Критическая скорость автомобиля но опрокидыванию

Поскольку равнодействующая поперечной составляющей Ру силы инерции, возникающей при повороте автомобиля, приложена на расстоянии И от опорной поверхности (рис. 48), то в результате ее действия создается опрокидывающий момент Моп = PJt , стремящийся опрокинуть автомобиль в сторону действия силы г . Момент, препятствующий опрокидыванию (восстанавливающий момент), создается силой веса автомобиля на плече, равном расстоянию т от прямой, соединяющей центр контактов переднего и заднего наружных по отношению к центру поворота автомобиля колес, до линии действия силы тяжести автомобиля.

а

Величина плеча т восстанавливающего момента Мвос зависит от размера колеи Вх передних и В2 задних колес и расположения центра масс автомобиля в поперечной плоскости. Положение центра масс зависит от многих факторов. Во-первых, сама конструкция автомобиля может быть либо симметричной, либо в той или иной мере несимметричной. Во-вторых, на положение центра масс оказывает влияние расположение полезной нагрузки. Наконец, при действии на автомобиль опрокидывающего момента происходит наклон как всего автомобиля в целом из-за деформации шин, так и его подрессоренных масс (кузова со всеми

Схема сил, вызывающих опрокидывание автомобиля укрепленными к нему механизмами и агрегатами) из-за деформаций упругих элементов подвески

Рис. 48. Схема сил, вызывающих опрокидывание автомобиля укрепленными к нему механизмами и агрегатами) из-за деформаций упругих элементов подвески. В результате этих наклонов расстояние т уменьшается с увеличением Ру.

Обычно при определении условий опрокидывания автомобилей, выполненных по стандартным схемам, разницей в колеях передних и задних колес пренебрегают, считая /?,= В Если при этом считать, что центр масс автомобиля всегда лежит в плоскости продольной симметрии автомобиля, то т = В / 2. До тех нор пока опрокидывающий момент меньше восстанавливающего, действие последнего только вызывает перераспределение нормальных реакций на внутренних и наружных по отношению к центру поворотах колес автомобиля.

Для определения суммарной нормальной реакции T.R. , действующей на оба внутренних колеса, запишем условие равенства нулю суммы моментов относительно центра Он контактной площадки наружного колеса

откуда

Таким же образом из условия равенства нулю суммы моментов сил, действующих на автомобиль относительно точки Ов, получим величину суммарной нормальной реакции наружных колес:

Из равенств (177) и (178) видно, что в результате действия Моп нормальные реакции на внутренних колесах уменьшаются, а на наружных - увеличиваются.

Если в результате увеличения силы Ру опрокидывающий момент станет равным восстанавливающему, т. е. GJ2B = PJL, то, как видно из равенств (177) и (178), суммарная нормальная реакция на внутренних колесах станет равной нулю, а на наружных - Ga. Если после этого Р увеличить теоретически на любую сколь угодно малую величину, то автомобиль начнет поворачиваться относительно прямой, соединяющей центры контактных площадок наружных колес, при неизменной величине реакций R.m и R . При этом за счет уменьшения плеча т восстанавливающий момент будет уменьшаться.

Когда автомобиль повернется в поперечной плоскости на такой угол, при котором вектор силы веса автомобиля пройдет через точку О , восстанавливающий момент станет равным нулю. При дальнейшем повороте автомобиля в поперечной плоскости на любой сколь угодно малый угол сила тяжести будет увеличивать Моп, и если даже Р станет равной нулю, то автомобиль будет продолжать опрокидываться. До тех пор пока Мвос больше нуля при уменьшении силы Ру (например, за счет уменьшения va) до такой величины, при которой будет иметь место неравенство GJ 2В > Pyftg, опрокидывание автомобиля может прекратиться, и он либо встанет на дорогу всеми колесами, либо при GJ 23 = = Pyh(j будет двигаться на колесах наружного борта, сохраняя некоторый постоянный угол поворота в поперечной плоскости.

Таким образом, равенство R_ = 0 еще не означает, что обязательно произойдет опрокидывание автомобиля. Однако после достижения этого равенства движение автомобиля без каких- либо мероприятий, позволяющих уменьшить Р гУ невозможно. Поэтому скорость vKpon автомобиля и радиус его поворота /?кроп? соответствующие равенству опрокидывающего и восстанавливающего моментов, называют критическими по поперечному опрокидыванию автомобиля.

При круговом движении Ру определяется равенством (168). С учетом этого из равенства опрокидывающего и восстанавливающего моментов найдем:

Формулы (167), (168) выведены при допущении о расположении центра масс в плоскости, продольной симметрии автомобиля. При точном расчете критических скоростей движения и радиусов поворота необходимо учитывать возможное смещение центра тяжести относительно этой плоскости. Наиболее существенной причиной такого смещения является крен кузова, вызываемый деформацией упругих элементов подвески под действием момента, создаваемого Р (рис. 49).

Крен кузова происходит относительно некоторой оси, положение которой определяется конструктивными особенностями направляющих элементов передней и задней подвесок. Эту ось называют осью крена. Расстояние /;кр центра подрессоренных масс до оси крена называют плечом крена.

В результате крена кузова плечо т восстанавливающего момента оказывается меньшим, чем В / 2. Это уменьшение тем значительнее, чем больше Ру,кр и меньше угловая жесткость подвески, г. е. величина момента Р ,/гкр, необходимого для поворота кузова на угол, равна одному радиану.

Для подсчета ';акроп и /? ш с учетом смещения центра подрессоренных масс в равенства (179), (180) нужно подставить вместо В.

Уменьшение плеча т в результате крена кузова у современных автомобилей в зависимости от их конструктивных особенностей снижает критическую скорость движения на 3...10 % и увеличивает критический радиус поворота на 5...15 %.

Влияние крена кузова на опрокидывание

Рис. 49. Влияние крена кузова на опрокидывание

 
Посмотреть оригинал
< Пред   СОДЕРЖАНИЕ   ОРИГИНАЛ     След >