Управляемость автомобиля. Оценочные показатели управляемости. Параметры самовозврата управляемых колес и рулевого колеса в нейтральное положение и предельные величины усилий на рулевом колесе АТС

9. Управляемость автомобиля

Управляемость – свойство автомобиля, определяющее его способность изменять направление движения в соответствии с воздействием водителя на рулевое управление.

Действия водителя, направленные на сохранение или изменение величины и направления скорости движения, а также ориентации продольной оси автомобиля, называются управлением. Для успешного осуществления этой функции автомобиль должен обладать соответствующими свойствами: адекватно реагировать на управляющие воздействия водителя, обеспечивать устойчивое прямолинейное движение и движение на повороте; сохранять нейтральное положение управляемых колес при прямолинейном движении и автоматически возвращаться в него при завершении поворота; исключать колебания управляемых колес.

Свойства управляемости и устойчивости тесно взаимосвязаны. Они зависят от одних и тех же параметров механизмов автомобиля – рулевого управления, подвески, шин, распределения масс между мостами. Параметры, характеризующие свойства устойчивости, определяются без учета управляющих воздействий, а параметры, характеризующие свойства управляемости – с учетом.

Большое количество конструкционных и эксплуатационных факторов, влияющих на управляемость АТС, не позволяет оценить это эксплуатационное свойство одним показателем, пригодным для всех условий работы. Исследование управляемости автомобиля требует, с одной стороны, многочисленных и тщательно организованных экспериментов, а с другой – решения сложных систем нелинейных дифференциальных уравнений.

Для достижения хорошей управляемости конструкция автомобиля должна удовлетворять следующим требованиям:

- качение управляемых колес при повороте без бокового скольжения;

- обеспечение рулевым приводом правильного соотношения углов поворота управляемых колес;

- обеспечение определенного соотношения углов увода передней и задней осей;

- обеспечение стабилизации управляемых колес и предотвращение их произвольных колебаний;

- наличие обратной связи в рулевом управлении.

9.1. Оценочные показатели управляемости

В Правилах ЕЭК ООН № 79 и ГОСТ Р 52302-2004 предусмотрены следующие основные показатели и характеристики управляемости автомобиля и автопоезда:

1) скорость самовозврата рулевого колеса ω_αр;

2) остаточное значение угла поворота рулевого колеса α_р2;

3) заброс угла поворота рулевого колеса α_р3;

4) время стабилизации t_ст;

5) усилие на рулевом колесе при повороте на месте Р_р;

6) усилие на рулевом колесе при движении автомобиля по круговой траектории Р_р.д;

7) характеристика траекторной управляемости при установившемся круговом движении К=f(α_р);

8) характеристика заброса угловой скорости автомобиля (или прицепа) над ее установившемся значении при входе в поворот ∆ω_z=f(j_д);

9) характеристика обратного заброса угловой скорости прицепа при входе в поворот ∆ω_zп.о=f(j_у);

10) характеристика времени 90 %-ной реакции автомобиля (или прицепа) при входе в поворот ∆t_{90 %}=f(j_J);

11) максимальная скорость выполнения маневров «поворот» и «переставка»;

12) характеристики углов и скоростей поворота рулевого колеса при заданной переставке α_р, ω_р=f(V);

13) средняя скорость корректирующих поворотов рулевого колеса при прямолинейном движении ω_р.ср.

Рекомендуемые предельные значения показателей управляемости даны в указанных выше Правилах ЕЭК ООН и ГОСТ. Согласно этим нормативным документам, показатели управляемости определяют экспериментально или посредством математического моделирования.

9.2. Определение показателей управляемости

Испытания АТС по определению показателей управляемости проводятся на горизонтальном участке дороги с твердым покрытием в сухую безветренную погоду при температуре окружающего воздуха от минус 5 до 30 ^оС.

Скорость самовозврата рулевого колеса ω_αр, остаточные значения угла поворота рулевого колеса α_р2, заброс угла поворота рулевого колеса α_р3 и время стабилизации t_ст, характеризующие самовозврат управляемых колес и рулевого колеса в нейтральное положение, определяются при равномерном движении АТС по круговой траектории радиусом движения внутреннего управляемого колеса R_В1=50 м со скоростью 50±2 км/ч (категории M₁, N₁) и 40±2 км/ч (категории M₂, M₃, N₂ и N₃). После достижения установившегося движения по круговой траектории освобождают рулевое колесо, и управляемые колеса возвращаются в положение прямолинейного движения.

Скорость самовозврата рулевого колеса ω_αр представляет

                              (9.1)

где α_р1, α_р2 – исходное и остаточное значение угла поворота рулевого колеса.

Заброс угла поворота рулевого колеса α_р3 – это максимальный угол поворота рулевого колеса после перехода его через нейтральное положение.

Время стабилизации t_ст равно интервалу времени от момента освобождения рулевого колеса t_о до достижения установившегося (остаточного) значения угла поворота рулевого колеса α_р2. Значения параметров ω_αр, α_р2, α_р3 автомобилей разных категорий приведены в таблице 9.1.

Таблица 9.1 – Параметры самовозврата управляемых колес и рулевого колеса в нейтральное положение и предельные величины усилий на рулевом колесе АТС