Поворачиваемость автомобиля. Коэффициент поворачиваемости

Тема 5: УПРАВЛЯЕМОСТЬ и устойчивость автомобиля.

Поворачиваемость автомобиля. Коэффициент поворачиваемости.. Устойчи-вость автомобиля. Показатели устойчивости. Устойчивость прямолинейного движения автомобиля. Устойчивость автомобиля на повороте и на поперечном уклоне (косогоре).

После изучения кинематики поворота автомобиля с учетом бокового увода колес можно более подробно рассмотреть такое свойство автомобиля, как поворачиваемость.

Поворачиваемость автомобиля - свойство автомобиля увеличивать, сохранять или уменьшать кривизну траектории установившегося движения при увеличении бокового ускорения (при возрастании боковой силы). (ОСТ.37.001.051- 86).

В зависимости от причин, вызывающих изменение кривизны траектории движения автомобиля при воздействии боковых сил следует различать поворачиваемость:

- шинную;

- креновую.

Шинная поворачиваемость - обусловлена явлением бокового увода колес, возникающем при действии на автомобиль боковой силы.

Креновая поворачиваемость - обусловлена поворотом осей автомобиля в горизонтальной плоскости, креном кузова и радиальной деформацией шин, возникающих вследствие перераспределения вертикальных нагрузок между колесами левого и правого бортов автомобиля, если на него действует боковая сила.

Поворачиваемость автомобиля в основном определяется шинной поворачиваемостью.

1.1. Шинная поворачиваемость автомобиля. Коэффициент поворачиваемости.

Шинная поворачиваемость автомобиля может быть трех типов:

- нейтральная;

- недостаточная;

- избыточная.

Критерием, по которому определяется тип шинной поворачиваемости автомобиля, является соотношение углов передней и задней осей т.е. и .

Если углы увода передней и задней осей одинаковы, т.е. = , то автомобиль обладает нейтральной поворачиваемостью.

Если угол увода передней оси больше угла увода задней оси, т.е. >, то автомобиль обладает недостаточной поворачиваемостью.

Если угол увода передней оси меньше угла увода задней оси, т.е. <, то автомобиль обладает избыточной поворачиваемостью.

Рассмотрим сущность каждого типа поворачиваемости и ее влияние на поворот автомобиля.

Нейтральная поворачиваемость автомобиля - поворачиваемость автомобиля, у которого кривизна траектории установившегося движения не меняется при увеличении бокового ускорения (при возрастании боковой силы).

Рассмотрим схему поворота автомобиля, обладающего нейтральной поворачиваемостью (рис. 7).

Схема поворота автомобиля, обладающего нейтральной поворачиваемостью

При равенстве углов увода передней и задней осей = радиус поворота автомобиля будет равен

(1)

В этом случае радиус поворота автомобиля с учетом увода колеса равен кинематическому радиусу поворота .

Рис. 1

Так как , то действительный центр поворота смещается в сторону передней управляемой оси и, следовательно, автомобиль двигается по изменяемой траектории.

Недостаточная поворачиваемость автомобиля - поворачиваемость автомобиля, у которого кривизна траектории установившегося движения уменьшается при увеличении бокового ускорения (при возрастании боковой силы).

Рассмотрим поворот автомобиля, обладающего недостаточной поворачиваемостью (рис.2).

Схема поворота автомобиля,обладающего недостаточной поворачиваемостью

(2)

Рис.2.

Т.е. радиус автомобиля с учетом увода колес больше кинематического радиуса поворота ().

Величина смещения центра поворота определяется, как и в предыдущем случае, т.е.

(3)

Таким образом автомобиль, обладающий недостаточной поворачиваемостью, при повороте стремится двигаться по траектории меньшей кривизны (c большим радиусом поворота), чем задал водитель. Для обеспечения движения автомобиля по заданной траектории водитель вынужден поворачивать управляемые колеса на несколько больший угол.

Избыточная поворачиваемость автомобиля - поворачиваемость автомобиля, у которого кривизна траектории установившегося движения увеличивается при увеличении бокового ускорения (при возрастании боковой силы).

ЛЕКЦИЯ 15

Рис. 3.

Рассмотрим поворот автомобиля, обладающего избыточной поворачиваемо-стью (рис.3). Схема поворота автомобиля,обладающей избыточной поворачива-емостью

Так как угол задней оси больше угла увода передней оси, то

(4)

т.е. радиус поворота автомобиля с учетом увода колес меньше критического радиуса поворота .

Величина смещения центра поворота, как и в предыдущих случаях определяется по формуле

(5)

Т.о. автомобиль, обладающий избыточной поворачиваемостью, при повороте стремится двигаться по траектории большей кривизны (с меньшим радиусом поворота), чем задал водитель.

Для обеспечения движения автомобиля по заданной траектории водитель должен поворачивать управляемые колеса на несколько меньший угол.

Рассмотрев влияние поворачиваемости на поворот автомобиля следует отметить, что автомобиль обладающий недостаточной поворачиваемостью, более устойчив и лучше сохраняет направление движение, чем автомобиль, обладающий избыточной поворачиваемостью.

Таким образом, желательно, чтобы автомобили обладали небольшой недостаточностью, т.е. всегда выполнялось условие .

Требуемое соотношение углов увода колес передней и задней осей может быть обеспечено:

- соответствующим распределением полной массы автомобиля между осями;

- величиной давления воздуха в шинах колес передней и задней осей автомобиля;

- применением на задней оси сдвоенных колес.

Практически обеспечить недостаточную поворачиваемость автомобиля без груза и автомобиля с полной нагрузкой не всегда представляется возможным. Так, двухосные автомобили без груза обладают недостаточной поворачиваемостью, а эти же автомобиля с полной нагрузкой обладают небольшой избыточной поворачиваемостью.

Коэффициент поворачиваемости.

Для приближенной количественной оценки шинной поворачиваемости может использован коэффициент поворачиваемости.

Коэффициент поворачиваемости - это отношение величин уводов колес заднего и переднего мостов автомобиля, выраженных в следующем виде:

где и - часть силы веса автомобиля, приходящихся соответственно на переднюю и заднюю ось.

и - коэффициент сопротивления уводу соответственно передней и задней оси автомобиля.

При нейтральной поворачиваемости .

При недостаточной поворачиваемости .

При избыточной поворачиваемости .

Завершив изучение шинной поворачиваемости автомобиля, рассмотрим его креновую поворачиваемость.

Креновая поворачиваемость автомобиля.

Креновая поворачиваемость автомобиля, как и шинная, может быть:

- нейтральной;

- недостаточной;

- избыточной.

Рис. 4.

Тип креновой поворачиваемости автомобиля определяется конструкцией его подвески.

Рассмотрим кинематику зависимой подвески при движении автомобиля на повороте (рис.4).

Допустим, что передние концы рессор соединены с рамой простыми шарнирами, а задние - свободно опираются на подушки кронштейнов рамы.

При повороте автомобиля направо под действием центробежной силы происходит перераспределение нормальных реакций между левым и правым колесам. В следствии этого увеличивается деформация левой рессоры, а деформация правой рессоры - уменьшается. При этом мост перемещается по дуге m-m. Причем, левая рессора, распрямляясь, перемещает мост назад (в т.А), а правая увеличивая кривизну, перемещает его вперед (в т.В).

Рис. 4.

В результате задний мост поворачивается в горизонтальной плоскости и занимает положение, показанное на рисунке сплошной линией.

Исследуем креновую поворачиваемость двухосного автомобиля (рис.5).

Рис.5.

Предположим, что автомобиль, двигающийся прямолинейно, действует боковая сила (Рис. 5 а и б). Если углы поворота переднего и заднего мостов неодинаковы по величине или направлению, то автомобиль, в следствии крена поворачивает, хотя передние колеса остаются в нейтральном положении. Возникающая при повороте центробежная сила у автомобиля А направлена противоположно боковой силе , а у автомобиля В в ту же сторону.

Поэтому автомобиль А лучше сохраняет направление движения под действием боковых сил.

Поэтому аналогии с шинной поворачиваемостью можно сказать, что автомобиль А имеет недостаточную, а автомобиль В избыточную креновую поворачиваемость.

У автомобиля с избыточной креновой поворачиваемостью, на который действует боковая сила, кривизна траектории непрерывно увеличивается. Это приводит к росту центробежной силы и дальнейшему уменьшению радиуса поворота. Однако максимальное значение угла поперечного крена обычно ограничено упорами, предусмотренными в конструкции подвески, поэтому креновая поворачиваемость оказывает на управляемость и устойчивость автомобиля значительно меньшее влияние, чем шинная поворачиваемость.

Вместе с тем, в зависимости от конструкции подвески, креновая поворачиваемость может усилить, либо усилить, либо ослаблять влияние шинной поворачиваемости.

При конструировании подвесок автомобилей конструкторы стремятся обеспечить автомобилю либо недостаточную, либо нейтральную креновую поворачиваемость.

Поворачиваемость автомобиля оказывает существенное влияние на его устойчивость и управляемость.

Сначала рассмотрим устойчивость автомобиля и ее оценочные показатели.

Дата добавления: 2014-01-07