Определение шинной поворачиваемости автомобиля

⇐ ПредыдущаяСтр 6 из 7Следующая ⇒

Поворачиваемостью называют способность автомобиля изменять направление движения баз поворота управляемых колес. Существуют две причины поворачиваемости под действием боковых сил: увод колес в результате поперечной деформации шин; поперечный крен, обусловленный упругой деформацией рессор, пружин и других упруго-деформируемых элементов автомобиля.

Уводом называют качение колеса под углом к своей плоскости. Причиной увода является то, что шины обладают не только радиальной, но и боковой эластичностью. Под действием боковых сил (поперечный уклон дороги, поворот автомобиля, боковой ветер) шины колес деформируются в поперечном направлении и колесо начинает катиться под некоторым углом к первоначальной, т.е. заданной водителем траектории. Этот угол называют углом увода.

Между боковой силой и углом увода существует определенная зависимость. При малых боковых силах шина деформируется без скольжения элементов ее контакта с дорогой, сила увода и угол при этом увода связаны зависимостью

(37)

где: – коэффициент сопротивления уводу,

Величина , зависит от многих факторов: вертикальной и касательной сил, приложенных к колесу; угла наклона колеса к вертикали (угол развала); давления воздуха в шине; ширины обода колеса; жесткости каркаса шины; степени износа протектора и т.д. Их влияние на учитывается экспериментальными поправочными коэффициентами :

где: и т.д. – коэффициенты, учитывающие влияние указанных факторов на коэффициент сопротивления уводу.

Для шин легковых автомобилей =15 – 40 , а для грузовых автомобилей и автобусов =30 – 100 .

Максимальные углы увода шин составляют 12 – 14, а средние – 2 – 6 градусов.

При наличии увода центр поворота автомобиля смещается пропорционально углу увода задних колес, если смотреть по схеме от точки в точку и мгновенный центр поворота уменьшается до. . Из схемы очевидно, что

(38)

Из выражения (38) имеем

(39)

Рисунок 16 – Схема движения автомобиля на повороте с эластичными шинами

– угол поворота управляемых колес;

и – векторы скоростей качения передней и задней осей колес;

– колесная база

Из зависимости (39) следует, что под действием боковых сил автомобиль может двигаться криволинейно и при , т.е. когда управляемые колеса не поворачиваются, а кривизна траектории зависит от соотношения углов и . Если , то радиус равен бесконечности, т.е. автомобиль, движется прямолинейно. Тогда шинную поворачиваемость автомобиля называют нейтральной. Однако автомобиль, имеющий нейтральную поворачиваемость, под действием боковых сил будет двигаться прямолинейно, но под углом к прежнему (заданному водителем) направлению движения. Если – шинную поворачиваемость называют недостаточной. При прямолинейном движении в таком случае автомобиль поворачивается вокруг центра, но составляющая центробежной силы направлена в сторону противоположную поперечной силе, что уменьшает результирующую силу.

Если – шинную поворачиваемость называют излишней. В таком случае центробежная сила совпадает по.направлению с внешней силой, что увеличивает вероятность заноса или опрокидывания.

Для количественной оценки шинной поворачиваемости автомобиля также служит коэффициент поворачиваемости:

(40)

где: и – осевые нагрузки на соответствующие оси, В нашем случае нагрузка на переднюю и заднюю оси, полностью груженного автомобиля BMW X3 составляет 8134 и 8624 соответственно.

При излишней шинной поворачиваемости – ;

при нейтральной – ,

при недостаточной – .

Креновая поворачиваемость связана с конструкцией подвески. Под действием боковых сил кузов автомобиля (его надрессоренная часть) наклоняется, вызывая сжатие рессор с одной стороны и распрямление других, в результате мост поворачивается в горизонтальной плоскости от вертикальной оси, проходящей через центр моста. Если углы поворота переднего и заднего мостов не одинаковы по величине и направлению, то автомобиль вследствие крена поворачивается, хотя передние колеса остаются в нейтральном положении.

Увод автомобиля зависит также от развала колеса. Если направление поперечной силы совпадает с направлением развала, то увод увеличивается. Развал колеса, равный 1°, вызывает увод на угол 10–20°. При двухрычажной подвеске колеса наклоняются в сторону крена кузова в направлении действия поперечной силы , что увеличивает угол увода моста. При однорычажной подвеске колеса наклоняются в сторону, противоположную крену кузова, т.е. навстречу поперечной силе, что уменьшает угол увода моста.

Потеря управляемости у автомобиля, имеющего излишнюю поворачиваемость, может наступить и при отсутствии боковой силы в случае достижения некоторой скорости, называемой критической . Поскольку углы увода и пропорциональны боковым силам, то

(41)

где — скорость автомобиля.

При из выражений (39) и (41) имеем:

(42)

Отсюда:

(43)

В расчетной части необходимо рассчитать значения и в зависимости от изменения нагрузки на оси автомобиля. В нашем случае мы ведем расчет для автомобиля BMW X3. Так как распределение нагрузки по осям у данного автомобиля равномерно, то достаточно рассчитать значения и для полностью загруженного автомобиля при различных значениях . Расчеты ведем по формулам (40) и (43) с учетом выражений (37–39)

Вычисленные значения и заносим в таблицу 10 и строим график соответствующей зависимости

Таблица. 10 Расчетные значения и для полностью загруженного автомобиля


1, 060	1, 060	1, 060	1, 060	1, 060	1, 060
0, 869	1, 507	1, 739	1, 945	2, 131	2, 356

Рисунок 17 – Графики зависимости коэффициента поворачиваемости и скорости увода от коэффициента сопротивления уводу

Вывод: график зависимости коэффициента поворачиваемости и скорости увода от коэффициента сопротивления уводу полностью груженного автомобиля, показывает что расчетный автомобиль имеет постоянное значение коэффициента поворачиваемости, не зависящие от коэффициента увода. Оно составляет 1, 060 и соответствует слегка излишней поворачиваемости.

Скорость увода же постоянно растет с увеличение значения коэффициента увода: так для значения коэффициента увода в 45 , скорость увода составит 1, 507 м/c.

⇐ Предыдущая 1 2 3 4 567 Следующая ⇒