 |
Сцепление шин с поверхностью дороги
|
|
|
|
Тяговое усилие на колесах, обеспечиваемое мощностью автомобиля, может быть развито только в том случае, если между колесами и покрытием имеется сцепление.
Отношение максимального тягового усилия на колесе р к к вертикальной нагрузке на покрытие G к называется коэффициентом сцепления:
φ = р к/ G к.
В зависимости от направления сдвигающей силы различают коэффициент продольного сцепления φ пр и коэффициент поперечного сцепления φ поп.
Коэффициент продольного сцепления соответствует началу проскальзывания заторможенного или пробуксовыванию движущегося колеса без действия боковой силы. Его применяют при расчете тормозного пути и при оценке возможности трогания
автомобиля с места.
Коэффициент поперечного сцепления возникает под действием боковой силы, когда колесо одновременно вращается и скользит в боковом направлении, φ поп =(0,5 ÷ 0,85) φ пр.
Этот коэффициент характеризует устойчивость автомобиля при проезде кривых малых радиусов.
При обосновании геометрических элементов плана в нашей стране φ пр принимается 0,6 при сухом и чистом покрытии.
Условия сцепления ведущих колес с поверхностью дороги оказывают влияние на динамические возможности автомобиля. Поэтому наряду с динамическими характеристиками по мощности двигателя при тяговых расчетах используют также динамические характеристики по условиям сцепления, получаемые из уравнения движения автомобиля, где сила тяги заменяется на силу тяги по сцеплению
Р р = G ׳ φ пр,
где G ׳– нагрузка от ведущих колес на дорогу.
G ׳ φ пр = Gf ± Gj ± Gi + Р ω.
Динамическая характеристика по сцеплению
D сц = (G ׳ φ пр - Кв ωv 2/13)/ G = f ± j ± i.
Эта характеристика обычно наносится на график динамических характеристик по силе тяги.
|
|
|
Продольные уклоны, преодолеваемые автомобилем
На основе графика динамических характеристик решается ряд задач по исследованию условий движения автомобиля, таких как, определение максимального продольного уклона, преодолеваемого при движении с постоянной скоростью; определение величины постоянной скорости, с которой автомобиль сможет преодолеть заданный уклон; определение ускорения, развиваемого автомобилем и т.д.
Рассмотрим некоторые из них.
1. Определение максимального продольного уклона, преодолеваемого автомобилем с постоянной скоростью v const.
На графике динамических характеристик от оси абсцисс, соответствующей заданной скорости v 1, восстанавливаем перпендикуляр до пересечения с кривой динамической характеристики. Ордината (.) А дает значение динамического фактора D1, которое равно
D1 = i 1 + f v ± j.
Так как движение происходит с постоянной скоростью v, то j отсутствует. Тогда
i 1 = D1 – f v, а f v = f o(1 + 4,5 10-5 v 2).
2. Определение постоянной скорости, с которой автомобиль сможет преодолеть заданный уклон i 2 при коэффициенте сцепления φ 1. Динамический фактор для этого условия D2 = f v + i 2. Отложив это значение на оси ординат и найдя соответствующую абсциссу (.) В определяем скорость v 2. (.) В расположена на графике выше характеристики по сцеплению. Поэтому тяговое усилие при v 2 может вызвать буксование и максимальная возможная скорость v 3 определяется условиями сцепления. На участке дороги с большим уклоном i 3 движение окажется возможным только на II передаче со скоростью v 4 при условии, что коэффициент сцепления будет больше φ 2.
Торможение автомобиля
Нормальный эксплуатационный режим торможения соответствует неполной блокировке колес, при которой колесо катится по покрытию с небольшим пробуксовыванием. При аварийном торможении происходит блокировка колес, в результате которой колесо, перестав вращаться, скользит по поверхности покрытия юзом, приводя к нагреванию и плавке шины в зоне контакта с покрытием.
|
|
|
Для характеристики замедления автомобиля при торможении с выключенным сцеплением, когда силой, движущей автомобиль, является его инерция, может быть использовано уравнение движения автомобиля в следующем виде:
δвр Gj = Р т + Р ω ± Р i + Р f,
где Р ω, Р i, Р f – сопротивления движению;
Р т = γт G – тормозная сила, γт – коэффициент тормозной силы, зависящий от конструктивных особенностей тормозной системы автомобиля и ее состояния, интенсивности торможения и т.д.
δвр Gj = γт G + Р ω + Gf ± Gi.
δвр j = γт + Р ω/ G + f ± i.
Здесь δвр j – отрицательное ускорение при торможении, которое характеризует интенсивность замедления автомобиля. При v < 30 км/ч сопротивление воздуха незначительно и поэтому его влиянием можно пренебречь. Это вносит в расчеты ошибку, не превышающую 5%.
Длина пути, на котором водитель может остановить автомобиль – тормозной путь, является важнейшей характеристикой безопасности движения. Исследования длины тормозного пути показывают, что необходимо учитывать и время реакции водителя, которое зависит от стажа работы, усталости, скорости движения и т.д. При расчете тормозного пути оно принимается равным 1 – 2 с.
Путь, проходимый автомобилей за период полного торможения, рассчитывается по формуле равномерно замедленного движения
v = √2 aS т,
где а – абсолютное значение отрицательного ускорения, равное (γт + f ± i) g.
Тогда
S т = v 2/[2 g (γт + f ± i)].
При расчетах, связанных с определением геометрических характеристик плана и продольного профиля, исходят из наиболее опасного случая – аварийного торможения, принимая γт = φ пр. Из-за неточности регулировки тормозов, неравномерности распределения усилий между колесами не реализуется полная тормозная сила. Это учитывается коэффициентом эффективности торможения К э. Поэтому расчетное значение тормозного пути
S т = К э v 2/[2 g (φ пр + f ± i)].
Для обеспечения большей безопасности движения расчетный тормозной путь (остановочный путь) принято определять по следующей формуле:
|
|
|
S т = l 1 + l 2 + l 3 = vt p/3,6 + К э v 2/[254(φ пр + f ± i)] + l 3.
где l 1 – путь, пройденный автомобилем за период реакции водителя;
l 2 – тормозной путь автомобиля;
l 3 – зазор безопасности, принимается 3 – 5 м.
|
|
|
