Расчет показателей устойчивости автомобиля

⇐ ПредыдущаяСтр 5 из 7Следующая ⇒

Устойчивость – совокупность свойств, определяющих положение автотранспортного средства или его звеньев при движении. Нарушение устойчивости АТС выражается в произвольном изменении направления движения, его опрокидывании или скольжения шин по дороге. Оценочными показателями устойчивости являются критические параметры движения и положения. Различают продольную и поперечную устойчивость автомобиля. Признаками потери поперечной устойчивости являются: изменение направления движения (курсовая устойчивость); поперечное скольжение (занос) и опрокидывание, а продольной устойчивости – буксование ведущих колес и опрокидывание.

Потеря автомобилем продольной устойчивости выражается, как правило, в буксовании ведущих колес, часто наблюдаемое при преодолевании автопоездами затяжных подъемов при скользкой дороге. Опрокидывание АТС в продольной плоскости возможно лишь при дорожно-транспортном происшествии.

Показателями курсовой устойчивости служат средняя скорость поперечного смещения без корректирующих воздействий со стороны водителя и средняя угловая скорость поворота рулевого колеса Эти показатели определяют экспериментально при испытании АТС.

Показателями поперечной устойчивости автомобиля при криволинейном движении являются критические скорости (максимально возможные) по боковому скольжению и боковому опрокидыванию , критические углы косогора (угол поперечного уклона дороги) по боковому скольжению и по боковому опрокидыванию .

В данной работе необходимо определить расчётными методами величины практических скоростей поперечного скольжения и опрокидывания в зависимости от радиуса поворота дороги в плане и дорожных условий. С этой целью можно использовать выражения для критической скорости при движении автомобиля на повороте:

– для случая поперечного скольжения

(28)

– для случая поперечного опрокидывания

(29)

где: – радиус поворота, ;

– среднее значение колеи автомобиля, . Для автомобиля BMW X3 составляет 1, 479 ;

– угол поперечного уклона дороги, град;

– высота центра тяжести полностью груженого автомобиля, ;

– коэффициент поперечного сцепления шин с дорогой.

В случае, когда :

(30)

(31)

(32)

Здесь – коэффициент поперечной устойчивости автомобиля.

Из условия равенства поперечных сил сцепления шин с дорогой и поперечных сил, действующих на автомобиль при движении на повороте

(33)

можно также найти максимальный угол поперечного уклона дороги (косогора), по которой автомобиль движется без скольжения:

(34)

Как следует из выражения (34) на прямолинейном участке дороги

Из уравнения моментов сил относительно оси, проходящей через контакты шин внешних колес, находят значение максимально допустимого угла косогора, по которому автомобиль может двигаться без опрокидывания:

(35)

Из формулы (35) очевидно, что при движении на прямолинейном участке

т.е. равен коэффициенту поперечной устойчивости автомобиля . Вышеприведенные формулы (28 – 31, 34, 35), используемые для расчета параметров , , , , справедливы лишь для случая, когда предполагают, что автомобиль представляет собой жесткую систему. В действительности он является сложной системой с шарнирными и упругими связями и элементами. Поэтому под действием поперечных сил кузов автомобиля поворачивается и наклоняется в поперечном направлении. При этом упругие элементы подвески (рессоры, пружины и т.д.) деформируются. Упруго деформируются и шины АТС. С учетом этих элементов критическая скорость опрокидывания на 10–15% меньше, чем полученная для жесткой системы.

При определении критической скорости поперечного скольжения часто допускают, что продольные силы отсутствуют и колеса обоих осей автомобиля скользят в поперечном направлении одновременно. Такое явление в практике наблюдается очень редко, обычно раньше начинают скользить колеса или переднего, или заднего мостов.

Без учета динамических нагрузок критическую скорость скольжения колес передней оси определяют по следующей формуле:

(36)

а задней:

(37)

где: – удельная касательная реакция, ;

и – коэффициенты изменения вертикальных реакций при разных режимах движения;

– угол поворота управляемых колес.

Для двухосных автомобилей в активном режиме =0, 8–0, 9; =1, 05–1, 1; в режиме торможения – =1, 2–1, 3; =0, 7–0, 8.

При активных режимах движения у заднеприводных автомобилей , , т.е. , а при торможении – Поэтому во всех случаях , т.е. наиболее вероятен занос заднего моста, что приводит к изменению мгновенного радиуса поворота автомобиля, соответственно, к росту центробежной силы и непрерывному изменению радиуса поворота. Такое движение автомобиля называется заносом. Занос чрезвычайно опасен, т.к. развивается очень быстро и может привести к опрокидыванию АТС.

В данной работе по приведенным выше формулам определяем значения , , и согласно заданию.

Величина высоты центра тяжести зависит от марки автомобиля, степени нагрузки. По формуле (32) можно определить также величину , если задан коэффициент , значения которого для отечественных автомобилей находятся в пределах: для легковых – 0, 95–1, 15; для грузовых – 0, 6 – 0, 8; для автобусов – 0, 9–1, 2.

Рассчитаем значения критических скоростей скольжения и опрокидывания в зависимости от радиуса поворота дороги:

Для значения радиуса поворота 20

Для значения радиуса поворота 40

Для значения радиуса поворота 60

Для значения радиуса поворота 80

Для значения радиуса поворота 100

Для значения радиуса поворота 120

Рассчитаем значения угла опрокидывания и скольжения в зависимости от скорости автомобиля и радиуса поворота:

Для значения скорости 5 и радиуса поворота 20

Для значения скорости 10 и радиуса поворота 40

Для значения скорости 15 и радиуса поворота 60

Для значения скорости 20 и радиуса поворота 80

Для значения скорости 25 и радиуса поворота 100

Для значения скорости 30 и радиуса поворота 120

Результаты расчетов заносим в таблицы 8 и 9.

Таблица 8.Расчетные значения и в зависимости от


10, 39	14, 69	17, 99	20, 78	23, 23	25, 45
14, 36	20, 30	24, 87	28, 72	32, 11	35, 17

Таблица 9.Расчетные значения и в зависимости от скорости автомобиля



0, 39	0, 26	0, 14	0, 031	-0, 065	-0, 15
0, 32	0, 092	0, 055	0, 017	0, 008	0, 004

Рисунок 14 – Графики зависимости критической скорости заноса и опрокидывания от радиуса поворота дороги

Рисунок 15 – Графики зависимости опрокидывания и скольжения от скорости автомобиля

Вывод: Графики зависимости критической скорости заноса и опрокидывания от радиуса поворота дороги показывает что чем больше радиус поворота, тем больше значение критических скоростей по заносу и опрокидыванию, данная зависимость практически прямая и показывает, что опрокидывание автомобиля во время прохождения поворота, практически не возможно в следствии высоких зачетных скоростей опрокидывания. Так скорость опрокидывания при повороте радиусом 20 метров, составляет 10, 39м/с, что является еще достижимым значением для современных автомобилей. Для радиуса поворота в 60 метров скорость опрокидывания составит уже 17, 99 м/с.

Графики зависимости опрокидывания и скольжения от скорости автомобиля показывают что чем выше скорость автомобиля, тем меньше значение уклона который может вызвать скольжение или опрокидывание автомобиля.

⇐ Предыдущая 1 2 3 456 7 Следующая ⇒