2.5. Управляемость автомобиля

Управляемость автомобиля определяется степенью соответствия траектории его движения положению управляемых колёс.

Если управляемые колёса повёрнуты на угол  (средний угол поворота обоих управляемых колёс), то точка, лежащая на середине оси неуправляемых колёс, должна двигаться по дуге радиуса R (при отсутствии увода колес):

, (2.40)

где L – база автомобиля, м.

При нейтральном положении управляемых колёс  = 0, а R = ∞, т.е. траектория движения прямая линия. Однако это требование управляемости автомобиля может быть нарушено из-за бокового увода или бокового скольжения управляемых колёс.

Зависимость критической скорости по управляемости V_упр от угла поворота управляемых колёс выражается уравнением:

, (2.41)

где _y – коэффициент сцепления шин с дорогой в поперечном направлении (_y = 0,6);

f – коэффициент сопротивления качению (f = 0,02);

L – база автомобиля, м;

Ө – средний угол поворота управляемых колёс автомобиля, принимаемый в пределах от 0 до 0,7 рад.

Пользуясь уравнением (2.41) проводится расчет критической скорости при различных углах поворота управляемых колес для заданных _y и f . Результаты расчета сводятся в таблицу 2.15 и по этим результатам строится график зависимости V_упр от Ө (рисунок 2.11).

Таблица 2.15 - Результаты расчёта

Пара-метры	Размер-ность	Значения параметров
Ө	рад	0,1	0,2	0,3	0,4	0,5	0,6	0,7
Vупр	м/с	11,87	8,28	6,6	5,53	4,74	4,1	3,55
R	м	24,15	11,95	7,83	5,73	4,43	3,54	2,88

Рисунок 2.11 – График зависимости критической скорости по управляемости

от угла поворота управляемых колес

Одним из показателей управляемости является характеристика статической траекторной управляемости, представляющая собой зависимость радиуса поворота от скорости движения автомобиля с учетом эластичности шин.

Радиус поворота автомобиля при наличии увода определяют по выражению:

, (2.42)

где ₁ ,₂ – углы увода колёс соответственно передней и задней осей, рад.

; , (2.43)

где P_{y 1} и P_{y 2} – боковые силы, действующие на колёса соответственно передней и задней осей;

K_{ 1} и K_{ 2} – коэффициенты сопротивления уводу одного колеса соответственно передней и задней осей, кН/рад.

Средние значения для одного колеса легковых автомобилей составляют от 30 до 60 кН/рад, грузовых – 50- 200 кН/рад. Принимая значения для одного колеса передней и задней осей, следует учитывать давление воздуха в шинах. Если давление воздуха одинаково для колес передней и задней оси, то можно принимать значения K_{ 1} и K_{ 2} одинаковыми, если давление воздуха разное, то следует принимать большие значения K_ для шин имеющих большее давление, соответственно меньшие (на 2-4 кН/рад) - для шин с меньшим давлением.

Значения боковых сил зависят от скорости автомобиля, радиуса поворота, массы и расположения центра тяжести. При расчетах удобно пользоваться постоянным радиусом поворота равным 50 метров. Изменяя скорость движения в диапазоне от 0 до 15 м/с определяются действующие боковые силы , а затем величина бокового увода передней и задней осей .

По формуле 2.42 определяются значения эквивалентного радиуса и строится график зависимости от скорости движения автомобиля.

рад

= кН

= кН

= рад

= рад

м

Остальные вычисления производятся аналогично. Результаты расчётов приведены в таблице 2.16.

Таблица 2.16 – Результаты расчета

параметры	размерность	Значение параметров
	кН	0	110,7	442,8	996,3	1771,2	2767,5
	кН	0	133,2	532,8	1198,8	2131,2	3330
	-	0	0,001064	0,004258	0,00958	0,017031	0,026611
	-	0	0,001211	0,004844	0,010898	0,019375	0,030273
Rэ	м	50	49,89	49,44	48,71	47,72	46,51

По результатам расчетов проводят сопоставление радиусов R и R , с целью выявления типа поворачиваемости автомобиля. При R = R автомобиль обладает нейтральной поворачиваемостью, при R R - недостаточной, при R R - избыточной.

Рисунок 2.12 ─ График зависимости от скорости движения автомобиля

Для автомобиля с избыточной поворачиваемостью существует понятие критической скорости по условию увода колес осей, которая определяется по формуле:

, (2.44)

где: - масса приходящаяся соответственно на переднюю и заднюю оси.

Определяем тип поворачиваемости и критическую скорость по управлению при угле поворота управляемых колес 0,1 рад, а также максимальный угол поворота внешнего управляемого колеса _п.

При угле поворота управляемых колес 0,1 рад критическая скорость по управлению 11,87 м/с или 42,7 км/ч, а тип поворачиваемости – избыточный.

Исходя из того, что минимальный радиус поворота автомобиля 5,6м, определим максимальный угол поворота внешнего управляемого колеса п: