Показники поперечної стійкості
Показниками поперечної стійкості автомобіля є критична швидкість по бічному ковзанню (заносу)vз,км/год, критична швидкість перекиданняvо,км/год, критичний кут поперечного ухилу дороги (косогора ) з бокового ковзання β3, °, критичний кут поперечного ухилу дороги (косогора) з перекидання βо, °, коефіцієнт поперечної стійкості ηп.
Критична швидкість по бічному ковзанню (заносу). При рівномірному русі автомобіля на повороті на горизонтальній дорозі (рис. 11.1) бічне ковзання його коліс може виникнути в результаті дії поперечної силиРу(відцентрової, сили вітру чи бічних ударів про нерівність дороги) тоді, коли поперечна сила стає рівною силі зчеплення коліс з дорогою, тобто.
Підставимо в цей вираз значення відцентрової сили та сили зчеплення:
де φу- коефіцієнт поперечного зчеплення.
Враховуючи, що в цьому випадкуv=vз, знаходимо критичну швидкість автомобіля з бокового ковзання, або занесення, км/год:
Критичною швидкістю по бічному ковзанню називається гранична швидкість, після досягнення якої можливе занесення автомобіля.
Таким чином, при проходженні повороту на критичній швидкості з бокового ковзання замету у автомобіля може і не виникнути. У цьому випадку замет може відбутися тільки при будь-якому мінімальному бічному обуренні (порив вітру, бічний удар колеса про дорожню нерівність, поперечний ухил дороги), а також при збільшенні швидкості руху або зменшенні радіуса повороту, що призводить до збільшення поперечної сили Ру.
Залежностіvзот радіуса поворотуRі коефіцієнта φупоказані на рис. 11.2.
Критичнашвидкість по перекиданню. При повороті на горизонтальній дорозі поперечна силаРу(див. рис. 11.1), що діє на автомобіль, може викликати не тільки бічне ковзання, а й перекидання. Перекидання автомобіля відбувається щодо його зовнішніх коліс (точкаА). колесами (Rzн=G).У цьому випадку перекидальний момент, що створюється поперечною силою, врівноважується відновлюючим моментом, обумовленим вагою автомобіля:
Підставивши в цей вираз значення моментів, отримаємо
,
або з урахуванням значення поперечної сили
.
Пам'ятаючи про те, що в цьому випадкуv = vо, визначимо критичну швидкість автомобіля по перекиданню, км/год:
Критичною швидкістю перекидання називається гранична швидкість, після досягнення якої можливе перекидання автомобіля.
Отже, при русі автомобіля на повороті з критичною швидкістю перекидання його перекидання може і не відбутися. Перекидання автомобіля в цьому випадку можливе лише при мінімальному бічному обуренні та збільшенні швидкості або зменшенні радіусу повороту. ЗалежноvоотRіhЦпоказані на рис. 11.3.
Критичний кут поперечного ухилу дороги по бічному ковзанню. При прямолінійному русі автомобіля по дорозі з поперечним ухилом (по косогору) втрату його поперечної стійкості викликає складова сили тяжіння автомобіля (рис. 11.4), паралельна площині косогору:
де β - Кут поперечного ухилу дороги.
Бокове ковзання автомобіля на косогорі може початися в момент, коли
Мал. 11.3. Залежнокритичної швидкості перекидання від радіусу повороту і висоти центру тяжкості автомобілів, що мають однакову колію:
hц1,hц2 - значення висоти центру тяжіння двох автомобілів
Мал. 11.4. Схема для визначення критичних кутів поперечного ухилу дороги з бокового ковзання та перекидання
Мал. 11.5. Залежність критичного кута поперечного ухилу дороги з бокового ковзання від коефіцієнта зчеплення
Підставивши в останній вираз значення сил, отримаємо
Враховуючи, що в даному випадку β = βз, визначимо критичний кут поперечного ухилу дороги з бокового ковзання:
Критичним утлом поперечного ухилу дороги з бокового ковзання називається граничний кут, при якому ще можливий прямолінійний рух автомобіля по косогору без бокового ковзання коліс. Бічний ковзання автомобіля в цих умовах починається при дії будь-якого мінімального поперечного обурення.
Кут βз лінійно залежить від коефіцієнта φу(рис. 11.5).
Критичний кут поперечного ухилу дороги по перекиданню. нормальної складової сили тяжіння автомобіля:
Підставимо в цей вираз значення моментів:
Враховуючи, що в даному випадку β = βо, знаходимо критичний Кут поперечного ухилу дороги по перекиданню:
або
Мал. 11.6. Залежність критичного кута поперечного ухилу дороги по перекиданню від співвідношення колії коліс та висоти центру ваги автомобіля
Критичним утлом поперечного ухилудороги з перекидання називається граничний кут, при якому ще можливий прямолінійний рух автомобіля по косогору без перекидання.
Перекидання автомобіля в цьому випадку може статися тільки за будь-якого мінімального бічного обурення.
Значення критичного кута поперечного ухилу дороги по перекиданню залежить від типу автомобіля. Так, для легкових автомобілів цей кут становить 40...50°, для вантажних автомобілів — 30...40° і для автобусів — 25...35°. Кут βпро лінійно залежить
від відношення (рис. 11.6).
Коефіцієнт поперечної стійкості. Коефіцієнтом поперечної стійкості автомобіля називається відношення колії коліс автомобіля до його подвоєної висоти центру ваги:
Коефіцієнт поперечної стійкості дозволяє визначити, який із двох видів втрат поперечної стійкості (занесення або перекидання) більш вірогідний при експлуатації.
Наприклад розглянемо випадок руху автомобіля при повороті на горизонтальній дорозі. З цією метою прирівняємо критичні швидкості з бокового ковзання та перекидання:
З цього виразу випливає, що якщо коефіцієнт поперечного зчеплення коліс з дорогою менше коефіцієнта попере-
ної стійкості (φуηп), то перекидання автомобіля може статися без попереднього його занесення, що можливо на дорогах з великим коефіцієнтом зчеплення.
Значення коефіцієнта поперечної стійкості залежить від типу автомобіля. Так, для вантажних автомобілів воно становить 0,55. 0,8, для автобусів - 0,5. 0,6 та легкових автомобілів - 0,9. 1,2. Чим більше значення коефіцієнта поперечної стійкості, тим стійкіший автомобіль проти бокового перекидання.