Строительные машины и оборудование, справочник






Силы, действующие на автомобиль


Категория:
   Тормозное управление автомобиля


Силы, действующие на автомобиль

Автомобиль как любое физическое тело взаимодействует с окружающей его средой. Это взаимодействие многообразно. Сюда можно отнести и загрязнение атмосферы выхлопными газами, и создание системой зажигания радиопомех, и повышение шумового фона среды.

Движение автомобиля по дороге также представляет собой процесс взаимодействия его со средой, в качестве которой выступают такие материальные объекты, как покрытие дороги, воздух и гравитационное поле Земли. Взаимодействующие материальные объекты прикладывают друг к другу равные и противоположно направленные силы, которые ускоряют или замедляют движение объектов. Поэтому для того, чтобы изменить движение автомобиля (например, затормозить его), необходимо, чтобы со стороны среды на автомобиль начала действовать соответствующая сила, которую можно было бы к тому же целенаправленно изменять, т. е. регулировать. Использовать для этой цели гравитационные силы человечество пока не умеет, сопротивление воздуха эффективно тормозит автомобиль лишь при скоростях, гораздо больших, нежели максимальные эксплуатационные скорости. Поэтому для торможения автомобиля используются силы, которые возникают в плоскости контакта колеса с дорогой, если вращение колес каким-либо образом затруднить. Для этого применяются колесные или центральные тормозные механизмы, двигатель на .принудительном холостом ходу, тормоза-замедлители.

Таким образом, торможение современных автомобилей осуществляется силами, приложенными со стороны дороги к колесам в плоскости их контакта и действующими против движения автомобиля. Однако и остальные силы, приложенные к автомобилю извне, влияют на его движение. Схема внешних сил, действующих при торможении на автомобиль, движущийся прямолинейно по горизонтальной дороге, показана на рис. 3.



Действующие на автомобиль внешние силы и моменты можно разделить на действительно прилагаемые к нему окружающей средой и условные инерционные силы.

Действительными силами являются:
– сила тяжести автомобиля, приложенная гравитационным полем Земли в центре массы автомобиля и направленная к центру массы Земли, т. е. перпендикулярно плоскости горизонтальной дороги;
– боковая сила, направленная параллельно плоскости дороги и перпендикулярно продольной плоскости автомобиля. Точка приложения этой силы будет зависеть от ее природы (если сила Ру — составляющая веса автомобиля, возникающая, например, при движении по дороге с поперечным уклоном, то точка приложения будет совпадать с центром массы С; если это действие бокового ветра, Ру будет приложена в так называемом боковом метацентре, и т. д.);
– сила сопротивления воздуха Pw, приложенная в центре парусности автомобиля (лобовом метацентре) и направленная параллельно его продольной плоскости и плоскости дороги;
– нормальные реакции опорной поверхности Rz, действующие со стороны дороги на колеса автомобиля. Эти реакции направлены перпендикулярно дороге и приложены в контакте колес с дорогой. На рис. 3 показаны осевые реакции Rzi и Rz2 (индекс 1 означает переднюю, а 2 — заднюю ось), равные сумме нормальных реакций на колеса данной оси;
– продольные реакции опорной поверхности, действующие со стороны дороги на колеса автомобиля. Эти реакции направлены параллельно продольной плоскости автомобиля, действуют в плоскости дороги и приложены в контакте колес дорогой. Продольные реакции можно считать равнодействующими тормозных сил и сил сопротивления качению. Сюда же обычно включают приведенные к колесам силы естественных сопротивлений в трансмиссии и ходовой части, силы торможения двигателем и замедлителем. Именно эти реакции дороги и есть те внешние силы, которые тормозят автомобиль;
– боковые реакции опорной поверхности, действующие со стороны дороги на колеса автомобиля. Эти реакции направлены перпендикулярно продольной плоскости автомобиля, действуют в плоскости дороги и приложены в месте контакта колес с дорогой;
– моменты сопротивления воздуха вращению передних и задних колес Mw, направленные против их вращения.

Рис. 3. Упрощенная схема внешних сил и моментов, действующих на автомобиль при торможении

Условные инерционные силы и моменты — суть реакции автомобиля как материального объекта на приложение к нему действительных сил. По первому закону механики любое тело стремится сохранить состояние покоя или прямолинейного равномерного движения. Это свойство материальных объектов называется инерцией. Представим себе автомобиль, равномерно движущийся по дороге. Если к нему приложить какую-либо силу, препятствующую движению (например, затормозить), то кузов, находящийся в нем груз, пассажиры в кабине и пр. будут стремиться двигаться вперед по инерции, и этому движению будут препятствовать силы трения или другие реакции со стороны останавливающегося автомобиля. Все это создает иллюзию силы, толкающей данный объект в направлении движения.

На самом деле на этот объект действуют силы как раз противоположного направления, останавливающие его.

Однако при математическом описании движения тел оказалось весьма удобным условно считать инерционные силы и моменты реально существующими. Такой принцип, называемый принципом д‘Аламбера, позволяет рассматривать движущееся тело находящимся как бы в равновесии, поскольку введение инерционных сил и моментов позволяет приравнять сумму воздействий на тело нулю.

На рис. 3 изображены следующие инерционные силы и моменты, действующие на автомобиль:
– инерционная сила автомобиля в поступательном движении. Она приложена к центру масс автомобиля и направлена по его движению параллельно плоскости дороги. В противоположную сторону направлено линейное замедление;
– инерционные моменты колес, направленные по их вращению противоположно угловым замедлениям колес. В моменте учитывается также и влияние вращающихся масс трансмиссии и двигателя.

Следует отметить, что изображенная на рис. 3 схема в значительной мере упрощена. Так, вертикальные реакции Rz проведены через оси колес, в то время как на самом деле они проходят с некоторым смещением вперед относительно геометрической оси вращения колеса; не показано явление бокового увода от действия силы Ру; не обозначена боковая инерционная сила, которая должна учитываться при переменной боковой силе Ру, и т. п. Надо иметь в виду также и то, что в процессе торможения величины показанных сил и моментов и координаты точек их приложения не остаются постоянными. Например, центр масс автомобиля за счет податливости подвески перемещается вперед и по вертикали, вследствие нормальной и тангенциальной эластичности шин изменяется динамический радиус колес гд, величина тормозной силы колеса Ri меняется с изменением проскальзывания колеса по дороге и т. д. Кроме того, нет никакого основания полагать, что распределение сил и моментов по колесам и осям легкового или грузового автомобиля равномерно.

Силы и моменты, действующие на автомобиль при торможении, определяются или экспериментально, или расчетным путем.

Экспериментальное определение этих параметров зачастую сопряжено со значительными трудностями. Это касается, например, реакций в контакте колес с дорогой, высоты центра тяжести, динамического радиуса колеса и пр.

Расчетный путь основан на использовании обобщенных результатов многочисленных и тщательно проведенных испытаний специальных автомобилей-лабораторий. Методы таких расчетов достаточно полно изложены в известных монографиях по теории автомобиля. Однако следует всегда иметь в виду, что расчетный способ эффективен лишь при проектировании автомобиля или его тормозного управления. При оценке поведения конкретного автотранспортного средства в конкретных условиях эксплуатации (например, при производстве дорожной экспертизы) он может дать значительные погрешности.

Читать далее:

Категория: - Тормозное управление автомобиля

Главная → Справочник → Статьи → Форум



Разделы

Строительные машины и оборудование
Для специальных земляных работ
Дорожно-строительные машины
Строительное оборудование
Асфальтоукладчики и катки
Большегрузные машины
Строительные машины, часть 2,
Дорожные машины, часть 2
Ремонтные машины
Ковшовые машины
Автогрейдеры
Экскаваторы
Бульдозеры
Скреперы
Грейдеры Эксплуатация строительных машин
Эксплуатация средств механизации
Эксплуатация погрузочных машин
Эксплуатация паровых машин
Эксплуатация экскаваторов
Эксплуатация подъемников
Эксплуатация кранов перегружателей
Эксплуатация кузовов машин
Крановщикам и стропальщикам
Ремонт строительных машин
Ремонт дорожных машин
Ремонт лесозаготовительных машин
Ремонт автомобилей КАмаЗ
Техническое обслуживание автомобилей
Очистка автомобилей при ремонте
Материалы и шины

 

Поиск по сайту:


Статьи по теме::
Виды испытаний и нормативы эффективности рабочих тормозных систем
Виды испытаний и нормативы эффективности тормозных систем
Критерии оценки эффективности торможений
Тормозные свойства автотранспортных средств
Комбинированные тормозные приводы
Оценочные характеристики пневматического тормозного привода
Работа современного пневматического тормозного привода
Приборы пневматического тормозного привода
Источник энергии и рабочее тело пневматического тормозного привода
Схемы пневматических тормозных приводов


Остались вопросы по теме:
"Силы, действующие на автомобиль"
— воспользуйтесь поиском.


Машины городского хозяйства
Естественная история машин
Транспортная психология
Пожарные автомобили
Автомобили-рефрижераторы
Монтаж и эксплуатация лифтов
Тракторы