.001.471-88 и ОСТ 37.001.487-89. Согласно этим нормативным документам, показатели управляемости определяют экспериментально [21]. Эти показатели можно также определять посредством математического моделирования.

Рассмотрим физические свойства автомобиля, обеспечивающие его движение по заданной траектории на опорной плоскости дороги. Для обеспечения движения по заданной траектории водитель изменяет углы поворота управляемых колес, поворачивая рулевое колесо в ту или иную сторону на некоторый угол. Однако он не может обеспечить абсолютно точного движения по заданной траектории. Это обусловлено рядом причин. Во-первых, водитель не видит центра масс автомобиля и о совпадении действительной траектории с задаваемой может судить лишь по некоторым косвенным признакам. При управлении направлением движения автомобиля водитель ориентируется на некоторую точку, расположенную на дороге впереди автомобиля, называемую направляющей точкой. Направляющая точка меняет свое положение вместе с перемещением автомобиля. Во-вторых, на автомобиль постоянно действуют различные возмущения, стремящиеся изменить его траекторию. В-третьих, автомобиль обладает значительными инерционными свойствами, а его колеса - упругими свойствами в боковом направлении, поэтому реакция автомобиля на управляющее воздействие имеет определенное запаздывание. В-четвертых, углы бокового увода колес изменяются в широких пределах, так как изменяются продольные, боковые и нормальные реакции дороги на колеса, а также сцепление колес с дорогой. Рассмотрим реакции автомобиля на поворот рулевого колеса. Одной из важнейших характеристик управляемости автомобиля является зависимость кривизны траектории от угла поворота рулевого колеса, называемая характеристикой траекторией управляемости. Зависимость позволяет определить коэффициент чувствительности автомобиля к повороту. Чем больше изменяется кривизна траектории при определенном повороте рулевого колеса, тем выше чувствительность автомобиля к повороту и больше величина реакции автомобиля на управляющее воздействие водителя.

Устойчивость автомобиля вместе с его управляемостью и тормозной динамичностью обусловливают безопасность движения.

studfiles.net

§2. Управляемость автомобиля

2.1 Основные понятия и определения

Свойство автомобиля изменять траекторию движения соответственно управляющему воздействию водителя и сохранять заданную траекторию при действии реальных возмущений называются управляемостью.

На траекторию движения автомобиля оказывает влияние большое число различных факторов. Плохая управляемость ограничивает тяговые и скоростные свойства автомобиля, приводит к быстрому утомлению водителя и снижению безопасности движения. Хорошая управляемость обеспечивает активную безопасность автомобиля при движении с высокой скоростью.

На управляемость автомобиля оказывают влияние дорожное покрытие, характеристики шин, рулевой механизм и рулевая трапеция, углы установки управляемых колес.

Рулевой механизм преобразует угол поворота рулевого колеса в угол поворота управляемых колес автомобиля, и передает стабилизирующий момент от колес на рулевое колесо.

Все автомобили обладают свойством стабилизации. Стабилизация автомобиля – это способность автомобиля возвращаться в состояние прямолинейного движения при освобождении рулевого колеса.

В контакте шины с дорогой при движении колеса с уводом образуется стабилизирующий момент шины. За счет установки управляемых колес с определенными углами создается дополнительный стабилизирующий момент шины. Суммарный стабилизирующий момент передается рулевым механизмом на рулевое колесо и образуется сила на рулевом колесе.

Устойчивость управления оценивается в баллах по показателям устойчивости управления траекторией при прямолинейном движении, при торможении и управлении курсовым углом, а также по максимальным скоростям выполнения определенных испытаний.

Курсовым углом называют угол между продольной осью дороги и продольной осью автомобиля.

2.2 Кинематика движения автомобиля с низкой скоростью

на повороте

Если при движении автомобиля на повороте боковые реакции колес не превышают 50…70% максимальных реакций по сцеплению, то такое движение относят к режиму движения с низкой скоростью. В этом режиме приближенно считают, что скорости центров колес располагаются в продольных плоскостях вращения колес. В таком режиме легко вычислить положение центра поворота автомобиля и построить траекторию движения.

Рассмотрим движение автомобиля на повороте (рис. 2.1) со скоростью V. Пусть центр масс автомобиля расположен в точке C, и передние колеса повернуты на угол . Скорость колес V2 задней оси B направлена вдоль продольной оси автомобиля. Скорость колес V1 передней оси A направлена вправо (см. рис. 2.1). Проводим линии, перпендикулярные V1 и V2, и получаем точку их пересечения OП. В точке OП располагается центр поворота автомобиля. Все точки, расположенные на автомобиле, вращаются относительно центра OП, их скорости перпендикулярны лучам, выходящим из центра поворота.

Завод изготовитель указывает в технической характеристике автомобиля минимальный радиус поворота RП: расстояние наиболее удаленной точки Г автомобиля от центра поворота (см. рис. 2.1). Для построения траектории движения автомобиля удобно использовать радиус Rв поворота задней оси. Для расчетов траектории движения применяют также расстояние от центра масс C до центра поворота OП.

По рисунку отчетливо видно, что управляемые колеса должны быть повернуты на разные углы: л <п. Если взять л =п, то получим нежелательные боковые проскальзывания шин. Это приведет к повышенному износу шин, увеличится расход топлива. Для поворота колес на разные углы применяют рулевые трапеции.

Рис. 2.1. Схема к расчету движения автомобиля на повороте

studfiles.net

5.5. Управляемость автомобиля

Под управляемостью понимают свойство автомобиля обеспе­чивать движение в направлении, заданном водителем. Управляе­мость автомобиля больше, чем другие его эксплуатационные свой­ства, связана с водителем. Для обеспечения хорошей управляемо­сти конструктивные параметры автомобиля должны соответство­вать психофизиологическим характеристикам водителя.

Управляемость автомобиля характеризуется несколькими по­казателями. Основные из них: предельное значение кривизны тра­ектории при круговом движении автомобиля, предельное значе­ние скорости изменения кривизны траектории, количество энергии, затрачиваемой на управление автомобилем, величина само­произвольных отклонений автомобиля от заданного направления движения.

Управляемые колеса под воздействием неровностей дороги постоянно отклоняются от нейтрального положения. Способность управляемых колес сохранять нейтральное положение и возвра­щаться в него после поворота называется стабилизацией управ­ляемых колес. Весовая стабилизация обеспечивается поперечным наклоном шкворней передней подвески. При повороте колес бла­годаря поперечному наклону шкворней автомобиль приподнима­ется, но своим весом стремиться вернуть повернутые колеса в ис­ходное положение (рис. 5.6,а). Скоростной стабилизирующий момент обусловлен продольным наклоном шкворней. Шкворень расположен так, что его верхний конец направлен назад, а ниж­ний вперед. Ось шкворня пересекает поверхность дороги впереди пятна контакта колеса с дорогой. Поэтому при движении автомо­биля сила сопротивления качению создает стабилизирующий мо­мент относительно оси шкворня (рис. 5.6,б). При исправном ру­левом приводе и рулевом механизме после поворота автомобиля управляемые колеса и рулевое колесо должны возвращаться в ней­тральное положение без участия водителя.

В рулевом механизме червяк расположен относительно роли­ка с небольшим перекосом. В связи с этим в среднем положении зазор между червяком и роликом минимален и близок к нулю, а при отклонении ролика и сошки в любую сторону зазор увеличивает­ся. Поэтому при нейтральном поло­жении колес в рулевом механизме создается повышенное трение, спо­собствующее стабилизации колес и скоростного стабили­зирующих моментов

Неправильная регулировка руле­вого механизма, большие зазоры в рулевом приводе могут стать причи­ной плохой стабилизации управля­емых колес, причиной колебания курса автомобиля. Автомобиль с плохой стабилизацией управляемых колес самопроизвольно меняет на­правление движения, вследствие чего водитель вынужден непрерыв­но поворачивать рулевое колесо то в одну, то в другую сторону, чтобы возвратить автомобиль на свою по­лосу движения.

Плохая стабилиза­ция управляемых колес требует зна­чительных затрат физической и пси­хической энергии водителя, повы­шает износ шин и деталей рулевого привода.

При движении автомобиля на по­вороте наружные и внутренние ко­леса катятся по окружностям раз­личного радиуса (рис. 5.7). Для того, чтобы колеса катились без скольжения, их оси должны пересе­каться в одной точке. Л для выпол­нения этого условия управляемые колеса должны поворачиваться на разные углы. Поворот колес авто­мобиля на разные углы обеспечива­ет рулевая трапеция. Наружное ко­лесо всегда поворачивается на меньший угол, чем внутреннее, и эта разница тем больше, чем больше угол поворота колес.

Значительное влияние на поворачиваемость автомобиля ока­зывает эластичность шин. При действии на автомобиль боковой силы (неважно, силы инерции или бокового ветра) шины дефор­мируются и колеса вместе с автомобилем смещаются в сторону действия боковой силы. Это смещение тем больше, чем больше боковая сила и чем выше эластичность шин. Угол между плоско­стью вращения колеса и направлением его движения называется углом увода 8 (рис. 5.8).

При одинаковых углах увода передних и задних колес автомо­биль сохраняет заданное направление движения, но повернут от­носительно него на величину угла увода. Если угол увода колес передней оси больше угла увода колес задней тележки, то при дви­жении автомобиля на повороте он будет стремиться двигаться по дуге большего радиуса, чем та, которую задает водитель. Такое свойство автомобиля называется недостаточной поворачиваемостью.

Если угол увода колес задней оси больше угла увода колес передней оси, то при движении автомобиля на повороте он будет стремиться двигаться по дуге меньшего радиуса, чем та, которую задает водитель. Такое свойство автомобиля называется избыточ­ной поворачиваемостью.

Поворачиваемостью автомобиля можно в некоторой степени управлять, применяя шины разной пластичности, изменяя давле­ние в них, изменяя распределение массы автомобиля по осям (за счет размещения груза).

Автомобиль с избыточной поворачивае­мостью более маневренный, но требует большего внимания и вы­сокого профессионального мастерства от водителя. Автомобиль с недостаточной поворачиваемостью требует меньшего внимания и мастерства, но затрудняет работу водителя, так как требует по­воротов рулевого колеса на большие углы.

Влияние поворачиваемости и на движение автомобиля становит­ся заметным и существенным только на высоких скоростях.

Управляемость автомобиля зависит от технического состояния его ходовой части и рулевого управления. Уменьшение давления в одной из шин увеличивает ее сопротивление качению и умень­шает поперечную жесткость. Поэтому автомобиль со спущенной шиной постоянно отклоняемся и ее сторону. Для компенсации это­го увода водитель поворачивает управляемые колеса в сторону, противоположную уводу, и колеса начинают катиться с боковым скольжением, интенсивно изнашиваясь при этом.

Износ деталей рулевого привода и шкворневого соединения приводит к образованию зазоров и возникновению произвольных колебаний колес. При больших зазорах и высокой скорости дви­жения колебания передних колес могут быть настолько значитель­ными, что нарушится их сцепление с дорогой.

Причиной колебания колес может явиться их дисбаланс из–за дисбаланса шины, заплатки па камере, грязи на диске колеса. Для предотвращения колебаний колес их необходимо балансировать на специальном стенде установкой на диск балансировочных грузов.

studfiles.net

• 
  Виды строительно монтажных работ
• 
  Сила резания
• 
  Порядок цилиндров
• 
  Привод стартера
• 
  Клапанный механизм
• 
  Классификация подъемников
• 
  Где собирают форд транзит
• 
  Тягово сцепное устройство для грузовых автомобилей
• 
  Силовой цилиндр
• 
  Самосвал вольво 6х4 технические характеристики
• 
  Получение стали