И безопасность движения
 Скачать 1.16 Mb.
|
|
G P 1 P 2 β G P 4 H Ц G P Ц P 2 β P 2 G P 1 P Ц1 P Ц2 P Ц β P Ц1 P 1 P Ц2 57 x ск R V ϕ 3 , 11 = , (5.5) Максимальная скорость, с которой можно двигаться по кри- волинейному участку радиусом R без поперечного скольжения шин, равна Так, выполняя поворот на сухом асфальтобетонном покрытии (j x =0,7) при R=50м, можно двигаться со скоростью около 66 км/ч. Преодолевая тот же поворот после дождя (j x =0,3) без скольжения можно двигаться лишь при скорости 40–43 км/ч. Поэтому перед поворотом нужно уменьшить скорость тем больше, чем меньше радиус предстоящего поворота. Формула (5.5) оп- ределяет скорость, при которой колеса обоих мостов автомобиля скользят в поперечном направлении одновременно. Такое явление в практике наблю- дается крайне редко. Гораздо чаще начинают скользить шины одного из мостов – переднего или заднего. Поперечное скольжение переднего моста возникает редко и к тому же быстро прекращается. В большинстве скользят колеса заднего моста, которые, начав двигаться в поперечном направлении, скользят все быстрее. Такое ускоряющееся поперечное скольжение назы- вают заносом. Для гашения начавшегося заноса нужно повернуть рулевое колесо в сторону заноса. Автомобиль при этом начнет двигаться по более пологой кривой, радиус поворота увеличиться, а центробежная сила уменьшится. Поворачивать рулевое колесо нужно плавно и быстро, но не на очень большой угол, чтобы не вызвать поворот в противоположную сторо- ну. Как только занос прекратиться, нужно также плавно и быстро вернуть рулевое колесо в нейтральное положение. Следует также заметить, что для выхода из заноса заднеприводного автомобиля подачу топлива нужно уменьшить, а на переднеприводном, напротив, увеличить. Часто занос возникает во время экстренного торможения, когда сцеп- ление шин с дорогой уже использовано для создания тормозных сил. В этом случае следует немедленно прекратить или ослабить торможение и тем са- мым повысить поперечную устойчивость автомобиля. Под действием поперечной силы автомобиль может не только сколь- зить по дороге, по и опрокинуться на бок или на крышу. Возможность оп- рокидывания зависит от положения центра, тяжести автомобиля. Чем выше от поверхности автомобиля находится центр тяжести, тем вероятнее опро- кидывание. Особенно часто опрокидываются автобусы, а также грузовые автомобили, занятые на перевозке легковесных, объемных грузов (сено, со- лома, пустая тара и т.д.) и жидкостей. Под действием поперечной силы рес- соры с одной стороны автомобиля сжимаются и кузов его наклоняется, уве- личивая опасность опрокидывания. Максимальная скорость, с которой можно преодолевать поворот без опрокидывания равна: 58 ц опр h RB V ÷ = η 8 (5.6) где n – коэффициент, учитывающий поперечный наклон (крен) кузова на подвеске; R – 0,9 для легковых автомобилей и 0,8 для грузовых и автобу- сов; В – колея автомобиля, м; h – высота центра тяжести, м. Если по формулам (5.4) и (5.5 ) подсчитать скорости V ck и V on , то почти всегда окажется, что V ck . Следовательно, при одной и той же скорости поперечное скольжение шин и занос наиболее вероятны, чем оп- рокидывание. Однако это не совсем верно, так как, определяя скорость V ck , мы считали, что центробежной силе противодействуют только силы сцеп- ления, удерживающие автомобиль. Но, возможно, что поперечному сколь- жению автомобиля помешает какое – либо препятствие (неровность дороги, бордюрный камень тротуара и т.д.). В этом случае автомобиль может опро- кинуться и без скольжения шин. Особенно опасным является сочетание криволинейного участка доро- ги с поперечным уклоном. На (рис. 34.5,в) показаны два автомобиля, дви- жущихся по криволинейному участку: автомобиль I – по внешнему краю дороги, а автомобиль II – по внутреннему. Разложим силу веса G и центро- бежную силу Р у каждого автомобиля на два направления: перпендикуляр- но к дорожному полотну (силы Р 2 и Р ц2 ) и параллельное ему (Р, и Р ц |). У ав- томобиля II силы Р 2 и Р ц2 складываются, увеличивая силу сцепления шин с дорогой. Силы же Р, и Р ц1 действуют в противоположных направлениях и частично уравновешивают одна другую. У автомобиля I, напротив, сила Р ц2 , действуя в направлении, противоположном силе Р 2 уменьшает силу сцепле- ния шин с дорогой, а силы P j и Р , складываются, увеличивая возможность нарушения устойчивости автомобиля. Таким образом, на дорогах с дву- скатной проезжей частью, всегда более опасен левый поворот автомобиля. Для создания необходимой безопасности движения на дорогах с ма- лым радиусом поворота устраивают односкатный поперечный профиль – вираж. На вираже проезжая часть и обочины имеют поперечный наклон к центру кривой. При наличии виража, независимо от направления движения автомобиля, составляющие сил Р ц и G направлены также, как у автомобиля II, и обеспечивают сохранение поперечной устойчивости. Поперечный ук- лон виража увеличивают при уменьшении радиуса поворота. 5.5. Управляемость автомобиля Под управляемостью понимают свойство автомобиля обеспечивать движение в направлении, заданном водителем. Управляемость автомобиля 59 больше, чем другие его эксплуатационные свойства, связана с водителем. Для обеспечения хорошей управляемости конструктивные параметры авто- мобиля должны соответствовать психофизиологическим характеристикам водителя. Управляемость автомобиля характеризуется несколькими по- казателями. Основные из них: предельное значение кривизны траектории при круговом движении автомобиля, предельное значение скорости изме- нения кривизны траектории, количество энергии, затрачиваемой на управ- ление 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 обес- печивается поперечным наклоном шкворней передней подвески. При пово- роте колес благодаря поперечному наклону шкворней автомобиль припод- нимается, но своим весом стремиться вернуть повернутые колеса в ис- ходное положение (рис. 5.6,а). Скоростной стабилизирующий момент обу- словлен продольным наклоном шкворней. Шкворень расположен так, что его верхний конец направлен назад, а нижний вперед. Ось шкворня пересе- кает поверхность дороги впереди пятна контакта колеса с дорогой. Поэтому при движении автомобиля сила сопротивления качению создает стабилизи- рующий момент относительно оси шкворня (рис. 5.6,б). При исправном ру- левом приводе и рулевом механизме после поворота автомобиля управляе- мые колеса и рулевое колесо должны возвращаться в нейтральное положе- ние без участия водителя. В рулевом механизме червяк расположен относительно ролика с не- большим перекосом. В связи с этим в среднем положении зазор между чер- вяком 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, спо- собствующее стабилизации колес и скоростного стабилизирующих момен- тов Неправильная регулировка рулевого механизма, большие зазоры в рулевом приводе могут стать причиной плохой стабилизации управляемых колес, причиной колебания курса автомобиля. Автомобиль с плохой стаби- лизацией управляемых колес самопроизвольно меняет направление движе- ния, вследствие чего водитель вынужден непрерывно поворачивать рулевое колесо то в одну, то в другую сторону, чтобы возвратить автомобиль на свою полосу движения. 60 Рис. 5.6. Принцип создания весового Плохая стабилизация управляемых колес требует значительных за- трат физической и психической энергии водителя, повышает износ шин и деталей рулевого привода. При движении автомобиля на повороте наружные и внутренние ко- леса катятся по окружностям различного радиуса (рис. 5.7). Для того, чтобы колеса катились без скольжения, их оси должны пересекаться в одной точ- ке. Л для выполнения этого условия управляемые колеса должны поворачи- ваться на разные углы. Поворот колес автомобиля на разные углы обеспе- чивает рулевая трапеция. Наружное колесо всегда поворачивается на мень- ший угол, чем внутреннее, и эта разница тем больше, чем больше угол по- ворота 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 называ- ется углом увода 8 (рис. 5.8). При одинаковых углах увода передних и задних колес автомобиль со- храняет заданное направление движения, но повернут относительно него на величину угла увода. Если угол увода колес передней оси больше угла уво- да колес задней тележки, то при движении автомобиля на повороте он будет стремиться двигаться по дуге большего радиуса, чем та, которую задает во- дитель. Такое свойство автомобиля называется недостаточной поворачи- ваемостью. Если угол увода колес задней оси больше угла увода колес передней оси, то при движении автомобиля на повороте он будет стремиться двигать- ся по дуге меньшего радиуса, чем та, которую задает водитель. Такое свой- ство автомобиля называется избыточной поворачиваемостью. Поворачиваемостью автомобиля можно в некоторой степени управ- а б V h a P f α 61 лять, применяя шины разной пластичности, изменяя давление в них, изме- няя распределение массы автомобиля по осям (за счет размещения груза). Рис.5.7. Кинематика поворота автомобиля Рис.5.8 Схема увода колеса в следствии действия боковой силы 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 за- метным 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 же- сткость. Поэтому автомобиль со спущенной шиной постоянно отклоняемся и ее сторону. Для компенсации этого увода водитель поворачивает управ- ляемые колеса в сторону, противоположную уводу, и колеса начинают ка- титься 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 дисба- ланса шины, заплатки па камере, грязи на диске колеса. Для предотвраще- ния колебаний колес их необходимо балансировать на специальном стенде установкой на диск балансировочных грузов. α в α м P z P y P y V β 62 5.6. Проходимость автомобиля Под проходимостью понимают свойство автомобиля двигаться по не- ровной и труднопроходимой местности не задевая за неровности нижним контуром кузова. Проходимость автомобиля характеризуется двумя груп- пами показателей: геометрическими показателями проходимости и опорно – сцепными показателями проходимости. Геометрические показатели ха- рактеризуют вероятность задевания автомобиля за неровности, а опорно – сцепные характеризуют возможность движения по труднопроходимым уча- сткам дорог и бездорожью. По проходимости все автомобили можно разделить на три группы: – автомобили общего назначения (колесная формула 4x2, 6x4); – автомобили повышенной проходимости (колесная формула 4x4, 6x6); – автомобили высокой проходимости, имеющие специальную ком- поновку и конструкцию, многоосные со всеми ведущими колесами, гусе- ничные или полугусеничные, автомобили – амфибии и другие автомобили, специально предназначенные для работы только в условиях бездорожья. Рассмотрим геометрические показатели проходимости. Дорожный просвет – это расстояние между низшей точкой ав- томобиля и поверхностью дороги. Этот показатель характеризует возмож- ность движения автомобиля без задевания за препятствия, расположенные на пути движения (рис.5.9). Рис.5.9 Геометрические показатели проходимости Радиусы продольной и поперечной проходимости, соответственно r пр и r поп , представляют собой радиусы окружностей, касательных к колесам и низшей точки автомобиля, расположенной внутри базы (колеи). Эти радиу- сы характеризуют высоту и очертания препятствия, которое может преодо- леть автомобиль, не задевая за него. Чем они меньше, тем выше способ- ность автомобиля преодолевать значительные неровности без задевания за них своими низшими точками. 63 Передний и нижний углы свеса, соответственно α п1 и α п2 , образованы поверхностью дороги и плоскостью, касательной к передним или задним колесам и к выступающим низшим точкам передней или задней части авто- мобиля. Максимальная высота порога, который может преодолеть ав- томобиль, для ведомых колес составляет 0,35...0,65 радиуса колеса. Макси- мальная высота порога, преодолеваемого ведущим колесом, может дости- гать радиуса колеса и иногда ограничивается не тяговыми возможностями автомобиля или сцепными свойствами дороги, а малыми величинами углов свеса или просвета. Максимально необходимая ширина проезда при минимальном радиу- се поворота автомобиля характеризует возможность маневрировать на ма- лых площадках, поэтому проходимость автомобиля в горизонтальной плос- кости часто рассматривают как отдельное эксплуатационное свойство ма- невренность. Наиболее маневренными являются автомобили со всеми управляемыми колесами. В случае буксировки прицепом или полуприцепов маневренность автомобиля ухудшается, так как мри поворотах автопоезда прицеп смешается к центру поворота, именно поэтому ширина полосы дви- жения автопоезда больше, чем одиночного автомобиля. К опорно – сцепным показателям проходимости относятся сле- дующие. Максимальная сила тяги - наибольшая сила тяги, которую способен развивать автомобиль па низшей передаче. Сцепной вес – сила тяжести автомобиля, приходящаяся на ведущие колеса. Чем больше сцен пой вес, тем выше проходимость автомобиля. Среди автомобилей с колесной формулой 4x2 наибольшую проходимость имеют заднемоторные заднеприводные и переднемоторные переднепривод- ные автомобили, так как при такой компоновке ведущие колеса всегда на- гружены массой двигателя. Удельное давление шин на опорную поверхность определяется как отношение вертикальной нагрузки на шину к площади контакта, замерен- ной по контуру пятна контакта шины с дорогой q = G : F. Этот показатель имеет большое значение для проходимости автомо- биля. Чем меньше удельное давление, тем меньше разрушается грунт, меньше глубина образуемой колеи, меньше сопротивление качению и выше проходимость автомобиля. Коэффициент совпадении колеи представляет собой отношение колеи передних колес к колее задних колес. При полном совпадении колеи перед- них и задних колес задние катятся по грунту, уплотненному передними ко- лесами, и сопротивление качению при этом минимально. При несовпадении колеи передних и задних колес затрачивается дополнительная энергия на 64 разрушение задними колесами уплотненных стенок колеи, образованной передними колесами. Поэтому у автомобилей повышенной проходимости часто на задние колеса устанавливают одинарные шины, уменьшая тем са- мым сопротивление качению. Проходимость автомобиля во многом зависит от его конструкции. Так, например, в автомобилях повышенной проходимости применяют диф- ференциалы повышенного трения, блокируемые межосевые и межколесные дифференциалы, широкопрофильные шины с развитыми грунтозацепами, лебедки для самовытаскивания и другие приспособления, облегчающие проходимость автомобиля в условиях бездорожья. 5.7. Информативность автомобиля Под информативностью понимают свойство автомобиля обеспечивать необходимой информацией водителя и других участников движения. В лю- бых условиях воспринимаемая водителем информация имеет важнейшее значение для безопасного управления автомобилем. При недостаточной ви- димости, особенно ночью, информативность среди других эксплуатацион- ных свойств автомобиля оказывает особенное влияние на безопасность дви- жения. Различают внутреннюю и внешнюю информативность. Внутренняя информативность – это свойство автомобиля обес- печивать водителя информацией о работе агрегатов и механизмов. Она за- висит от конструкции панели приборов, устройств, обеспечивающих обзор- ность, рукояток, педалей и кнопок управления автомобилем. Расположение приборов на панели и их устройство должны позволять водителю тратить минимальное время для наблюдения за показаниями при- боров. Педали, рукоятки, кнопки и клавиши управления должны быть рас- положены так, чтобы водитель легко их находил, особенно ночью. Обзорность зависит в основном от размера окон и стеклоочистителей, ширины и расположения стоек кабины, конструкции стеклоомывателей, системы обдува и обогрева стекол, расположения и конструкции зеркал заднего вида. Обзорность зависит также от удобства сиденья. Внешняя информативность – это свойство автомобиля инфор- мировать других участников движения о своем положении на дороге и на- мерениях водителя по изменению направления и скорости движения. Она зависит от размеров, формы и окраски кузова, расположения световозвра- щателей, внешней световой сигнализации, звукового сигнала. Грузовые автомобили средней и большой грузоподъемности, автопо- езда, автобусы благодаря своим габаритам более заметны и лучше различи- мы, чем легковые автомобили и мотоциклы. Автомобили, окрашенные в 65 темные цвета (черный, серый, зеленый, синий), из–за трудности их разли- чения в 2 раза чаще попадают в ДТП, чем окрашенные в светлые и яркие цвета. Система внешней световой сигнализации должна отличаться надеж- ностью работы и обеспечивать однозначное толкование сигналов участни- ками дорожного движения в любых условиях видимости. Фары ближнего и дальнего света, а также другие дополнительные фары (прожектор, противо- туманные) улучшают внутреннюю и внешнюю информативность автомо- биля при движении ночью и в условиях недостаточной видимости. |