Сили діючі на автомобіль при русі

1. Схема сил діючих на провідне колесо На автомобіль, що рухається діє ряд сил, частина з яких направлена...
2. Сила зчеплення коліс з дорогою
3. Сила опору повітря
4. Сила опору коченню
5. Сила опору підйому
6. Сила опору розгону
7. Центр ваги

Схема сил діючих на провідне колесо

На автомобіль, що рухається діє ряд сил, частина з яких направлена ​​по осі руху автомобіля, а частина - під кутом до цієї осі. Домовимося називати перші з цих сил поздовжніми, а другі бічними.

Мал. Схема сил діючих на провідне колесо.
а - стан нерухомості; б - стан руху

Поздовжні сили можуть бути спрямовані як по ходу, так і проти ходу руху автомобіля. Сили, спрямовані по ходу руху, є рухомими і прагнуть продовжити рух. Сили, спрямовані проти ходу руху, є силами опору і прагнуть зупинити автомобіль.

На автомобіль, що рухається по горизонтальному і прямій ділянці дороги, діють наступні поздовжні сили:

• тягова сила
• сила опору повітря
• сила опору коченню

При русі автомобіля в гору виникає сила опору підйому, а при розгоні автомобіля-сила опору розгону (сила інерції).

тягова сила

Що розвивається двигуном автомобіля крутний момент передається на провідні колеса. У передачі крутного моменту від двигуна до ведучих коліс беруть участь механізми трансмісії. Крутний момент на ведучих колесах залежить від крутного моменту двигуна і передавальних чисел коробки передач і головної передачі. У точці дотику коліс з поверхнею дороги крутний момент викликає окружну силу. Протидія дороги цієї окружної силі виражається реактивної силою, що передається від дороги на провідне колесо. Ця сила спрямована в бік руху автомобіля і називається штовхає або тягової силою. Тягова сила від коліс передається на ведучий міст і далі на раму, змушуючи автомобіль рухатися. Величина тягової сили тим більше, чим більше крутний момент двигуна і передавальні числа коробки передач і головної передачі. Тягова сила на ведучих колесах досягає найбільшої величини при русі автомобіля на нижчій передачі, тому нижчу передачу використовують при рушанні з місця автомобіля з вантажем, при русі автомобіля по бездоріжжю. Величина тягової сили на провідних колесах автомобіля обмежується зчепленням шин з поверхнею дороги.

Сила зчеплення коліс з дорогою

Тертя, що виникає між провідними колесами автомобіля і дорогою, називається силою зчеплення. Сила зчеплення дорівнює добутку коефіцієнта зчеплення на зчіпний вагу, т. Е. Вага, що припадає на провідні колеса автомобіля. Величина коефіцієнта зчеплення шин з дорогою залежить від якості і стану дорожнього покриття, форми і стану малюнка протектора шини, тиску повітря в шині.

У легкових автомобілів повний вага розподіляється по осях приблизно порівну. Тому зчіпний вагу його можна прийняти рівним 50% повної ваги. У вантажних автомобілів при повній їх навантаженні зчіпний вагу (вага, що доводиться на задню вісь) становить приблизно 60-70% повної ваги.

Величина коефіцієнта зчеплення має велике значення для експлуатації автомобіля і безпеки руху, так як від нього залежать прохідність автомобіля, гальмівні якості, можливість, пробуксовки і занесення ведучих коліс. При незначному коефіцієнті зчеплення рушання автомобіля з місця супроводжується пробуксовкою, а гальмування - ковзанням коліс. В результаті автомобіль іноді не вдається зачепити з місця, а при гальмуванні відбувається різке збільшення гальмівного шляху і виникнення заносу.

На асфальтобетонних покриттях в жарку погоду на поверхню виступає бітум, роблячи дорогу маслянистої і більш слизькою, що знижує коефіцієнт зчеплення. Особливо сильно знижується коефіцієнт зчеплення при змочуванні дороги першим дощем, коли утворюється ще не змита плівка рідкого бруду. Заснежённая або обмерзла дорога особливо небезпечна в теплу погоду, коли поверхня тане.

При збільшенні швидкості руху коефіцієнт зчеплення знижується, особливо на мокрій дорозі, так як виступи малюнка протектора шини не встигають продавлювати плівку вологи.

Справний стан малюнка протектора шини має велике значення при русі по грунтових дорогах, снігу, піску, а також по дорогах з твердим покриттям, по покритим плівкою бруду або води. Завдяки наявності виступів малюнка опорна площа шини зменшується і, отже, зростає питомий тиск на поверхню дороги. При цьому легше продавлюється грязьова плівка і відновлюється контакт з дорожнім покриттям, а на легкому грунті відбувається безпосереднє зачеплення виступів малюнка за грунт.

Підвищений тиск повітря в шині зменшує її опорну поверхню, внаслідок чого питомий тиск зростає настільки, що при рушанні з місця і при гальмуванні може відбутися руйнування гуми і зчеплення коліс з дорогою зменшується.

Таким чином, величина коефіцієнта зчеплення залежить від багатьох умов і може змінюватися в досить значних межах. Так як багато дорожньо-транспортних пригод відбувається через погане зчеплення, то водії повинні вміти приблизно оцінювати величину коефіцієнта зчеплення і вибирати швидкість руху і прийоми управління відповідно до нього.

Сила опору повітря

При русі автомобіль долає опір повітря, яке складається з декількох опорів:

• лобового опору (близько 55-60% всього опору повітря)
• створюваного виступаючими частинами-підніжками автобуса або автомобіля, крилами (12-18%)
• виникає при проходженні повітря через радіатор і підкапотний простір (10-15%) і ін.

Передньою частиною автомобіля повітря стискається і розсувається, в той час як в задній частині автомобіля створюється розрідження, яке викликає утворення завихрень.

Сила опору повітря залежить від величини лобової, поверхні автомобіля, його форми, а також від швидкості руху. Лобову площу вантажного автомобіля визначають як добуток колії (відстань між шинами) на висоту автомобіля. Сила опору повітря зростає пропорційно квадрату швидкості руху автомобіля (якщо швидкість зростає в 2 рази, то опір повітря збільшується в 4 рази).

Для поліпшення обтічності і зменшення опору повітря вітрове скло автомобіля розташовують похило, а виступаючі деталі (фари, крила, ручки дверей) встановлюють врівень із зовнішніми обрисами кузова. У вантажних автомобілів можна зменшити силу опору повітря, закривши вантажну платформу брезентом, натягнутим між дахом кабіни і заднім бортом.

Сила опору коченню

На кожне колесо автомобіля постійно діє вертикальне навантаження, яка викликає вертикальну реакцію дороги. При русі автомобіля на нього діє сила опору коченню, яка виникає внаслідок деформації шин і дороги і тертя шин об дорогу.

Сила опору коченню дорівнює добутку повного ваги автомобіля на коефіцієнт опору коченню шин, який залежить від тиску повітря в шинах і якості дорожнього покриття. Ось-деякі значення коефіцієнта опору коченню шин:

• для асфальтобетонного покриття-0,014-0,020
• для гравійного покриття-0,02-0,025
• для піску-0,1-0,3

Сила опору підйому

Автомобільна дорога складається з чергуються між собою підйомів і спусків і рідко має горизонтальні ділянки великої довжини.

При русі на підйом автомобіль відчуває додатковий опір, яке залежить від кута нахилу дороги до горизонту. Опір підйому тим більше, чим більше вага автомобіля і кут нахилу дороги. При під'їзді до підйому необхідно правильно оцінити можливості подолання підйому. Якщо підйом нетривалий, його долають з розгоном автомобіля перед підйомом. Якщо підйом тривалий, його долають на зниженій передачі, переключившись на неї у початку підйому.

При русі автомобіля на спуску сила опору підйому спрямована в бік руху і є рушійною силою.

Сила опору розгону

Частина тягової сили при розгоні витрачається на прискорення обертових мас, головним чином маховика колінчастого вала двигуна і коліс автомобіля. Для того щоб автомобіль почав рухатися з певною швидкістю, йому необхідно подолати силу опору розгону, що дорівнює добутку маси автомобіля на прискорення. При розгоні автомобіля сила опору розгону спрямована в бік, зворотний руху. При гальмуванні автомобіля і уповільненні його руху ця сила спрямована в бік руху автомобіля. Бувають випадки, коли при різкому розгоні вантаж або пасажири падають з відкритого кузова , З сидінь мотоцикла, а при різкому гальмуванні пасажири вдаряються об лобове скло або про передній борт автомобіля. Для того щоб таких випадків не було, необхідно, плавно збільшуючи частоту обертання колінчастого вала двигуна, долати силу опору розгону і плавно здійснювати гальмування автомобіля.

Центр ваги

На автомобіль, як і на будь-яке інше тіло, діє сила тяжіння, спрямована вертикально вниз. Центром тяжіння автомобіля називають таку точку автомобіля, від якої вага автомобіля розподіляється рівномірно у всіх напрямках. У автомобіля центр ваги розташовується між передньою і задньою віссю на висоті близько 0,6 м для легкових і 0,7-1,0 м для вантажних. Чим нижче розташований центр ваги, тим стійкіше автомобіль проти перекидання. При завантаженні автомобіля вантажем центр ваги піднімається у легкових автомобілів приблизно на 0,3-0,4 м, а у вантажних на 0,5 м і більше в залежності від роду вантажу. При нерівномірному укладанні вантажу центр ваги може також зміститися вперед, назад або в бік, при цьому будуть порушуватися стійкість автомобіля і легкість управління.