3. Визначення показників експлуатаційних властивостей автомобіля

3.1 Стійкість автомобіля.

В якості оціночних показників поперечної стійкості автомобіля приймають критичну швидкість руху по кривій, виходячи із умови бокового перекидання і бокового ковзання (заносу) , які визначають, відповідно, за формулами:

;

де =9,81 м/с² – прискорення сили ваги;

– радіус кривої полотна дороги в плані (задані), м;

– колія автомобіля, м;

– висота центра маси автомобіля, м;

– коефіцієнт зчеплення.

Задаючи декілька значень радіуса кривої полотна дороги від 20 до 100м, визначають критичні швидкості руху автомобіля, по яких будують графік поперечної стійкості (рис.1). Користуючись даними одержаного графіка, визначають критичні швидкості руху автомобіля при =50м.

3.2 Керованість автомобіля

Для досягнення хорошої керованості повинні виконуватись наступні умови:

• керовані колеса при повороті автомобіля повинні котитися без бокового ковзання;

• привід керування повинен забезпечувати правильне співвідношення між кутами повороту керованих коліс;

• геометричні розміри направляючих елементів підвіски і характеристики пружних властивостей підвіски і шин повинні бути підібрані таким чином, щоб кути відведення передньої і задньої осей знаходитися в заданих співвідношеннях;

• повинна бути забезпечена необхідна стабілізація керованих коліс і запобігання їх коливання;

• в механізмі керування повинно бути забезпечено зворотній зв'язок, що дозволяє водію оцінювати величину і напрямок сил, діючих на керовані колеса.

Ступінь відповідності конкретної конструкції автомобіля кожній вимозі оцінюється наступними показниками [5]:

• критичною швидкістю по умові керованості , яка являє собою максимальну швидкість руху, тобто швидкість, з якою автомобіль може повернути без поперечного ковзання керованих коліс.

Величину , визначають із залежності, м/с:

де =0,6 – коефіцієнт зчеплення шин з дорогою;

=0,02 – коефіцієнт опору кочення;

– база автомобіля, м;

– максимальний середній кут повороту керованих коліс автомобіля; звичайно =(0,62...0,7)рад. Якщо автомобіль рухається зі швидкістю, більшою, ніж , то керовані колеса будуть проковзувати в поперечному напрямку і поворот їх на ще більший кут не змінить загального напрямку руху автомобіля.

Величину (рис.2) розраховують за формулою:

,

де , – кути відведення коліс, відповідно, передніх і задніх осей, рад:

; ,

де , – коефіцієнти опору відведення одного колеса відповідно передньої і задньої осей, Н/град.

, – бокові сили, що діють на колеса відповідно передньої і задньої осей автомобіля при його русі по закругленням вулиць і доріг.

Величини для коліс сучасних автомобілів наступні:

легкові автомобілі – 500…1000;

вантажні автомобілі – 800…1500.

Рис.2. Схема повороту автомобіля: а – з жорсткими шинами; б – з еластичними шинами.

Крайні значення бокових сил на колесах передньої і задньої осей, при яких колеса котяться ще без бокового ковзання, визначаються з використанням залежностей:

;

,

де , – сили зчеплення коліс, відповідно, передньої і задньої осей з полотном дороги, Н.

;

де і – сили ваги від повної маси автомобіля, яка приходиться, відповідно, на передню і задню осі автомобіля, Н;

– коефіцієнт зчеплення, який приймають в розрахунках рівним 0,6.

Після визначення кутів відведення коліс розраховують радіус і співставляють його з радіусом повороту автомобіля з жорсткими в бічному напрямку колесами (див. рис.2):

.

При автомобіль володіє нейтральною, при недостатньою і при – надлишковою поворотливістю.

Для проектованого автомобіля бажано, щоб його поворотливість була нейтральною або недостатньою. В цьому випадку критична швидкість автомобіля по умові бокового відведення коліс осей відсутня.

Для автомобілів з надлишковою поворотністю критичну швидкість по умові бокового відведення коліс визначають по формулі, м/с:

де – прискорення вільного падіння м/с² .

Величина повинна на 20…30% перевищувати максимальну швидкість автомобіля.