Боковая устойчивость автомобиля при торможении

Устойчивость автомобиля при торможении

Рассмотрим устойчивость автомобиля при торможении для двух случаев:

а) заблокированы передние колеса, задние разблокированы.

В этом случае реакции от дороги будут воспринимать только задние колеса, поскольку сцепные возможности передних колес полностью реализованы.

F_j — инерционная сила направлена по направлению движения и приложенная в центре масс автомобиля. Реакция R_x на задних колесах автомобиля направлена противоположно F_j. Эти две силы создают поворачивающий момент, направленный противоположно заносу. Автомобиль теряет управляемость, однако устойчив на дороге.

б) заблокированы задние колеса, передние разблокированы.

В этом случае реакцию от дороги будут воспринимать только передние колеса, поскольку сцепные возможности задних реализованы в полной мере.

Сила инерционная F_j в этом случае также приложена в центре масс автомобиля и направлена по направлению движения. Реакция R_x, воспринимаемая передними колесами, которые не являются заблокированными, противоположна ей. Эти две силы и создают поворачивающий момент, направленный в сторону заноса.

Cледовательно, при блокировке задних колес, автомобиль неустойчив на дороге, однако управляем.

Из двух рассмотренных случаев более опасен второй, поскольку занос приводит к ДТП. Задача сводится к тому, чтобы не допустить блокировки вначале задних колес. Если это требование не будет выполняться, то это вызовет занос автомобиля или в кювет, или на полосу движения встречного транспорта.

Для обеспечения устойчивости движения автомобиля при торможении применяется следующее:

-если в автомобиле устанавливаются только барабанные тормозные механизмы, то на переднем мосту устанавливаются две первичные тормозные колодки, а на заднем — одна первичная, а вторая — вторичная;

-на переднем мосту устанавливаются дисковые тормозные механизмы, а на заднем — барабанные тормозные механизмы;

-если на автомобиле устанавливаются только дисковые тормозные механизмы, то на передние колеса устанавливаются более мощные тормозные механизмы;

-применяются регуляторы тормозных сил.

Все регуляторы тормозных сил разделяются на два вида:-регуляторы без обратной связи;-регуляторы с обратной связью или противоблокировочные (антиблокировочные) системы.

Регуляторы без обратной связи

Регуляторы без обратной связи устанавливаются только на задние колеса автомобиля. Они, ограничивая давление в задних тормозных механизмах, не допускают вначале блокировки задних колес, хотя блокировку колес не устраняют. Этим обеспечивается устойчивость автомобиля при торможении.

Регуляторы с обратной связью (противоблокировочные системы или сокращенно ПБС или АБС) не допускают блокировки ни передних, ни задних колес автомобиля при торможении. При торможении такого автомобиля колеса будут находится на грани блокировки. В этом случае коэффициент сцепления достигает максимального значения, а значит и замедление будет максимальным.

Регуляторы без обратной связи характеризуются рабочей характеристикой регулятора. Под рабочей характеристикой регулятора понимается график зависимости давления в задних цилиндрах Р₂ тормозных механизмов от давления в передних Р_1.

Разделяются регуляторы без обратной связи на

* лучевые, у которых (см. рис.8.4а),

где — коэффициент передачи регулятора; Р₁ ,Р₂ — давление в рабочих цилиндрах соответственно передних и задних тормозных механизмов;

* с постоянной точкой срабатывания (см. рис.8.4б);

* с постоянной точкой срабатывания и пропорциональным клапаном(см. рис.8.4в);

с переменной точкой срабатывания и меняющимся коэффициентом передачи регулятора (см. рис. 8.4 с)

Рис.8.4 Рабочие характеристики регуляторов без обратной связи

Регуляторы с обратной связью

Принципиальная схема регулятора с обратной связью приведена на рис.8.5.

Регулятор включает датчики, которые устанавливаются на всех колесах автомобиля. Сигнал от датчика поступает на электронный блок. Электронный блок управляет в зависимости от сигнала, поступающего от датчиков, модулятором. Модулятор, к которому подводится давление от тормозного крана, изменяет давление в тормозном цилиндре в зависимости от сигнала, поступающего от электронного блока.

Характеризуется такой регулятор графиками, представленными на рис.8.6. На рис. 8.6.а приведена зависимость давления в тормозном цилиндре от времени торможения, а на рис. 8.6.б — скольжения от удельной тормозной силы.

При воздействии водителя на тормозную педаль с усилием Р_в давление в силовом цилиндре возрастает до Р₁, что будет соответствовать максимальной удельной тормозной силе, численно равной коэффициенту сцепления (точка 1, рис.8.6. б). В этом случае срабатывает модулятор. Поскольку система обладает инерционностью, то давление будет возрастать до Р₂. Скольжение увеличивается и достигает точки 2 (см. рис.8.6 б). Затем преодолев инерционность системы давление уменьшится до Р₃, которое меньше давления Р₁ (давления срабатывания регулятора).

Рис.8.6 Характеристики АБС

При изменении давления от Р₂ до Р₃ удельная тормозная сила будет изменяться по кривой 2-1-3 (см. рис. 8.6 б). В точке 3 у трехфазного регулятора произойдет задержка давления до точки 4, а затем процесс повторится.

Источник статьи: http://helpiks.org/8-11395.html

Боковая устойчивость автомобиля при торможении

Рис. 22. Динамические характеристики торможения колеса

Ясно, что чем больше Rx, т. е. чем сильнее тормозится колесо, тем хуже его устойчивость, а следовательно, хуже устойчивость самого автомобиля.

Мощность современных тормозов такова, что даже на самой хорошей дороге водитель может заблокировать колеса автомобиля.

При этом возможны следующие случаи: потеря траекторной устойчивости в случае блокирования передних колес. Эти колеса теряют возможность передавать на автомобиль боковые реакции и, следовательно, он не может поворачивать и движется только прямо, несмотря на поворот рулевого колеса водителем. При блокировании колес передней оси может возникнуть се занос со скоростью v3 (рис. 23,6).

Рис. 23. Схема заноса мостов автомобиля:
а — занос заднего моста; б — занос переднего моста

Максимальная величина коэффициента сцепления фтах является функцией многих переменных. Определяющее влияние на величину фШах оказывают тип и состояние дорожного покрытия. Трудно себе представить способ регулирования этого фактора. Правда, определенным шагом в этом направлении можно считать применение шипов противоскольжения, сезонных шин или шин из специальной гидрофильной резины. Однако все эти решения дороги и эффективны только в постоянных погодных условиях. Кроме того, шипы изнашивают покрытие дороги, уничтожают разметку, образуют колеи.

В конце 60-х годов у отечественных и зарубежных изобретателей стал популярным другой способ влияния на сцепление колеса с дорогой — автоматическое выбрасывание под колеса специальных ковриков, обладающих высокими фрикционными свойствами. Главный и далеко не единственный порок этого способа заключается в том, что скольжение колеса, которое, как будет показано ниже, можно регулировать, подменяется здесь скольжением по дороге коврика, что регулированию не поддается.

В качестве курьеза следует упомянуть и о предложениях выстреливать в полотно дороги мощный штырь, тросом или цепью связанный с автомобилем.

Нормальная реакция дороги Rz зависит от массы автомобиля, положения его центра масс, конструкции подвески, характера дорожных неровностей и т. п. Если не рассматривать динамику взаимодействия колеса с неровностями, приводящего к ощутимым колебаниям Rz, около величины, соответствующей нормальной нагрузке колеса Pz, можно считать, что реакция Rz целиком определяется соответствующей долей массы автомобиля.

Нормальная нагрузка колеса Pz является величиной переменной. Кроме массы автомобиля и положения центра масс, яа нее влияет и режим движения. Так, при разгоне задние колеса дополнительно нагружаются, а передние — разгружаются, при торможении — наоборот. На повороте к тому же происходит бортовое перераспределение массы. Свои коррективы вносит и уклон дороги. Ясно, что величины такого перераспределения массы, а значит, и величины нормальных нагрузок колес зависят от ускорения автомобиля. Единственный практически достижимый способ регулирования нормальных нагрузок —регулирование ускорения автомобиля.

Таким образом, единственно целесообразным способом обеспечения неравенства выражающего собой требование одновременного обеспечения достаточной тормозной эффективности и хорошей устойчивости движения, является регулирование тормозного момента с помощью изменения давления в тормозном приводе.

Рассмотрим возможные пути осуществления такого регулирования. Для упрощения вопроса ограничимся прямолинейным движением автомобиля. Надо сказать, что фактически прямолинейная траектория представляет собой последовательную совокупность сопряженных криволинейных участков, кроме того, на колесо постоянно действуют боковые силы, вызванные неровностями дорожного покрытия, воздушными потоками, биением колес и т. п. При торможении за счет неравномерности действия тормозных механизмов на автомобиль начинает действовать поворачивающий момент, который в пределах запаса по сцеплению компенсируется действием боковых реакций дороги. Таким образом, даже при внешне прямолинейном движении автомобиля торможение может привести к потере устойчивости.

Первый и самый простой путь регулирования заключается в изменении водителем усилия на тормозной педали исходя из субъективной оценки сцепления колес с дорогой. Опытные водители при торможении на скользких дорогах иногда добиваются успеха, применяя импульсное торможение, т. е. быстро блокируя и разблокируя колеса (лучше всего тормозить на грани блокирования, но практически это невозможно). Способ этот ненадежен, так как слишком многое зависит от квалификации и внимания водителя, быстроты изменения внешних условий и т. д.

Следует отметить, что некоторые возможности облегчить задачу водителя могут быть реализованы при конструировании транспортного средства.

Рис. 24. Расчетное распределение тормозных сил и нормальных нагрузок по осям грузового автомобиля

При этом возможен случай, когда задние колеса вообще не заблокируются. При фжтах=у—0,28 колеса обоих мостов заблокируются одновременно. При флтах= =у>-0,28 первыми будут блокироваться задние колеса. Поскольку последний случай представляется более опасным, можно, изменяя соотношение тормозных сил, уменьшить соответствующую зону.

Автостроители широко применяют этот путь повышения устойчивости и эффективности торможения. Задние колеса грузовых автомобилей обычно несут большую нормальную нагрузку и поэтому их тормозные механизмы делают мощнее. Например, применяя тормозные камеры с большей эффективной площадью диафрагмы. Наоборот, у легковых автомобилей статические осевые массы примерно одинаковы, а это значит, что даже при самом малоэффективном торможении передняя нормальная нагрузка гарантированно становится больше задней. Передние тормоза легковых автомобилей, как правило, мощнее задних (обычно это достигается выбором схемы тормозного механизма).

Недостатки этого способа очевидны: он эффективен только при том коэффициенте сцепления, той полезной нагрузке и тех координатах центра масс, на которые рассчитывали конструкторы.

На рис. 24 пунктиром показаны отношения для того же автомобиля в снаряженном состоянии. Видно, что в этом случае во всем диапазоне коэффициента сцепления задние колеса будут блокироваться первыми.

Таким образом, можно констатировать, что выбор нужной величины тормозных сил путем регулирования давления в приводе водителем малоэффективен из-за изменения нормальных осевых нагрузок. Очевидно, что этот недостаток можно преодолеть, меняя в соответствии с изменением условий торможения (в том числе и нормальных осевых нагрузок) распределение тормозных сил.

Этот способ оказался исключительно перспективным. Он позволил реализовать второй путь повышения устойчивости автомобиля при торможении — автоматическое регулирование тормозных сил автомобиля. Средствами такого регулирования являются специальные приборы тормозного привода — Регуляторы тормозных сил и сложные противоблокировочные системы.

Источник статьи: http://stroy-technics.ru/article/ustoichivost-avtomobilya-pri-tormozhenii

Устойчивость автомобиля. Опрокидывание и его причины

Устойчивость – это совокупность свойств, определяющих критические параметры по устойчивости движения и положения автомобильного транспортного средства (АТС) или его звеньев.

Признаком потери устойчивости является скольжение АТС или его опрокидывание. В зависимости от направления скольжения или опрокидывания АТС различают поперечную и продольную устойчивость.

Во время движения автомобиль имеет инерцию, а в момент начала поворота, помимо центробежной силы возникает дополнительная поперечная сила (составляющая сила инерции), направленная в том же направлении, что и центробежная сила. При очень большой скорости движения и резком повороте (поперечная составляющая сила инерции и центробежная) суммарная сила может привести даже к опрокидыванию автомобиля.

Поперечная сила С стремится нарушить устойчивость автомобиля, а сила G стремится удержать его в устойчивом положении. Колеса образуют крайние опоры автомобиля, а центр тяжести (ЦТ) расположен на равном удалении от правого и левого колес и на определенной высоте hn от поверхности дороги. Чем выше центр тяжести и уже колея автомобиля, тем больше он подвержен опасности опрокидывания.

Рис. Схема сил влияющих на поперечную устойчивость автомобиля

Опрокидывание автомобиля

Опрокидывание автомобиля может произойти как в продольной, так и в поперечной плоскости.

Опрокидывание в продольной плоскости относительно задней оси происходит в момент, когда сила давления передних колес на дорогу уменьшается до нуля. Практически до начала опрокидывания наступает буксование колес на подъеме, автомобиль сползает назад вследствие недостаточного сцепления колес с дорогой.

Возможно переворачивание автомобиля вперед при резком торможении на крутом спуске, если автомобиль имеет короткую базу и высоко расположенный центр тяжести. В данном примере возникшая сила инерции складываясь с горизонтальной составляющей силы веса, дает результирующую силу, которая выходит за пределы опорной площади передней оси автомобиля. Известны случаи опрокидывания автомобиля назад, когда при движении задним ходом автомобиль съезжает в овраг, реку и т. п.

Рис. Продольное опрокидывание автомобиля на спуске во время торможения

При движении автомобиля по дороге, имеющей поперечный уклон, возникает боковая сила, равная поперечной составляющей от веса автомобиля. Эта сила может вызвать опрокидывание автомобиля или его скольжение вбок. Устойчивость автомобиля к опрокидыванию в этом случае зависит от колеи автомобиля высоты расположения центра тяжести и угла поперечного наклона дороги.

Рис. Схема сил, действующих на автомобиль при движении на дороге, имеющей поперечный уклон

Чем выше расположен груз, тем больше высота расположения центра тяжести, следовательно, тем вероятнее опрокидывание грузового автомобиля. Чем шире колея автомобиля, тем более устойчив автомобиль как при движении на повороте, так и при движении по дороге, имеющей поперечный уклон.

Опрокидывание автомобиля в поперечной плоскости, т.е. вбок, может произойти под действием центробежной силы на повороте, при резком повороте рулевого колеса на большой скорости, сильном боковом наклоне и вследствие неправильного закрепления груза в кузове.

Неправильная укладка груза в кузове может значительно изменить положение центра тяжести, сместив его как вбок, так и вверх. Характерным примером может служить цистерна, не заполненная целиком жидким грузом. Под влиянием центробежной силы жидкий груз смещается к одной стороне цистерны, центр тяжести смещается вверх и в сторону, а сила тяжести, удерживающая автомобиль от опрокидывания, действует уже не по оси автомобиля а смещается в сторону перемещения центра тяжести.

Рис. Смещение центра тяжести жидкого груза под действием центробежной силы

Причины опрокидывания автомобиля

• при высокой скорости движения на крутых поворотах, на неблагоустроен­ных дорогах, где поперечный уклон направлен в сторону, противоположную повороту
• вследствие резкого прекращения бокового заноса при толчке заднего колеса о камень или другое препятствие
• при резком повороте рулевого колеса на большой скорости
• при неравномерном расположении груза в кузове автомобиля или его перемещении на повороте

Чтобы избежать опрокидывания, нужно на опасных участках дороги снизить скорость, плавно повернуть рулевое колесо, плавно тормозить, равномерно разместить и хорошо закрепить груз в кузове автомобиля.

Источник статьи: http://ustroistvo-avtomobilya.ru/teoriya/ustojchivost-avtomobilya/