Устойчивость автомобиля. Реф Устойчивость автомобиля (1). Курсовая устойчивость автомобиля 3 Устойчивость автомобиля при криволинейном движении
 Скачать 46 Kb.
|
Введение Несмотря на огромное многообразие типов и моделей современных автомобилей, конструкция каждого из них состоит из набора агрегатов, узлов и механизмов, наличие которых позволяет называть транспортное средство «автомобилем». К основным конструктивным блокам относятся двигатель, трансмиссия, системы управления автомобилем, несущая система, подвеска несущей системы и кузов (кабина). Автомобиль обладает целым рядом эксплуатационных свойств (связанных и не связанных с движением) характеризующих выполнение им транспортных и специальных работ: перевозки пассажиров, грузов и специального оборудования. Эти свойства определяют приспособленность автомобиля к условиям эксплуатации, а также эффективность и удобство его использования. Тягово-скоростные и тормозные свойства, топливная экономичность, управляемость, маневренность, устойчивость, проходимость, плавность хода, экологичность и безопасность обеспечивают движение автомобилей и определяют его закономерности. Вместимость, прочность, долговечность, приспособленность к техническому обслуживанию и ремонту, погрузочно-разгрузочным работам, посадке и высадке пассажиров во многом определяют эффективность и удобство использования автомобиля. Эксплуатационные свойства, обеспечивающие движение автомобиля, существенно зависят от конструкции и технического состояния автомобиля, его систем и механизмов. Чем совершеннее конструкция автомобиля и лучше его техническое состояние, тем выше эксплуатационные свойства автомобиля. Поэтому автомобиль, его системы и механизмы конструируют таким образом, чтобы он имел определенные эксплуатационные свойства, требуемые для заданных условий эксплуатации и обеспечивающие его эффективное использование. 1 Устойчивость автомобиля Устойчивость автомобиля это совокупность его качеств, обеспечивающих движение в требуемом направлении без бокового скольжения (заноса) или опрокидывания. Под потерей автомобилем устойчивости подразумевают опрокидывание или скольжение автомобиля. Устойчивость является одним из важнейших эксплуатационных свойств автомобиля, от которого во многом зависит безопасность движения. Управляя неустойчивым автомобилем, водитель вынужден более внимательно следить за дорожной обстановкой и постоянно корректировать движение автомобиля, чтобы он не выехал за пределы дороги. В зависимости от направления бокового скольжения или опрокидывания различают поперечную и продольную устойчивость. Более вероятна и опасна потеря поперечной устойчивости, возникающая вследствие действия различных боковых сил. Потеря поперечной устойчивости может произойти как при криволинейном, так и при прямолинейном движении. Показателями поперечной устойчивости автомобиля при криволинейном движении являются максимальные (критические) скорости движения по дуге окружности, соответствующие началу заноса и началу опрокидывания. Потеря поперечной устойчивости при прямолинейном движении может наступить, если автомобиль движется по косогору, т. е. по дороге с поперечным уклоном. В этом случае показателями поперечной устойчивости являются максимальный (критический) угол косогора, соответствующий началу поперечного скольжения колес. Опрокидывание автомобиля в продольной плоскости практически не встречается. Потеря автомобилем продольной устойчивости выражается, как правило, в буксовании ведущих колес, особенно часто наблюдаемом при преодолении автопоездом затяжных крутых подъемов со скользкой поверхностью. Показателем продольной устойчивости служит максимальный угол подъема, преодолеваемый автомобилем без буксования ведущих колес. 1.2 Курсовая устойчивость автомобиля Свойство автомобиля двигаться прямолинейно без корректирующих действий водителя при неизменном положении рулевого колеса, называется курсовой устойчивостью. Автомобиль с плохой курсовой устойчивостью самопроизвольно меняет направление движения (рыскает по дороге), создавая угрозу другим транспортным средствам и пешеходам. Нарушение курсовой устойчивости при прямолинейном движении автомобиля может быть из-за бокового ветра, ударов колес о неровности дороги, разных по величине тяговых или тормозных сил на колесах правой и левой стороны. Это может быть вызвано и неправильными приемами вождения (резким торможением или разгоном), а также техническими неисправностями (неправильная регулировка тормозных механизмов, прокол или разрыв шины и т.п.). Часто предпосылкой потери курсовой устойчивости является скорость автомобиля, не соответствующая дорожным условиям, когда тяговая сила на ведущих колесах приближается к силе сцепления и возможно их буксование. Но при этом скорость сама по себе не может нарушить курсовую устойчивость, но она усиливает вероятность опасных последствий. Вместе с тем водитель имеет возможность уменьшить силу тяги, уменьшив подачу топлива. Поэтому начавшееся буксование колес может привести к аварии, только в результате неправильных или несвоевременных действий водителя. При движении автомобиля по неровной дороге, со скоростью близкой к скорости потери силы сцепления, наезд колеса на выступ или впадину приводит к изменению вертикальной и соответственно касательной реакции на одном из ведущих колес автомобиля, что может привести к заносу. Автомобиль может потерять поперечную устойчивость и во время прямолинейного движения, если водитель очень резко повернет управляемые колеса. Возникающая при этом центробежная сила может весьма быстро достигнуть значения силы сцепления шин с дорогой и вызвать занос .1.3 Устойчивость автомобиля при криволинейном движении При криволинейном движении автомобиля, нарушение поперечной устойчивости приводит к заносу или опрокидыванию автомобиля под действием центробежной силы. Особенно ухудшает устойчивость повышение положения центра масс автомобиля (например, большая масса груза на съемном багажнике на крыше). Если скорость автомобиля велика, а коэффициент сцепления мал, то резкий поворот управляемых колес вызовет занос автомобиля в течение весьма короткого промежутка времени. В особенно неблагоприятных условиях это время может оказаться меньше времени реакции водителя и он не успеет принять мер для ликвидации начавшегося заноса. Чтобы избежать потери автомобилем устойчивости, необходимо плавно уменьшать скорость до начала поворота, в особенности на влажной и скользкой дороге. Для обеспечения безопасности движения автомобиля по кривым малого радиуса на дороге устраивают виражи, на которых проезжая часть и обочины имеют поперечный наклон к центру кривой. 1.4 Продольная устойчивость автомобиля У современных автомобилей с низко расположенным центром тяжести опрокидывание в продольной плоскости маловероятно и практически исключено. Потеря продольной устойчивости может проявиться в буксовании ведущих колес, вызывающее сползание автомобиля, во время преодоления крутого подъема большой длины. Критический угол подъёма в большой степени зависит от коэффициента сцепления шин с дорогой. Для автопоездов при коэффициенте сцепления φ = 0,3 этот угол не превышает 4-6°. Этим объясняется часто наблюдаемое в зимнее время буксование ведущих колес тягача автопоезда на сравнительно пологих подъемах. 2. Влияние технического состояния автомобиля на устойчивость На устойчивость автомобиля, прежде всего, влияет состояние ходовой части и органов управления. Так, по мере изнашивания и уменьшения высоты протектора шин снижается коэффициент их сцепления с дорогой. Особенно заметно это уменьшение при движении по мокрому покрытию с большой скоростью. Уменьшение коэффициента сцепления ведет к увеличению тормозного и остановочного путей автомобиля и потере им устойчивости. Поэтому Правила дорожного движения запрещают эксплуатацию шин, у которых глубина протектора меньше 1,6 мм для легковых автомобилей, и меньше 1 мм для грузовых. Если с правой и с левой сторон автомобиля установлены шины с различной степенью износа, то при торможении из-за разности величин тормозных сил возникает поворачивающий момент, который может привести к аварии. Неправильная регулировка тормозных механизмов и замасливание фрикционных накладок могут привести к различной величине тормозных моментов на колесах правой и левой сторон автомобиля и, как следствие, к потере устойчивости. К таким же результатам приводит неисправность одного из тормозных механизмов. При изнашивании деталей рулевого управления и переднего моста увеличивается свободных ход рулевого колеса, что отрицательно сказывается на курсовой устойчивости автомобиля. Движение автомобиля становится трудно контролируемым, резко возрастает частота поворотов рулевого колеса, необходимых для сохранения прямолинейного движения. Вследствие дисбаланса колес могут возникнуть их колебания и в процессе движения автомобиля, даже на дорогах с хорошим покрытием, эти колебания увеличивают динамические нагрузки на детали ходовой части и рулевого управления, а при больших размахах могут привести к потере устойчивости. 3. Система курсовой устойчивости Согласно статистике ДТП 1/6 всех аварий происходит по причине заноса автомобиля, особенно при слабом сцеплении с дорожным полотном (гололед, снег, дождь). Система курсовой устойчивости включается в работу, прежде всего, при резких маневрах, нервных реакциях водителя, недостаточной или избыточной поворачиваемости автомобиля, а также при смене качества дорожного покрытия (сила трения), выполняя при этом индивидуальное подтормаживание колес и воздействуя на систему управления двигателем с целью стабилизации автомобиля. Система электроники с рядом датчиков в этом случае, как и в системе ABS и противобуксовочной системе, работает лучше и быстрее, чем реакция любого водителя. В то время как ABS и противобуксовочная система, прежде всего, воздействуют на продольную динамику автомобиля, дополнительной функцией системы курсовой устойчивости является стабилизация автомобиля вокруг вертикальной оси (регулирование момента «рыскания» автомобиля). Система курсовой устойчивости (другое наименование - система динамической стабилизации) предназначена для сохранения устойчивости и управляемости автомобиля за счет заблаговременного определения и устранения критической ситуации. Система курсовой устойчивости (ESC) – это электрогидравлическая система активной безопасности, главное назначение которой - не дать автомобилю уйти в занос, то есть предотвратить отклонение от заданной траектории движения при резком маневрировании. Аббревиатура ESC расшифровывается как Electronic Stability Control — электронный контроль устойчивости (ЭКУ). 3.1 Устройство системы курсовой устойчивости Система курсовой устойчивости является системой активной безопасности более высокого уровня и включает антиблокировочную систему тормозов (ABS), систему распределения тормозных усилий (EBD), электронную блокировку дифференциала (EDS), антипробуксовочную систему (ASR). Система курсовой устойчивости объединяет входные датчики, блок управления и гидравлический блок в качестве исполнительного устройства. Входные датчики фиксируют конкретные параметры автомобиля и преобразуют их в электрические сигналы. С помощью датчиков система динамической стабилизации оценивает действия водителя и параметры движения автомобиля. Используются в оценке действий водителя датчики угла поворота рулевого колеса, давления в тормозной системе, выключатель стоп-сигнала. Оценивают фактические параметры движения датчики частоты вращения колес, продольного и поперечного ускорения, угловой скорости автомобиля, давления в тормозной системе. Блок управления системы ESP принимает сигналы от датчиков и формирует управляющие воздействия на исполнительные устройства подконтрольных систем активной безопасности: - впускные и выпускные клапаны системы ABS; - переключающие и клапаны высокого давления системы ASR; - контрольные лампы системы ESP, системы ABS, тормозной системы. В своей работе блок управления ESP взаимодействует с системой управления двигателем и автоматической коробки передач (через соответствующие блоки). Помимо приема сигналов от этих систем блок управления формирует управляющие воздействия на элементы системы управления двигателем и АКПП. Для работы системы динамической стабилизации используется гидравлический блок системы ABS/ASR со всеми компонентами. 3.2 Принцип работы системы курсовой устойчивости Определение наступления аварийной ситуации осуществляется путем сравнения действий водителя и параметров движения автомобиля. В случае, когда действия водителя (желаемые параметры движения) отличаются от фактических параметров движения автомобиля, система ESP распознает ситуацию как неконтролируемую и включается в работу. Стабилизация движения автомобиля с помощью системы курсовой устойчивости может достигаться несколькими способами: - подтормаживанием определенных колес; - изменением крутящего момента двигателя; - изменением угла поворота передних колес (при наличии системы активного рулевого управления); - изменением степени демпфирования амортизаторов (при наличии адаптивной подвески) . При недостаточной поворачиваемости система ESP предотвращает увод автомобиля наружу за пределы траектории поворота, подтормаживая заднее внутреннее колесо и изменяя крутящий момент двигателя. При избыточной поворачиваемости занос автомобиля в повороте предотвращается подтормаживанием переднего наружного колеса и изменением крутящего момента двигателя. Подтормаживание колес производится путем включения в работу соответствующих систем активной безопасности. Работа при этом носит циклический характер: увеличение давления, удержание давления и сброс давления в тормозной системе. Изменение крутящего момента двигателя в системе ESP может осуществляться несколькими путями: - изменением положения дроссельной заслонки; - пропуском впрыска топлива; - пропуском импульсов зажигания; - изменением угла опережения зажигания; - отменой переключения передачи в АКПП; - перераспределением крутящего момента между осями (при наличии полного привода). Система, объединяющая систему курсовой устойчивости, рулевое управление и подвеску носит название интегрированной системы управления динамикой автомобиля. 3.3 Дополнительные функции системы курсовой устойчивости В конструкции системы курсовой устойчивости могут быть реализованы следующие дополнительные функции (подсистемы): - гидравлический усилитель тормозов; - предотвращения опрокидывания; - предотвращения столкновения; - стабилизации автопоезда; - повышения эффективности тормозов при нагреве; - удаления влаги с тормозных дисков и др. Все перечисленные системы, в основном, не имеют своих конструктивных элементов, а являются программным расширением системы ESP. Заключение Эксплуатационные свойства автомобиля зависят от конструкции и его агрегатов, условий эксплуатации, качества топлива и смазочных материалов, технического состояния автомобиля и мастерства вождения. Современный этап развития теории эксплуатационных свойств автомобиля характеризуется углубленным изучением отдельных их особенностей, оценкой их в комплексе и оптимизацией показателей технических параметров. Это позволяет на стадии проектирования автомобиля создавать наиболее рациональные конструкции, а при использовании обеспечить максимальную эффективность их применения в конкретных условиях эксплуатации. Тема безопасности вождения и сохранности жизни водителя и пассажиров не теряет актуальности и по сей день. В 90-х годах прошлого века был сделан значительный шаг в обеспечении безопасности вождения. Была создана система динамической стабилизации автомобиля ESP и ESC. Благодаря этому снизилось количество ДТП на дорогах. При управлении автомобилем с системой курсовой устойчивости можно выделить два основных момента: - не нужно «мешать» системе работать - при возникновении заноса она сама сделает все возможное для предотвращения аварии, поэтому не стоит бешено крутить рулем и нажимать на педаль тормоза; - нужно понимать, что система не всесильна, и она не может спасти от сильных заносов, поэтому нужно проходить повороты и делать маневры на разрешенных скоростях. Система ESP (система курсовой устойчивости) сейчас устанавливается почти на все новые автомобили так как она стала базой для обеспечения безопасности. В целом, сегодня нет более совершенной активной системы безопасности, чем система курсовой устойчивости, поэтому не нужно ею пренебрегать - она никогда не растеряется, не перепутает педали, и всегда сделает то, что нужно, а значит спасёт чью то жизнь. Список литературы Вахламов В.К. «Автомобили: Эксплуатационные свойства»: Учебник для студ. высш. учеб.заведений.-М.:Издательский центр «Академия»,2015 – 214с. Вахламов В.К. «Конструкция, расчет и эксплуатационные свойства автомобилей»:Учеб. пособие для студ. высш. учеб. заведений / В. К. Вахламов. — М. : Издательский центр «Академия», 2015. – 174с. Зотов Л.Л. Экологическая безопасность производства и автомобильного транспорта: Учеб.пособие: СПб.: СЗТУ, 2003. – 90с. Кравец В. Н. «Теория автомобиля»: учеб. Пособие / В. Н. Кравец. Нижний Новгород: НГТУ, – 2016. – 130с. Федотов А.И., Зарщиков А.М. «Конструкция, расчет и потребительские свойства автомобилей»:Учебное пособие. Иркутск, 2017. – 156с. Интернет источники https://articlekz.com/article/12457 https://extxe.com/17221/ https://www.zr.ru/content/articles/808680 http://systemsauto.ru/active/esp.html https://studopedia.ru/ |