Устойчивость автомобиля — Основные элементы теории движения автомобиля — Основы безопасности движения — Автомобиль

Устойчивостью называют способность автомобиля сохранять заданное направление движения и противостоять поперечному скольжению и опрокидыванию.

Около 15% всех дорожно-транспортных происшествий в нашей стране составляют случаи опрокидывания автомобилей.

Устойчивое движение автомобиля чаще всего нарушается боковым скольжением (заносом) или поперечным опрокидыванием автомобиля под воздействием боковой силы.

Поперечное опрокидывание автомобиля

Автомобиль постоянно подвергается действию боковых сил.

Причин их возникновения несколько: поверхность дороги не строго горизонтальна и имеет боковой уклон; всякое отклонение автомобиля от прямолинейного направления вызывается приложенной к его колесам поперечной (боковой) силой; боковые силы могут быть вызваны порывами ветра и другими внешними причинами. Следовательно, на автомобиль, кроме продольных тяговых или тормозных сил, действуют также и боковые силы.

Сила тяжести (вес автомобиля) прижимает колеса автомобиля к поверхности дороги. По осям вес автомобиля распределяется в зависимости от того, к какой из осей ближе находится центр тяжести. На легковых автомобилях нагрузка на оси распределяется примерно поровну. На негруженых двухосных грузовых автомобилях нагрузка на переднюю ось составляет около 40%, а на заднюю — 60%, на груженых — соответственно 30 и 70%. На трехосных грузовых автомобилях нагрузка по осям распределяется почти равномерно.

Распределение нагрузки по осям

б — груженого.

При движении по прямой горизонтальной дороге вертикальная прямая, опущенная из центра тяжести автомобиля, проходит через продольную ось площади его опоры, и нагрузка одинакова на правые и левые колеса, при этом автомобиль полностью устойчив.

Составляющие силы тяжести автомобиля

б — продольный уклон;
О — центр тяжести
P_b и Р_т — опрокидывающие силы; сила, прижимающая автомобиль к дороге;
G — сила тяжести;
R₁ и R₂ — реакции дороги.

На поверхности, имеющей поперечный уклон, сила тяжести G автомобиля раскладывается на две составляющие — P_b и P_N. Боковая сила P_b, приложенная к центру тяжести (О), стремится опрокинуть автомобиль относительно точки опоры. Эта сила действует на плече h, равном высоте центра тяжести. Удерживает автомобиль от опрокидывания сила P_N, которая действует на плече b/2, равном половине ширины колеи b автомобиля.

Как уже указывалось (смотрите Рулевое управление), во время поворота на колеса автомобиля действуют передаваемые от дороги боковые силы, равнодействующая F_ц которых, направленная к центру поворота, лежит в плоскости дороги и проходит через точку пересечения с поверхностью дороги перпендикуляра, опущенного на нее из центра тяжести О автомобиля, расположенного на высоте h.

Действие центро-стремительной силы на повороте

G — сила тяжести (вес) автомобиля;
F_ц — равнодействующая боковых сил;
F_c — сила сцепления колес с дорогой.

Приложим к центру тяжести две противоположно направленные силы F´_ц и F˝_ц, разные F_ц. Сила F´_ц является силой F_ц, перенесенной в точку О, а сила F˝_ц и F_ц образуют пару сил с моментом, равным F_цh, стремящимся опрокинуть автомобиль в сторону, противоположную центру поворота, вокруг точки касания с дорогой внешнего (по отношению к центру поворота) колеса автомобиля.

Опрокидыванию автомобиля под действием момента F_цh противодействует момент силы G тяжести автомобиля относительно той же точки, равный Gb/2, где b — колея автомобиля.

Опрокидывание становится возможным, если величина момента F_цh превысит Gb/2.

Скорость, при которой это может произойти, определяют по формуле:

Скорость (м/сек), при повышении которой на повороте может наступить боковое скольжение, можно определить по формуле:

Маневренность автомобилей и автопоездов — это их способность совершать повороты при небольшой величине радиусов поворота и ширины проездов. Внутренним радиусом r_а поворота автомобиля считается наименьшее расстояние от центра О поворота до боковой поверхности автомобиля (у места расположения его задней оси), а наружным радиусом R — расстояние от центра поворота до крайней передней точки автомобиля. Ширина В требуемого для поворота проезда, или, как ее иначе называют, габаритная ширина коридора, равна разности R — r_а.

Радиусы поворота

автопоезда на повороте.

Величина радиусов поворота зависит от максимального угла поворота передних колес, расстояния между осями (базы) и длины автомобиля. При маневрировании автопоездов величина внутреннего радиуса поворота в сравнении с одиночным автомобилем увеличивается, так как в этом случае внутренним радиусом r_п считается наименьшее расстояние от центра поворота до боковой поверхности прицепа.

«Автомобиль», под. ред. И.П.Плеханова