Лекция 5
Устойчивость автомобиля
Устойчивость автомобиля непосредственно связана с безопасностью дорожного
движения. Управляя неустойчивым автомобилем водитель вынужден внимательно
следить за дорожной обстановкой и постоянно корректировать движение автомобиля,
чтобы он не выехал за пределы дороги.
Рисунок – Классификация устойчивости автомобиля
Длительное управление таким автомобилем приводит к нервному
перенапряжению водителя и быстрому его утомлению, что повышает возможность
ДТП. Нарушение устойчивости автомобиля выражается в произвольном изменении
направления движения, его опрокидывании или скольжении шин по дороге. Различают
продольную и поперечную устойчивость автомобиля. Наиболее вероятна и опасна
потеря поперечной устойчивости.
Курсовой устойчивостью автомобиля называют его свойство двигаться без
корректирующих воздействий со стороны водителя, то есть при неизменном
положении рулевого колеса.
Показателями курсовой устойчивости служат средняя скорость поперечного
смещения Vср и средняя угловая скорость поворота рулевого колеса θр.к.
Потеря поперечной устойчивости при криволинейном движении может привести
к прогрессивно нарастающему поперечному скольжению шин по дороге (заносу) или
опрокидыванию автомобиля.
Показателями поперечной устойчивости автомобиля при криволинейном
движении являются максимально возможные скорости движения по дуге окружности
и угол поперечного уклона дороги (косогора). Оба показателя могут быть определены
из условий заноса или опрокидывания автомобиля.
Потеря автомобилем продольной устойчивости выражается, как правило, в
буксовании ведущих колес, особенно часто наблюдаемом при преодолении
автопоездом затяжных подъемов со скользкой поверхностью. Показателями
продольной устойчивости автомобиля служат максимальные величины углов подъема,
преодолеваемого транспортным средством без буксования ведущих колес.
Курсовая устойчивость
Нарушение курсовой устойчивости при прямолинейном движении автомобиля
происходит под действием возмущающих сил: поперечной составляющей веса,
бокового ветра, ударов колес о неровности дороги, а также различных по величине
продольных сил (тяговой, тормозной), приложенных к колесам правой и левой сторон
автомобиля. При криволинейном движении автомобиля к этим силам добавляется
центробежная сила. Потеря устойчивости автомобиля может быть вызвана также
неправильными приемами управления (интенсивным торможением и разгоном, резким
поворотом рулевого колеса) или техническими неисправностями (неправильная
регулировка тормозных механизмов, заклинивание рулевого управления, прокол или
разрыв шины).
Часто предпосылкой потери устойчивости является скорость автомобиля, не
соответствующая дорожным условиям. Если автомобиль движется с излишне высокой
скоростью, то тяговая сила Рт приближается по величине к силе сцепления Рсц
ведущих колес с дорогой, вследствие чего возможно их пробуксовывание. Условие
отсутствия буксования:
Рт ≤ Рсц
Выражение для скорости, максимально допустимой при прямолинейном
движении автомобиля без пробуксовки ведущих колес имеет следующий вид:
Vбук
вр
G a X
f sin a Д
j
WВ L X hЦ
g
Скорость Vбук уменьшается при уменьшении коэффициента сцепления, росте
сопротивления дороги, а также при увеличении ускорения. Поэтому потеря курсовой
устойчивости автомобилем наиболее вероятна на участках дороги со скользким
неровным покрытием.
Поперечная устойчивость
При криволинейном движении автомобиля потерю устойчивости обычно
вызывает центробежная сила.
Максимально допустимая (критическая) скорость, с которой можно вести
автомобиль без поперечного скольжения определяется по формуле:
VСК gR(У tg ) /(1 tgУ )
При движении по горизонтальной дороге (β=0) формула имеет вид:
VСК
gRУ
При левом повороте автомобиля поперечные силы складываясь, могут вызвать
опрокидывание автомобиля. Максимально возможная (критическая) скорость
автомобиля по условиям опрокидывания определяется по формуле:
VОПР
0,5B tghЦ
hЦ 0,5Btg
gR
При движении по горизонтальному участку (β=0) формула имеет вид:
VОПР
B
gR
2hЦ
Устойчивость автомобиля против опрокидывания возрастает с увеличением колеи
В автомобиля и радиуса R, а также при снижении центра тяжести и уменьшении угла
косогора.
Продольная устойчивость
Характерным примером утраты продольной устойчивости автопоездом является
его сползание назад на крутом подъеме вследствие буксования ведущих колес тягача.
Выражение для максимального (критического) угла подъема, при котором
возможно равномерное движение автопоезда без буксования ведущих колес тягача
имеет вид:
tgaбук
Ga X
G ( L hЦ X ) GПР ( L hПР Х )
Критический угол абук в большей степени зависит от коэффициента сцепления и
массы прицепа. Чем меньше величина коэффициента сцепления и чем больше масса
прицепа по сравнению с массой тягача, тем меньше абук.
Для одиночного автомобиля (Gпр=0) формула имеет вид :
tgaбук
a X
L hЦ X
Для автомобиля со всеми ведущими колесами tgaбук = φХ. Такие автомобили могут
преодолевать без потери продольной устойчивости крутые подъемы даже при мокром
и скользком покрытии.
