Силы, вызывающие движение транспортного средства
Крутящий момент двигателя, подведенный через механизмы трансмиссии к ведущим колесам автомобиля, вызывает их вращение. В месте соприкосновения колеса с дорогой от крутящего момента возникает окружная сила, а со стороны дороги - продольная реакция), равная по величине окружной силе, но направленная в противоположную сторону. Суммарная продольная реакция ведущих колес передается на ведущие мосты и вызывает движение автомобиля, поэтому называется тяговой силой.
Рисунок 34.1 - Схема сил и моментов, действующих на ведущее
колесо автомобиля
Величина тяговой силы тем больше, чем больше крутящий момент двигателя и передаточные числа коробки передач и главной передачи. Но величина тяговой силы не может превысить силу сцепления ведущих колес с дорогой. Если тяговая сила превысит силу сцепления колес с дорогой, то ведущие колеса будут пробуксовывать.
Сила сцепления равна произведению коэффициента сцепления на сцепной вес. Для тягового автомобиля сцепной вес равен нормальной нагрузке, приходящейся на затормаживаемые колеса.
Коэффициент сцепления зависит от типа и состояния покрытия дороги, от конструкции и состояния шин (давление воздуха, рисунок протектора), от нагрузки и скорости движения автобуса. Величина коэффициента сцепления снижается при мокрой и скользкой поверхности дороги, особенно при увеличении скорости движения и изношенном протекторе шин.
Сила тяжести автобуса приложена в центре тяжести. Высота расположения центра тяжести у автобусов около 1 м.
При движении автобуса происходит продольное перераспределение нормальной нагрузки между осями автобуса: при передаче ведущими колесами тяговой силы больше нагружаются задние колеса, а при торможении автобуса - передние колеса. Кроме того, перераспределение нормальной нагрузки между передними и задними колесами имеет место при движении автомобиля на спуск или на подъем.
Перераспределение нагрузки, изменяя величину сцепного веса, влияет па величину сцепления колес с дорогой, тормозные свойства и устойчивость автомобиля.
Силы сопротивления движению. Тяговая сила на ведущих колесах обеспечивает преодоление внешних сил, возникающих при движении автобуса. При равномерном движении автобуса по горизонтальной дороге такими силами являются: сила сопротивления качению и сила сопротивления воздуха. При движении автобуса на подъем возникает сила сопротивления подъему (рисунок 34.2.), а при разгоне автомобиля - сила сопротивления разгону (сила инерции).
Сила сопротивления качению возникает вследствие деформации шин и поверхности дороги. Она равна произведению нормальной нагрузки автомобиля на коэффициент сопротивления качению. Коэффициент сопротивления качению зависит от типа и состояния покрытия дороги, конструкции шин, их износа и давления воздуха в них, скорости движения автобуса.
Рисунок 34.2 - Схема сил, действующих на автомобиль при равномерном движении на подъем
Сила сопротивления воздуха зависит от коэффициента сопротивления воздуха, лобовой площади и скорости движения автомобиля. Коэффициент сопротивления воздуха определяется типом автомобиля и формой его кузова, а лобовая площадь - колеей колес (расстоянием между центрами шин) и высотой автомобиля. Сила сопротивления воздуха возрастает пропорционально квадрату скорости движения автомобиля.
Сила сопротивления подъему тем больше, чем больше масса автобуса и крутизна подъема дороги, которая оценивается углом подъема в градусах или величиной уклона, выраженной в процентах. При движении автобуса под уклон сила сопротивления подъему, наоборот, ускоряет движение автобуса.
На автомобильных дорогах с асфальтобетонным покрытием продольный уклон обычно не превышает 6%. Если коэффициент сопротивления качению принять равным 0,02, то общее сопротивление дороги составит 8% от нормальной нагрузки автомобиля.
Сила сопротивления разгону (сила инерции) зависит от массы автобуса, его ускорения (приросту скорости в единицу времени) и массы вращающихся частей (маховик, колеса), на ускорение которых также затрачивается тяговая сила.
При разгоне автобуса сила сопротивления разгону направлена в сторону, обратную движению. При торможении автобуса и замедлении его движения сила инерции направлена в сторону движения автомобиля.
Устойчивость
Под устойчивостью автомобиля подразумевается его способность выдерживать заданное направление движения в любых дорожных условиях без опрокидывания и бокового скольжения колес. Эта способность автомобиля особенно важна при движении по скользкой дороге, где обычно и происходят опрокидывания и заносы.
Устойчивость зависит от ряда конструкционных параметров автомобиля, а также от умения водителя правильно управлять им в движении. Она может быть продольной, поперечной и боковой.
Способность автомобиля двигаться в различных дорожных условиях без опрокидывания относительно передней или задней оси называется продольной устойчивостью, без опрокидывания относительно правых или левых колес и при отсутствии бокового скольжения - поперечной, без заноса задней (передней) части вправо или влево от оси движения - боковой.
При движении по прямой продольная и поперечная устойчивости будут сохранены, если линия действия силы тяжести не выходит за пределы периметра точек опоры автомобиля (рисунок 34.3.). И, соответственно, он может потерять продольную (опрокидывание относительно задних колес) или поперечную (опрокидывание через колеса левой стороны) устойчивость, если линия действия силы тяжести пересекается с поверхностью дороги за пределами площади, ограниченной точками опоры колес (рисунок 34.4)
Рисунок 34.3 - Обеспечение устойчивости: а - продольной; б – поперечной
Рисунок 34.4 - Потеря устойчивости: а - продольной, б – поперечной
Потеря боковой устойчивости наиболее вероятна при разгонах и резких торможениях на скользких дорогах.
Устойчивость движущегося автомобиля зависит от следующих факторов: массы автомобиля, высоты центра масс, его
базы и ширины колеи; размера, типа и состояния шин; конструкции и регулировки тормозов; радиуса кривизны дороги и состояния ее поверхности; скорости и направления движения; умения водителя управлять автомобилем, особенно при торможении.
В ходе испытаний установлено: чем выше расположен центр масс автомобиля и чем уже колея, тем скорее произойдет боковое опрокидывание. Когда центр масс находится низко, а колея широкая (но не более нулевого габарита), устойчивость автомобиля повышается.
У современных легковых автомобилей, имеющих сравнительно низкое расположение центра масс и широкую колею, опрокидывания без предварительного бокового скольжения (заноса) при нормальных дорожных условиях бывают очень редко. Они могут быть лишь у автомобилей с крупногабаритными грузами, закрепленными высоко над крышей автомобиля или поверхностью прицепа, причем на плохой и имеющей большой поперечный уклон дороге.
Наличие крупногабаритного и тяжелого груза на багажнике автомобиля или прицепе увеличивает высоту центра масс. С такими грузами нельзя ехать быстро, надо обязательно сбрасывать скорость на крутых поворотах и стараться не тормозить резко.
Впрочем, опрокидывание может произойти и на небольших скоростях, если при движении по дороге с существенным боковым уклоном груз размещен с одной стороны автомобиля, со стороны уклона.
На повороте существенное значение для сохранения устойчивости автомобиля имеют не только скорость движения, но и радиус поворота, и скорость поворота управляемых колес. В определенных условиях резкий поворот колес может стать основной причиной нарушения устойчивости.
Чаще всего заносы и опрокидывания происходят, как уже отмечалось, из-за неосторожности водителя в процессе движения по скользкой, мокрой или обледенелой дороге, прежде всего при резком торможении на большой скорости.
Во всех случаях при заносе на автомобиль действует боковая (поперечная) сила, которая возникает по причине неравномерного сцепления шин с дорогой или ее неровностей.
Боковая сила начинает действовать и при других отклонениях автомобиля от прямолинейного направления движения. В тех случаях, когда автомобиль движется по кривой, боковую силу называют центробежной. В результате действия центробежной силы при резком повороте на большой скорости автомобиль может опрокинуться. По мере уменьшения радиуса поворота в процессе заноса значение центробежной силы возрастает и, соответственно, увеличивается интенсивность заноса. Словом, если занос начался, то он будет быстро усиливаться, и, чтобы не произошло опрокидывание автомобиля, необходимо принять срочные меры.
Наиболее легкий и эффективный способ вывода автомобиля из заноса заключается в следующем: при появлении заноса задних колес водитель немедленно отпускает тормозную педаль и по возможности резко поворачивает руль в сторону заноса, а затем, как только движение автомобиля выравнивается, быстро возвращает руль в прежнее положение. Если эти операции не будут выполнены, занос продолжится, и автомобиль будет вращаться до тех пор, пока не остановится под влиянием силы трения колес о дорогу или в результате удара о препятствие. При сильном ударе скользящих колес или при их попадании на участок с более высоким сопротивлением скольжению автомобиль опрокинется по причине воздействия на него пары сил: силы сопротивления скольжению и центробежной силы. Сила сопротивления скольжению левых колес направлена в сторону, противоположную скольжению, а центробежная сила приложена в центре масс автомобиля, вследствие чего и происходит его опрокидывание на левую сторону (рисунок 34.5.)
Рисунок 34.5 - Действие пары сил при опрокидывании автомобиля после потери боковой устойчивости
Для безопасного движения на высоких скоростях водитель должен стремиться к повышению устойчивости своего автомобиля, этому способствуют увеличение массы автомобиля, понижение центра масс, соблюдение скорости, соответствующей состоянию дороги, и правильная регулировка тормозов.
Управляемость
Управляемость определяется работой, требующейся от водителя для управления автомобилем в заданных условиях эксплуатации.
Затраты усилий водителя могут быть намного снижены с помощью различных конструктивных решений, к примеру, применения усилителей рулевого управления, выключения сцепления, привода тормозной системы и ряда других механизмов, которые уменьшают мускульное воздействие водителя на органы управления автомобилем.
Рабочее место водителя должно быть оборудовано так, чтобы обеспечивались хорошая обзорность пространства впереди и позади автомобиля, удобное пользование органами управления и наблюдение за показателями контрольно-измерительных приборов, имелись вентиляция и отопление.
Управляемость автомобиля в значительной степени зависит от его технического состояния, она может резко ухудшаться при снижении давления в шинах, нарушении системы стабилизации управляемых колес, возникновении зазоров в рулевом управлении и при других неисправностях.
Падение давления воздуха в одной из шин увеличивает сопротивление качению и уменьшает поперечную устойчивость автомобиля, поэтому он будет постоянно отклоняться в сторону этой шины. Если автомобиль неожиданно начинает "тянуть" в одну сторону, скорее всего причина в снижении давления в одной из шин передних колес. При аналогичном явлении в одной из шин задних колес автомобиль, движущийся на небольшой скорости, "водит" по дороге то в одну, то в другую сторону.
Изнашивание деталей рулевой трапеции приводит к образованию в ней зазоров, нарушающих установленные кинематические связи и облегчающих возникновение произвольных колебаний колес. При больших зазорах виляние и подпрыгивание передних колес может привести к нарушению их сцепления с поверхностью дороги. Большие зазоры в подшипниках ступиц передних колес, а также неправильная регулировка рулевого управления существенно затрудняют стабилизацию управляемых колес. Управлять таким автомобилем сложно, так как ход автомобиля становится неустойчивым, он все время уходит в сторону, и водитель вынужден непрерывными поворотами рулевого колеса поддерживать требуемое направление движения, что утомляет его, а кроме того, увеличивает износ рулевого управления и шин.
Для того чтобы управление автомобилем было легким и результативным, необходимо следить за его техническим состоянием, регулярно проверяя работу его основных узлов, механизмов и приборов.
Дата добавления: 2016-09-26; просмотров: 5846;