Управляемость автомобиля. Оценочные показатели. Расчетно-аналитический метод оценки поворачиваемости. Стабилизация управляемых колес.

Управляемость автомобиля — одно из важнейших эксплуатационных свойств, определяющих возможность его безопасного движения с большими средними скоростями, особенно на дорогах с интенсивным движением.

Основными параметрами, характеризующими поворот автомобиля, являются радиус поворота и положение центра поворота.

На рисунке 1.1 представлена схема поворота автомобиля с жесткими и эластичными колесами. Точка О представляет собой центр поворота. Она находится на пересечении перпендикуляров, проведенных к векторам скоростей всех колес (мостов) автомобиля. Радиус поворота R (R_э) представляет собой расстояние от центра поворота до продольной оси автомобиля. Для автомобиля с жесткими колесами (рисунок 1.1), у которого векторы скоростей колес совпадают с плоскостью их вращения, центр поворота лежит на продолжении оси задних колес, а радиус поворота (из ∆ОАБ)

(1)

где L — база автомобиля; θ — угол поворота управляемых колес.

Рисунок 1.1 Схема поворота автомобиля с жесткими колесами:О — центр поворота; А, Б — центры осей передних и задних колес; v₁, v₂ — векторы скоростей передних и задних колес

Рисунок 1.2. Схема поворота автомобиля с эластичными колесами:

О — центр поворота; А, В — центры осей передних и задних колес;

С — расстояние между центром В оси задних колес и точкой Б — проекцией центра поворота на продольную ось автомобиля; v₁, v₂ — векторы скоростей передних и задних колес

Следовательно, радиус поворота автомобиля R с жесткими колесами зависит только от угла поворота управляемых колес.

- Стабилизация управляемых колес

При движении силы, действующие на автомобиль, стремятся отклонить управляемые колеса от положения, соответствующего прямолинейному движению. Чтобы не допустить поворота управляемых колес под действием возмущающих сил (толчки от неровностей дороги, порывы ветра и др.), управляемые колеса должны обладать стабилизацией.

Стабилизацией управляемых колес называется их свойство сохранять положение, отвечающее прямолинейному движению, и автоматически возвращаться в это положение.

Чем выше стабилизация управляемых колес, тем легче управлять автомобилем, выше безопасность движения, меньше износ шин и рулевого управления.

На автомобилях стабилизация управляемых колес обеспечивается наклоном шкворня или оси поворота колес в поперечной и продольной плоскостях и упругими свойствами пневматической шины, которые создают соответственно весовой, скоростной и упругий стабилизирующие моменты.

Весовой стабилизирующий момент возникает вследствие поперечного наклона шкворня или оси поворота управляемого колеса (при бесшкворневой подвеске). Поперечный наклон оси поворота (рисунок 2.2), характеризуемый углом β_ш, при повороте колеса вызывает подъем передней части автомобиля на некоторую высоту h’. При этом масса передней части стремится возвратить колесо в положение прямолинейного движения. Создаваемый в данном случае стабилизирующий момент и является весовым.

Хотя весовой стабилизирующий момент меньше, чем стабилизирующий момент шины, он не зависит ни от скорости движения, ни от сцепления колеса с дорогой. У автомобилей угол поперечного наклона шкворня (оси поворота) управляемого колеса β_ш = 5... 10°. При увеличении угла β_ш повышается стабилизация управляемых колес, но затрудняется работа водителя^[2].

Весовой стабилизирующий момент приближенно можно рассчитать по следующей формуле:

(9)

где G_к — нагрузка на колесо; l_ц — длина поворотной цапфы; θ — угол поворота колеса.

Рисунок 2.2 Поперечный наклон оси поворота управляемого колеса