БЕЗПЕКА АВТОТРАНСПОРТНИХ ЗАСОБІВ ЛОМАКІН - Стор 2
Глава 1. Активна безпека автомобіля
В даний час спостерігається різке збільшення кількості автомобілів, вони стають динамічнішими і потужнішими. Все це призводить до підвищення кількості автомобільних катастроф, тому створення максимально безпечного автомобіля стало одним із пріоритетних напрямків роботи автовиробників. Але створення безпечного автомобіля зовсім не означає створення повільного чи мало енергоозброєного автомобіля. Бувають випадки, коли в екстремальній дорожній ситуації краще та безпечніше різко розігнати автомобіль, ніж гальмувати. Тому велику увагу конструктори приділяють удосконаленню двигунів та трансмісій. Але автомобіль, що швидко розганяється, повинен і швидко зупинятися. Так з кожним роком гальмівні системи стають ефективнішими. Численні електронні системи дозволяють уникнути занесення, скорочують гальмівний шлях, розподіляють момент, що крутить, по осях автомобіля в залежності від навантаження і багато іншого. На активну безпеку впливають шини і диски. Саме вони забезпечують стійкість автомобіля, надійний контакт із дорогою. Велике значення для безпеки відіграє оглядовість. Але збільшувати площу скління і зменшувати ширину стійок до нескінченності неможливо, тому що необхідно враховувати всю ймовірність перекидання автомобіля при аварії. Таким чином, з множини вищезгаданих факторів, часом суперечливих, створюється активна безпека автомобіля, головне завдання якої - запобігти можливій катастрофі. Отже, активна безпека – це комплекс заходів, які за допомогою водія або без нього запобігають виникненню ДТП.
Активна безпека автомобіля визначається також відсутністю раптових відмову конструктивних системах автомобіля, особливо пов'язаних з можливістю маневру, а також можливістю водія впевнено та з комфортом керувати системою До активної безпеки автомобіля відноситься також відповідність тягової та гальмівної динаміки автомобіля дорожнім умовам та транспортним ситуаціям, а також психофізіологічним особливостям водіїв.
Властивості ТЗ, що впливають на його активну безпеку (перераховані у Введенні), будуть детально розглянуті у цьому розділі.
1.1. Компонувальні параметри автомобіля
1.1.1 Загальне компонування автомобіля
З позицій впливу конструкцій транспортного засобу на його властивості важливе значення має компонування автомобіля – взаємне розташування його основних систем (двигуна, трансмісії, рушія, систем керування,
несучої системи, кузова). За критерій, який дозволить оцінити доцільність подальшого розвитку того чи іншого виду компонування автомобіля, може бути прийнято те, наскільки ці конструкції відповідають вимогам активної безпеки. З огляду на це положення розглянемо найбільш характерні види компонування сучасних автомобілів (рис. 1.1.1.).
в – задньомоторна; г
із двигуном на базі класичної; д – середньомоторна.
Передньомоторне компонування є традиційним на всіх етапах розвитку конструкцій автомобіля і характеризується розташуванням двигуна перед пасажирським салоном. Винесення двигуна далеко вперед дозволяє максимально присунути салон до переднього мосту, частково використовуючи простір між кожухами передніх коліс. Таким чином, забезпечується найвигідніше використання простору в межах бази та легко досягається необхідне навантаження на передній міст. Незважаючи на ефективне використання простору всерединіОснови, автомобілі цієї схеми мають значну габаритну довжину внаслідок досить великого переднього звису.
Збільшення бази за рахунок заднього багажника небажане надмірного навантаження переднього моста. Крім того, розташування двигуна в самій передній частині автомобіля не дозволяє поліпшити його обтічність шляхом зниження лінії капота. Останнім часом широкого поширення набули передньопривідні автомобілі, у яких керовані колеса є провідними. Автомобіль з таким компонуванням має найкращу стійкість і керованість при русі з високою швидкістю, особливо по слизькій або мокрій дорозі. Популяризації такого компонування
сприяли також зміни у загальному вигляді автомобіля та його розважування по осях. Зменшення габаритних розмірів двигунів (при збереженні їх потужності) та застосування незалежних передніх підвісок дозволили розташовувати двигун над переднім мостом або навіть перед ним, що забезпечило необхідну зчіпну вагу (понад 50% від загальної ваги автомобіля) на передні провідні колеса. Ще одна перевага передньопривідних автомобілів - менший, ніж в автомобілях з іншим компонуванням, рівень шуму в салоні внаслідок віддаленості ведучого мосту та відсутності карданного валу, що часто є джерелом вібрацій. Однак, як показує практика, клас автомобіля (його розміри, якість виготовлення та обробки, наявність шумоізолюючих оббивок і мастик), а також тип кузова (рамний або несучий) впливають на рівень шуму в салоні значно більше, ніж схема компонування.
Поряд з перевагами передньопривідна схема не вільна і від недоліків, що є наслідком або перевантаження переднього моста, або наявності передніх провідних коліс.
перерозподіл ваги при гальмуванні призводить до того, що в момент гальмування назадні колеса доводиться лише зчіпної ваги, що, з одного боку, змушує передбачати в системі приводу гальм обмежувач гальмівного зусилля на задніх колесах, з іншого - збільшувати ефективність передніх гальм, а отже, і їх розміри, що не завжди можливо при використанні сучасних коліс з малим діаметром диска
шини передніх провідних, керованих і навантажених коліс зношуються значно швидше, ніж задніх, тому в експлуатації потрібна досить часта перестановка передніх коліс назад, і навпаки.
передній провідний міст вимагає або щодо складних у виробництві і дорогих шарнірів рівних кутових швидкостей, або додаткових пристроїв (наприклад, пружних муфт або торсіонів) при використанні карданних одинарних шарнірів.
об'єднання двигуна в один силовий агрегат разом з трансмісією та провідним мостом ускладнює конструкцію та ускладнює доступ до окремих елементів та допоміжних агрегатів, особливо в тих випадках, коли двигун розташований поперечно та його картер об'єднаний з картером коробки передач та диференціала.
Однак широке поширення легкових автомобілів з переднім приводом в останні роки свідчить про те, що перелічені недоліки схеми, що розглядається, не можуть служити серйозною перешкодою для її подальшого розвитку на легкових автомобілях різних класів.
Довгий час вважалося, що передньопривідне компонування застосовується лише на автомобілях малого та середнього класів, потужність двигунів яких не перевищує л. с. На автомобілях великих розмірів з потужними двигунами передньопривідне компонування не використовувалося внаслідок
побоювань за працездатність і надійність шарнірів рівних кутових швидкостей, навантажених великим моментом, що крутить. ВикликалаТруднощі компонування двигуна великих розмірів у поєднанні з переднім провідним мостом. Важко було забезпечити необхідну розважування. Крім того, вважалося, що для великого автомобіля достатню стійкість та керованість можна отримати і при класичному компонуванні. Ретельне виготовлення елементів шасі та широке застосування шумопоглинаючих матеріалів на дорогих моделях практично унеможливлюють виникнення шумів і вібрацій навіть від досить довгого карданного валу. Проте сьогодні навіть у автомобілях з об'ємом двигуна см3 передній привід знайшов широке застосування.
На характеристики автомобілів з переднім приводом впливає відносне положення двигуна та переднього моста. Для автомобілів з двигунами більшого робочого об'єму розташування останнього над провідним переднім мостом - практично єдиний можливий варіант, так як за умовами розважування і внаслідок значних габаритів двигуна його розташування попереду або за провідним мостом неможливе, а поперечне розташування також не дає переваг внаслідок приблизно рівних габаритів двигуна по довжині та ширині. Розташування двигуна над переднім мостом дозволяє досягти задовільних результатів з розважування та використання підкапотного простору без збільшення переднього звису (за наявності рядного чотирициліндрового двигуна з робочим об'ємом л). При цьому спрощується керування коробкою передач, але дещо важко доступ до агрегатів трансмісії. Розташування двигуна за провідним переднім мостом дозволяє плавно знизити лінію капота до рівня переднього бампера і тим самим істотно знизити лобовий опір автомобіля. Вільний простір під капотом перед двигуном в автомобілях з переднім приводом дозволяє розмістити там запасне колесо,звільнивши від нього задній багажник. Недолік компонування – впровадження двигуна в нижню передню частину пасажирського салону між водієм та пасажиром, що зменшує простір для ніг останніх. Дещо утруднене також управління коробкою передач, яка виявляється далеко вперед.
Компонування автомобіля, коли двигун розміщується в межах колісної бази автомобіля, практично за спинками сидінь водія та пасажира, зустрічається в автомобілебудуванні досить рідко. Для покращення розважування по колесах, залежно від об'єму та конструкції двигуна, він може розміщуватись як уздовж, так і поперечно. Гарний розподіл ваги автомобіля по осях та підвищена безпека під час руху – основні переваги автомобілів з центральним розташуванням двигуна. Тому не дивно, що за середньомоторним компонуванням будуються швидкісні, високоманеврені автомобілі, такі як Lamborghini, Ferrari, MG. Наприклад, Lamborghini - Callardo з двигуном V10 з робочим об'ємом
4961 см3, здатним розвивати потужність до 500 л. с., що дозволяє автомобілю розвивати швидкість до 309 км/год.
При задньомоторному компонуванні двигун, об'єднаний з трансмісією, розташовується за задньою підвіскою автомобіля, що дозволяє значно знизити габарити автомобіля, а отже, його вагу. Але при задньомоторному компонуванні на задні провідні колеса припадає до 60% від загальної ваги автомобіля, що позитивно позначається на прохідності автомобіля, але негативно на його стійкості та керованості під час руху з великою швидкістю. Тому для покращення розважування доводиться зрушувати пасажирський салон вперед, що при обмежених габаритах автомобіля скорочує простір для ніг водія та переднього пасажира. Сьогодні лише одна фірма у світібудує свої автомобілі по задньомоторному компонування - Porsche.
Класичне компонування це компонування з переднім розташуванням двигуна та приводом на задні колеса. Застосування карданного валу не дозволяє створити салон автомобіля без трансмісійного тунелю, що позначається на комфорті пасажирів. Крім того, вібрації від карданного валу передаються на кузов автомобіля. Тому доводиться застосовувати найкращу шумо- та віброізоляцію, що призводить до подорожчання автомобіля. Класичній компоновці властиве занесення задніх коліс, особливо при проходженні поворотів на сирій або слизькій дорозі. Сьогодні класичне компонування зустрічається рідше, але йому залишаються вірними такі гранди автомобілебудування, як BMW, Mercedes та Jaguar.
1.1.2. Вплив ваги автомобілів на їхню безпеку
За останні десятиліття безпека автомобілів у багатьох відношеннях покращала. Автомобілі забезпечуються різними конструктивними елементами та системами, що підвищують пасивну безпеку. З іншого боку, існують сумніви щодо того, що активна безпека автомобіля покращилася так само, як і пасивна безпека.
Особи, що знаходяться в автомобілі, значною мірою захищені від ударів у процесі ДТП, оскільки більшість енергії ударів припадає на кузов автомобіля. Тим самим зменшується ступінь серйозності тілесних ушкоджень осіб, які у автомобілі. Це виразно видно з офіційної норвезької статистики подій (табл. 1.1.1), яка показує, як частка травмованих водіїв із загальної кількості водіїв, залучених у ДТП з тілесними ушкодженнями, варіюється у транспортних засобів з різною масою.
Взаємозв'язок між масою транспортного засобу та часткою травмованих водіїв (з усіх водіїв,залучених до ДТП з тілесними ушкодженнями в Норвегії)