книги из ГПНТБ / Артамонов, М. Д. Основы теории и конструкции автомобиля учебник

Во время расследования дорожно-транспортного происшест­ вия тщательно рассматривают участок местности, где оно возникло, и фиксируют все обстоятельства, которые помогают установить условия и характер движения участников происшествия. Место

Если на месте происшествия обнаружен след «юза» шин по по­ крытию, то начальную скорость автомобиля определяют следующим образом. Выехав на место происшествия, замеряют длину s,0 следа «юза» шин на покрытии. Проведя следственный эксперимент, опреде­ ляют величину коэффициента сцепления фк или, установив в резуль­ тате осмотра зоны происшествия тип и состояние покрытия, выби­ рают, значение фЛ. по таблице. Задавшись значением коэффициента Кэ, по формуле (184) определяют величину максимального, замедле­ ния, которое мог достичь автомобиль при экстренном торможении.

Рпс. 76. Положение пешехода п автомобиля во время дорожнотранспортного пропсшествпя:

А —^граница проезжей частп v

Можно считать, что момент образования следа «юза» на покрытии (начала полного скольжения шин) с небольшой погрешностью соответствует моменту возникновения максимального замедле­ ния автомобиля. Тогда скорость автомобиля (в м/с) в момент, предшествующий торможению, можно определить, решив квадрат­ ное уравнение:

Рассмотрим в качестве примера дорожно-транспортное проис­ шествие, результатом которого был наезд автомобиля на пешехода

180

(рис. 76). Автомобиль двигался на расстоянии sn от тротуара, иа краю которого находился пешеход И. Когда между автомобилем и пешеходом было расстояние s, пешеход начал движение по про­ езжей части под прямым углом к направлению движения автомо­ биля. На рис. 76 положения автомобиля и пешехода, соответ­ ствующие этому моменту, отмечены цифрами I. Водитель затор­ мозил автомобиль, но избежать наезда ие смог. Автомобиль, ударив пешехода (положение III), переместился в заторможенном состоя-,

иии еще иа некоторое расстояние и остановился (положение IV). Крестом отмечено место удара. В результате замеров, произведен­ ных на месте происшествия, установлена длина следа юза sl0 и путь sn, пройденный пешеходом по проезжей части.

Проводя экспертизу, предполагают, что пешеход на протяжении всего пути sn находился в поле зрения водителя, который имел возможность заметить начало опасных действий пешехода и был обязан своевременно принять меры для предотвращения наезда.

В ходе экспертизы сравнивают время движения пешехода tn со временем tn движения автомобиля от момента возникновения опасности наезда. Если время tH> ta, то водитель действовал своевременно, но не имел возможности избежать наезда путем тор­ можения. Если же время f„ < ta, то он не использовал всех техни­ ческих средств для предотвращения дорожно-транспортного про­ исшествия.

Ниже приведена примерная последовательность расчетов прп экспертизе. По схеме происшествия определяют перемещенпе автомобиля sHпосле наезда в заторможенном состоянии и вычисляют

Затем определяют скорость автомобиля перед началом торможе­ ния [формула (204)], величину остановочного путиs0[формула (196) j

При экспертных расчетах скорость движения пешехода обычно считают постоянной, а шириной полосы его движения пренебре­ гают. При этих допущениях время (в с) движения пешехода по проезжей части

Условие своевременности торможения автомобиля можно запи­ сать следующим образом:

Если это условие не выполнено, т. е. время tn sg; tn, то водитель действовал с запозданием, и автомобиль успел переместиться из положения I в положение II (рис. 76). Чтобы установить, мог

181

Глава XII

АВТОПОЕЗДА

§ I. ДИНАМИЧНОСТЬ АВТОПОЕЗДА

Автомобильным поездом называют транспортное средство, состоя­ щее из автомобиля-тягача и прицепов пли автомобиля-тягача и полуприцепа.

Автомобилями-тягачами могут быть обычные бортовые автомо­ били или специальные тягачи (буксирные пли седельные), изго­ товленные с использованием агрегатов серийных автомобилей или колесных тракторов.

Буксирные тягачи работают с прицепами п имеют сцепное устройство, а седельные тягачи — с полуприцепами и снабжены опорно-сцепным устройством, на которое опирается передняя часть полуприцепа. Для облегчения поворота автопоезда на небольших площадках базу тягача уменьшают по сравнению с се­ рийным автомобилем. Чтобы избежать буксования ведущих колес, буксирный тягач иногда нагружают балластом для увеличения сцепного веса.

Сцепное устройство буксирного тягача (крюк, скобу) снабжают амортизирующей пружиной и устанавливают на поперечинах рамы. Опорно-сцепное устройство седельного тягача состоит пз опорной плиты, которая воспринимает вертикальную нагрузку, и сцепного механизма, передающего тяговое усилие на полу­ прицеп.

Ходовая часть прицепа, буксируемого тягачом, представляет собой раму с осями и колесами или полозья (у санных прицепов), на которые установлен кузов или поворотный коник. Прицепы с поворотными кониками, используемые для перевозки длинно­ мерных грузов (бревен, труб, рельсов и т. д.), называют роспус­ ками.

Полуприцепы отличаются от прицепов тем, что вес передней части полуприцепа воспринимает опорно-сцепное устройство тягача, а вес задней части — непосредственно задняя ось или двухосная тележка полуприцепа.

Кузова прицепов и полуприцепов, так же как и кузова автомо­ билей, изготовляют универсальными в виде грузовой платформы с открывающимися бортами или специализированными (типа самосвал, цистерна или фургон). В последнее время начинают применять также и пассажирские прицепы.

183

Использование автопоездов позволяет увеличить производи­ тельность подвижного состава, в особенности иа дорогах с твер­ дым покрытием, не имеющих крутых и длинных подъемов.

Обычно грузовые автомобили при движении со средними ско­ ростями имеют большой запас мощности, который используют для преодоления повышенного сопротивления дороги или для ин­ тенсивного разгона. Так, например, для движения полностью нагруженного автомобиля ЗИЛ-130 со скоростью 11 —14 м/с по горизонтальной дороге хорошего качества необходима мощность около 30 кВт, тогда как двигатель может развить мощность 70 кВт и более. Поэтому при небольших сопротивленпях движению и редких остановках применение прицепов позволяет полнее исполь­ зовать мощность двигателя без заметного снижения скорости автопоезда по сравнению с одиночным автомобилем. Однако если вес автопоезда чрезмерно велик, то это может значительно умень­ шить скорость и производительность автопоезда, а частое исполь­ зование понижающих передач — повысить расход топлива.

Движение автопоезда связано с увеличением сил сопротивлений качению и воздуха. Несовершенство поворотных устройств и зазоры в сцепных приборах приводят к тому, что траектория движения прицепа или полуприцепа не совпадает с траекторией движения тягача. При движении с большой скоростью возникают угловые колебания прицепов в горизонтальной плоскости, а при изменении скорости тягача — продольные рывки и удары. В резуль­ тате спла сопротивления качению автопоезда увеличивается не пропорционально его весу, так как одновременно с повышением веса растет также и коэффициент сопротивления качению авто­ поезда

где / а и /пр — коэффициенты сопротивления качению соответст­ венно тягача и прицепов, a Ga и Gnp — их веса в Ы.

Коэффициент / ап особенно заметно увеличивается в результате проскальзывания ведущих колес по дороге при возрастании силы тяги.

При использовании прицепов возрастает также и сопротивле­ ние воздуха вследствие значительного вихреобразования в воз­ душных потоках и увеличения поверхности трения. Если расстоя­ ние между тягачом и прицепом сравнительно невелико, то коэф­ фициент обтекаемости автопоезда кап больше иа 8—10%, чем у одиночного автомобиля. Если расстояние между ними равняется 50—80 см, то коэффициент каи увеличивается на 15—17%, а если расстояние составляет 120—180 см — па 30—35 %. В среднем можно считать, что каждый прицеп, имеющий дышло современной конст­ рукции, увеличивает коэффициент обтекаемости автопоезда на 25%.

Для анализа динамичности автопоезда используют его дина­ мическую характеристику с номограммой нагрузок (динамический

184

паспорт автопоезда). Номограмму нагрузок для автопоезда, в отлпчпе от номограммы для одиночного автомобиля, строят в зависи­ мости от веса автопоезда (рис. 77). За 100% принимают вес авто­ мобиля-тягача с полной нагрузкой. Для определения нагрузки автопоезда вес прицепов с нагрузкой условно суммируют с этим весом тягача.

где 8ап — коэффициент учета вращающихся масс автопоезда. Приняв для упрощения, что сила Р в = 0, для случая равно­

мерного движения получим

Расчеты движения автопоезда с помощью его динамического паспорта аналогичны расчетам, рассмотренным выше для одпноч-

Рпс. 77. Динамический паспорт автопоезда:

I — V — передачи

ного автомобиля. Так, автопоезд, вес которого в 2,5 раза больше веса одиночного автомобиля, может двигаться по дороге, харак­ теризуемой коэффициентом ф = 0,05 (точка А на рис. 77), лишь на второй передаче (точка В) со скоростью приблизительно 6 м/с.

Проведенные испытания и опыт работы автохозяйств свидетель­ ствуют о том, что на хорошей дороге скорость автопоезда, состо­ ящего из грузового автомобиля и одного прицепа, снижается по сравнению с одиночным грузовым автомобилем приблизи­ тельно на 10% v Однако производительность автопоезда при этом на 40—50% больше производительности одиночного автомобиля.

Рассмотрим торможение автопоезда. В качестве примера, разберем случай тормошения тягача с прицепом, не имеющим тормозов, поэтому необходимое замедление автопоезда должна обеспечить тормозная система тягача. Уравнение движения авто­ поезда при торможении тормозной системой тягача получим,

185

проектируя силы, действующие на автопоезд (рис. 78), на поверх­ ность дороги:

где индексы «т» относятся к тягачу, а индексы «пр» — к прицепу.

il/T и М пр — массы тягача и прицепа.

Рпс. 78. Силы, действующие на автопоезд при тормо­ жении

Максимальная тормозная сила, обеспечиваемая тягачом:

Ртор = Ф ,Ст-

Из двух последних уравнений получим

ф.-сGт — J ап ф/?ап-

Решив найденное уравнение относительно замедления /ап,

Зная замедление / ап, можно определить время п путь тормо­ жения автопоезда.

§ 2. ТОПЛИВНАЯ ЭКОНОМИЧНОСТЬ АВТОПОЕЗДА

Работа автомобиля в составе автопоезда сопряжена с повышением расхода топлива на единицу пробега. Однако увеличение расхода не пропорционально возрастанию сил сопротивления движению, так как при буксировке прицепов или полуприцепов степень использования мощности двигателя выше, .чем при движении одиночного автомобиля, что уменьшает удельный эффективный расход топлива ge.

Кроме того, весьма заметно снижается расход топлива на еди­ ницу произведенной транспортной работы (или на единицу массы

186

Глава XIII

УСТОЙЧИВОСТЬ а в т о м о б и л я

§ I. ПОКАЗАТЕЛИ ПОПЕРЕЧНОЙ УСТОЙЧИВОСТИ АВТОМОБИЛЯ

Под потерей автомобилем устойчивости подразумевают опрокиды­ вание или скольжение автомобиля. В зависимости от направления опрокидывания и скольжения различают продольную и поперечную устойчивость. Более вероятно и поэтому более опасно нарушение поперечной устойчивости, которое происходит под действием центробежной силы, поперечной составляющей силы тяжести автомобиля, силы бокового ветра, а также в результате ударов колес о неровности дороги.

Показателями поперечной устойчивости автомобиля являются

максимально возможные скорости движения по окружности и угол поперечного уклона дороги (косогора). Оба показателя могут быть определены из условий поперечного скольжения колес (заноса) н опрокидывания. Таким образом, имеются четыре пока­ зателя поперечной устойчивости:

v3 — максимальная (критическая) скорость движения по окруж­ ности, соответствующая началу заиоса автомобиля, в м/с; ии — максимальная (критическая) скорость движения но ок­ ружности, соответствующая началу опрокидывания авто­

мобиля, в м/с; (э3 — максимальный (критический) угол косогора, соответ­

ствующий началу поперечного скольжения колес, в гра­ дусах;

р0 — максимальный (критический) угол косогора, соответ­ ствующий началу опрокидывания автомобиля, в градусах.

Во время экспериментального определения критической ско­ рости водитель резко поворачивает рулевое колесо автомобиля, движущегося прямолинейно по горизонтальной площадке, так, чтобы автомобиль как можно быстрее начал движение по окруж­ ности определенного радиуса.

При криволинейном движении автомобиля колеса, внутренние по отношению к центру поворота, под действием центробежной силы разгружаются, а внешние, наоборот, нагружаются. Чтобы предотвратить опрокидывание испытываемого автомобиля, к нему сбоку прикрепляют дополнительное колесо 1 (рис. 79, а). Если во время испытания автомобиль потеряет устойчивость и накре­ нится, то это колесо, прикоснувшись к дороге, будет препятство­

188

вать опрокидыванию. Заметив начало скольжения колес пли отрыв их от дороги, контролеры при помощи приборов определяют соответствующую скорость v3 или vQ.

Для определения критического угла косогора автомобиль устанавливают на платформу 2 (рис. 79, б), одну сторону которой поднимают талями 3 или домкратами. В момент начала опрокиды­ вания (или скольжения) автомобиля замеряют угол наклона плат­ формы при помощи угломера.

При теоретическом анализе факторов, влияющих на попереч­ ную устойчивость автомобиля, необходимо знать величину попе­ речной силы, вызывающей занос или опрокидывание автомобиля. В случае движения автомобиля на повороте такой силой является центробежная сила. Чтобы определить ее, рассмотрим схему,

Рис. 79. Испытания автомобиля на поперечную устойчивость:

а — на повороте; б — на косогоре

показанную на рис. 80. Для упрощения примем, что автомобиль является плоской фигурой и движется по горизонтальной дороге, а шины в поперечном направлении не деформируются.

Ыа участке дороги 1—2 автомобиль движется прямолинейно, и его управляемые колеса находятся в нейтральном положении. Ыа участке 2—3 водитель поворачивает управляемые колеса, и автомобиль движется по кривой переменного радиуса, т. е. по так называемой первой переходной кривой. На участке 3—4 положение управляемых колес, повернутых на определенный угол 0, остается неизменным, а радиус R траектории движения средней точки зад­ ней оси — постоянным. На участке 4—5, т. е. на второй переход­ ной кривой, водитель поворачивает управляемые колеса в обрат­ ную сторону, вследствие чего радиус R постепенно увеличивает­ ся. На участке 5—6 автомобиль снова движется прямолинейно.

При равномерном движении по дуге постоянного радиуса центробежная сила (в Н)

189