Занос, условия возможностизаноса. Занос переднего и заднего мостов.

Поперечная устойчивость автомобиля рассматривалась в предположении, что колеса обоих мостов начинают скользить в поперечном направлении одновременно. Обычно же начинают скользить колеса одного моста, вследствие чего приходится рассматривать устойчивость не всего автомобиля в целом, а одного из его мостов.

Качение колеса без скольжения возможно при условии

.

Поперечная сила, которуюможно приложить к колесу, не вызывая его скольжения, тем больше, чем больше сила сцепления и чем меньше касательная реакция дороги. Наиболее устойчиво в поперечном направлении ведомое колесо, у которого касательная реакция в сравнении ссилой невелика. Колесо, нагруженное силой тяги или тормознойсилой, хуже противостоит заносу, чем ведомое колесо. Если касательная реакция достигла значения силы сцепления, то для того,чтобы произошло боковое скольжение, достаточно приложить кколесу даже небольшую поперечную силу.

На рисунке 2.7.3, а показан автомобиль, у которого передние колеса движутся поступательно со скоростью , а задние колеса, двигаясь со скоростью , скользят в поперечном направлении со скоростью . В результате задний мост перемещается со скоростью , что вызывает поворот автомобиля вокруг центра О, хотя передние колеса при этом находятся в нейтральном положении. Поперечная составляющая возникающей при этом центробежной силы действует в направлении скольжения заднего моста, повышаяскорость . Это вызывает дальнейшее возрастание центробежнойсилы, в результате чего занос прогрессирует. Поэтому опаснее занос заднего, а не переднего моста (рисунок 2.7.3, б), при которомпоперечная составляющая силы направлена в сторону, противоположную скорости бокового скольжения . В результате скольжение передних колес автоматически прекращается, и автомобиль не теряет устойчивости.

Рисунок 2.7.3. – Занос заднего (а), переднего (б) мостов и гашение заноса (в): – центробежная сила; – инерционный момент; – скоростипоступательного движения, скольжения в поперечном направлении и поворотавокруг центра О задних колес

Для того чтобы устранить занос заднего моста, необходимоуменьшить касательную реакцию на ведущих колесах, прекративторможение или прикрыв дроссельную заслонку, и повернуть передние колеса в сторону начавшегося заноса. Если во время заноса передние колеса занимали нейтральное положение, а центрповорота находился в точке О (рис. 2.7.3, в), то после поворотапередних колес он сместится в точку О₁. Радиус поворота приэтом увеличится, что уменьшит центробежную силу.

Поворот передних колес на чрезмерно большой угол можетвызвать скольжение задних колес в обратную сторону и движениеавтомобиля в направлении, соответствующем новому положениюуправляемых колес. Поэтому сразу же после прекращения заносаих следует вернуть в нейтральное положение.

Чтобы избежать потери автомобилем устойчивости, необходимо плавно уменьшить скорость до начала поворота, особенно навлажной и скользкой дороге.

Влияние конструктивных и эксплуатационныхфакторов на поперечную устойчивость.

При определении показателей устойчивости было принято, чтоавтомобиль — твердое тело. В действительности же он представляет собой систему масс, соединенных шарнирами или упругимиэлементами. Можно выделить две основные группы масс: подрессоренные (кузов) и неподрессоренные (колеса, мосты).

Центр тяжести С (рис. 2.7.4, а) подрессоренных масс расположенна расстоянии от оси переднего колеса и на высоте от поверхности дороги. Точка С расположена выше центра тяжести С₁ автомобиля ( ).

Неподрессоренные массы ведомого моста обычно меньше неподрессоренных масс ведущего моста, поэтому, например, у заднеприводного автомобиля .

Под действием поперечной силы шины и упругие элементы подвески с одной стороны автомобиля разгружаются, а с другой — нагружаются. В результате кузов автомобиля наклоняется и поворачивается в поперечном направлении.

а — ось крена; б, в — центры крена при рычажной независимой и рессорной зависимой подвесках; G — вес автомобиля; С₁ — центр тяжести автомобиля; h_ц — высота центра тяжести автомобиля; G_K — сила тяжести подрессоренных масс; С — центр тяжести подрессоренных масс; — расстояние центра тяжести подрессоренных масс от переднего колеса; h_к — высота от поверхности дороги положения центра тяжести подрессоренных масс; L — база автомобиля; ЕЕ — ось крена; Е₁, E₂ — центры крена соответственно передней и задней частей кузова

Рисунок 2.7.4 – Расположение центров и оси крена

Центром крена (передним или задним) называют точку, относительно которой перемещается поперечное сечение автомобиля, проходящее через передний или задний мост.

Осью крена называют прямую, относительно которой поворачивается кузов при крене. Она проходит через центры крена Е₁ и Е₂ соответственно передней и задней частей кузова.

Найдем положение центра крена автомобиля с рычажной подвеской (рис. 2.7.4, б). При неподвижном кузове вертикальные колебания левого колеса вызывают перемещение точек А и Б в направлениях, перпендикулярных к рычагам. Мгновенный центрскоростей колеса расположен в точке К, точка В перемещаетсяпри этом перпендикулярно линии KL. Если колесо не перемещается, а наклоняется кузов, то центр его крена также находится налинии KL. Подвеска симметрична относительно вертикальнойплоскости ГГ, следовательно, центр Е крена находится в этой: плоскости. В рассматриваемом случае он расположен ниже поверхности дороги.

Подвеску с параллельным перемещением колес можно рассматривать как рычажную, имеющую бесконечно длинные рычаги. Центр крена при такой подвеске находится на поверхностидороги.

У автомобиля с подвеской на продольных листовых рессорах(рис. 2.7.4, в) центр Е крена находится в плоскости ДД, проходящей приблизительно через середину высоты верхнего коренноголиста рессоры. У легкового автомобиля с передней независимой изадней зависимой подвесками ось крена ЕЕ наклонена к дороге(рис. 2.7.4, а). У грузового автомобиля, имеющего обе зависимыеподвески,ось крена ЕЕ расположена приблизительно параллельно дороге.

а – угла крена на повороте; б, в – устойчивости при торможении; – уголкрена; S_KР– поперечное смещение центра тяжести; h_кр - плечо крена; G_к– вескузова; Р – сила инерции; S_Ц– расстояние по горизонтали от центра тяжести доцентра площадки контакта колеса с дорогой; h_к - высота центра тяжести кузова

Рисунок 2.7.5 – Определение поперечной устойчивости автомобиля:

Поперечная сила Р_ку (рис. 2.7.5, а), приложенная к центру тяжести кузова, создает на плече h_кр крена момент М, вызывающий поперечный наклон кузова. Определим угол крена ψ_кр приповороте автомобиля на горизонтальной дороге. К центру тяжести подрессоренных масс приложены сила тяжести G_K и сила Р_ку.Точки приложения силы G_H тяжести и центробежной силы неподрессоренных масс расположены на высоте, равной приблизительно r.

На колеса внутренней стороны автомобиля действуют реакции дороги R_ZB и R_yB, а на колеса внешней стороны — реакции R_ZH и R_УН. Под действием силы Р_ну кузов автомобиля поворачивается относительно оси крена на угол ψ_KР, который обычно не превышает 8... 10°, поэтому можно считать h_к~const. При малых углах поперечное смещение центра тяжести

(2.7.9)

Моменты сил и уравновешивают момент упругих сил:

, (2.7.10)

где — угловая жесткость подвески автомобиля, равная отношению момента, вызывающего крен, к углу крена , Н•м/рад.

Из выражений (2.7.9) и (2.7.10) угол крена, рад,

Для уменьшения крена устанавливают стабилизатор поперечной устойчивости, повышая тем самым угловую жесткость подвески.

При крене кузова увеличивается вероятность опрокидыванияNавтомобиля. Если при определении скорости v₀ и угла β₀ учесть также и угол крена кузова, то их значения окажутся на 10... 15 % меньше, чем при расчете по формулам (2.7.5) и (2.7.7).

Автомобиль может потерять устойчивость при торможении в результате неравномерного распределения тормозных сил между колесами. Если заторможено лишь одно заднее колесо, например, правое (на рис. 2.7.5, б заштриховано), а другое (левое) катится свободно, то автомобиль отклоняется вправо от прямолинейного движения. Расстояние S_Ц при этом уменьшается, следовательно, понижается также поворачивающий момент, создаваемый силой Р_И.

При неисправности одного из передних тормозных механизмов (рис. 2,7.5, в) плечо момента S_ц во время торможения возрастает, что способствует дальнейшему отклонению автомобиля в сторону. Поэтому неисправность передних тормозных механизмовопаснее, чем задних.