Управляемость автомобиля. Критическая скорость по условиям управляемости. Поворачиваемость автомобиля

УПРАВЛЯЕМОСТЬ АВТОМОБИЛЯ

Основная функция водителя – управление автомобилем. В системе «автомобиль–водитель–дорога» автомобиль является объектом управления, а водитель – оператором. Анализируя дорожную обстановку, водитель, воздействуя на органы управления автомобиля, меняет характер его движения. Различные автомобили отличаются реакциями на управляющие воздействия. Так поворот рулевого колеса на один и тот же угол на разных машинах вызовет различное изменение курсового угла. Усилия, необходимые для поворота рулевого колеса, для различных автомобилей неодинаковы.

• Управляемость автомобиля – это его способность сохранять заданное направление движения в определенной дорожной обстановке или изменять его при воздействии водителя на рулевое управление.
• Управляемость автомобиля оценивают следующими показателями:
• критическая скорость по управляемости;
• поворачиваемость автомобиля;
• соотношение углов поворота управляемых колес;
• стабилизация управляемых колес и их угловые колебания.

Критическая скорость по условиям управляемости

Силы, действующие на автомобиль при повороте: Rx1, Rx2, Ry1, Ry2 — продольные и поперечные реакции дороги на колеса переднего и заднего мостов; Ри — центробежная сила; Ру — поперечная составляющая центробежной силы; ρп и ρ3 — радиусы поворота центра масс и задней оси;

θ — угол поворота управляемой оси (приблизительно равен полусумме углов поворота управляемых колес); Ми — момент инерции автомобиля; γ — угол между радиусом рц поворота центра тяжести и продолжением оси заднего моста

Автомобиль будет двигаться по траектории, предусмотренной углами поворота управляемых колес до тех пор, пока не начнется их боковое скольжение под действием силы, т. е. до тех пор, пока сумма продольной и поперечной реакций дороги на колеса не достигнет предела по сцеплению. В этом случае имеет место равенство

или

Продольная реакция Rx1 дороги для заднеприводно-го автомобиля равна силе сопротивления качению колес переднего моста:

Сила сцепления

где Rz1 – вертикальная составляющая реакции дороги на колеса переднего моста.

Следовательно, поперечная составляющая реакции дороги на передние колеса

где G1 – сила тяжести автомобиля, приходящаяся на передний мост.

Боковая реакция дороги Ry1 противодействует боковой силе Ру и центробежной силе Рц1, в результате выполняется условие:

где Ру1 – поперечная составляющая силы Р (Р – толкающая .сила со стороны ведущего моста); Рц1 – центробежная сила передней части автомобиля. Тогда

где ρП – радиус поворота середины переднего моста; V1– скорость движения середины переднего моста; т1 – масса автомобиля, приходящаяся на передний мост.

Так как ρП = ρ3 cos θ, то

Решив систему уравнений относительно скорости, получим

Полученная скорость Vупр называется критической скоростью по управляемости, так как это максимальная скорость, с которой автомобиль может двигаться на повороте без поперечного скольжения управляемых колес.

Если скорость автомобиля больше скорости Vупр, то управляемые колеса при повороте проскальзывают в поперечном направлении, и поворот колес не изменяет направления движения автомобиля. Чем больше θ, т. е. чем меньше радиус поворота, тем меньше должна быть скорость автомобиля. Если Vупр = 0, то автомобиль вообще теряет управляемость, так как при любой отличной от нуля скорости движения происходи поперечное скольжение его управляемых колес. Критическая скорость равна нулю, если

то есть

На дорогах с твердым покрытием обычно φ>>f, поэтому автомобиль сохраняет управляемость. При движении на дорогах с неровным обледенелым покрытием, а также по песку или по снегу значения коэффициентов φ и f сближаются, что приводит к снижению критической скорости. Когда автомобиль становится неуправляемым при данном значении θ. Если θ уменьшить, то управляемость может быть восстановлена. При полном скольжении передних колес, например, в результате торможения поперечная реакция дороги возникнуть не может, так как возможности сцепления колес с дорогой уже исчерпаны, и автомобиль теряет управляемость даже при самых малых углах поворота управляемых колес.

Увод колеса

При прохождении автомобилем поворота возни-кающая боковая сила Ру действует на весь автомобиль, в том числе и на колеса, которые находятся в контакте с дорогой. Так как колеса автомобиля снабжены эластичными шинами, то боковая сила Ру вызовет деформацию шин в зоне контакта колес с дорогой..

Допустим, что к оси равномерно и прямолинейно катящегося колеса приложена боковая сила, перпенди-кулярная его плоскости качения (рис.). Под действием этой силы в плоскости дороги возникает равная ей боковая реакция Ry. В результате совместного действия Ру и Ry происходит деформация упругой шины.