- Сили, що діють на автомобіль На автомобіль, незалежно від того, рухається він чи нерухомий, діє сила...
- гальмування автомобіля
- керованість автомобіля
- занос автомобіля
- прохідність автомобіля
Сили, що діють на автомобіль
На автомобіль, незалежно від того, рухається він чи нерухомий, діє сила тяжіння (вага), спрямована прямовисно вниз.
Сила тяжіння притискає колеса автомобіля до дороги. Рівнодіюча цієї сили, розміщена в центрі ваги. Розподіл ваги автомобіля по осях залежить від розташування центру тяжіння. Чим ближче до однієї з осей розташований центр ваги, тим більше буде навантаження на цю вісь. На легкових автомобілях навантаження на осі розподіляється приблизно порівну.
Велике значення на стійкість і керованість автомобіля має розташування центру тяжіння не тільки по відношенню до поздовжньої осі, але і по висоті. Чим вище центр тяжіння, тим менш стійким буде автомобіль. Якщо автомобіль знаходиться на горизонтальній поверхні, то сила тяжіння спрямована прямовисно вниз. На похилій поверхні вона розкладається на дві сили (див. Малюнок): одна з них притискає колеса до поверхні дороги, а інша прагне перекинути автомобіль. Чим вище центр тяжіння і чим більше кут нахилу автомобіля, тим швидше порушиться стійкість і автомобіль може перекинутися.
Під час руху, крім сили тяжіння, на автомобіль діє і ряд інших сил, на подолання яких витрачається потужність двигуна.
На малюнку показана схема сил, що діють на автомобіль під час руху. До них відносяться:
- сила опору коченню, що витрачається на деформування шини і дороги, на тертя шини об дорогу, тертя в підшипниках ведучих коліс і ін .;
- сила опору підйому (на малюнку не показана), що залежить від ваги автомобіля і кута підйому;
- сила опору повітря, величина якої залежить від форми (обтічності) автомобіля, відносної швидкості його руху і щільності повітря;
- відцентрова сила, що виникає під час руху автомобіля на повороті і спрямована в протилежний від повороту сторону;
- сила інерції руху, величина якої складається з сили, необхідної для прискорення маси автомобіля в його поступальному русі, і сили, необхідної для кутового прискорення обертових частин автомобіля.
Рух автомобіля можливо тільки за умови, що його колеса будуть мати достатнє зчеплення з поверхнею дороги.
Якщо сила зчеплення буде недостатньою (менше величини сили тяги на ведучих колесах), то колеса пробуксовують.
Сила зчеплення з дорогою залежить від ваги, що припадає на колесо, від стану покриття дороги, тиску повітря в шинах і малюнка протектора.
Для визначення впливу стану дороги на силу зчеплення служить коефіцієнт зчеплення, який визначають діленням сили зчеплення ведучих коліс автомобіля на вагу автомобіля, що припадає на ці колеса.
Коефіцієнт зчеплення залежить від виду покриття дороги і від його стану (наявності вологи, бруду, снігу, льоду); величина його приведена в таблиці (див. малюнок).
На дорогах з асфальтобетонним покриттям коефіцієнт зчеплення різко зменшується, якщо на поверхні є волога бруд і пил. В цьому випадку бруд утворює плівку, різко зменшує коефіцієнт зчеплення.
На дорогах з асфальтобетонним покриттям в жарку погоду з'являється на поверхні масляниста плівка з виступаючого бітуму, що знижує коефіцієнт зчеплення.
Зменшення коефіцієнта зчеплення коліс з дорогою спостерігається також при збільшенні швидкості руху. Так, при зростанні швидкості руху на сухій дорозі з асфальтобетонним покриттям з 30 до 60 км / ч коефіцієнт зчеплення зменшується на 0,15.
Розгін, прискорення, накат
Потужність двигуна витрачається на приведення в обертання ведучих коліс автомобіля і подолання сил тертя в механізмах трансмісії.
Якщо величина зусилля, з яким обертаються провідні колеса, створюючи тягову силу, буде більше ніж сумарна сила опору руху, то автомобіль буде рухатися з прискоренням, тобто з розгоном.
Прискоренням називається приріст швидкості за одиницю часу. Якщо тягове зусилля одно силам опору руху, то автомобіль буде рухатися без прискорення з рівномірною швидкістю. Чим вище максимальна потужність двигуна і менше величина сумарних сил опору, тим швидше автомобіль досягне заданої швидкості.
Крім того, на величину прискорення впливає вага автомобіля, передавальне число коробки передач, головної передачі, кількість передач і обтічність автомобіля.
Під час руху накопичується певний запас кінетичної енергії, і автомобіль набуває інерцію. Завдяки інерції автомобіль може рухатися деякий час з відключеним двигуном - накатом. Рух накатом використовують для економії палива.
гальмування автомобіля
Гальмування автомобіля має велике значення для безпеки руху і залежить від його гальмівних якостей. Чим краще і надійніше гальма, тим швидше можна зупинити автомобіль, що рухається і тим з більшою швидкістю можна рухатися, а отже, і більше буде його середня швидкість.
Під час руху автомобіля накопичена кінетична енергія поглинається при гальмуванні. Гальмування допомагають сили опору повітря, опору коченню і опору підйому. На ухилі сили опору підйому відсутні, а до інерції автомобіля додається складова сила тяжіння, яка ускладнює гальмування.
При гальмуванні між колесами і дорогою виникає гальмівна сила, протилежна напрямку сили тяги. Гальмування залежить від співвідношення між гальмівною силою і силою зчеплення. Якщо сила зчеплення коліс з дорогою буде більше гальмівної сили, то автомобіль загальмовується. Якщо гальмівна сила буде більше сили зчеплення, то при загальмованих колесах відбудеться їх ковзання щодо дороги. У першому випадку при гальмуванні колеса котяться, поступово сповільнюючи обертання, а кінетична енергія автомобіля перетворюється в теплову енергію, що нагріває гальмівні колодки і диски (барабани). У другому випадку колеса перестають обертатися і будуть ковзати по дорозі, тому більша частина кінетичної енергії буде перетворюватися в тепло тертя шин об дорогу. Гальмування з зупиненими колесами погіршує керованість автомобіля, особливо на слизькій дорозі, і призводить до прискореного зносу шин.
Найбільшу гальмівну силу можна отримати тільки тоді, коли гальмівні моменти на колесах будуть пропорційні навантаженням, а саме в них. Якщо така пропорційність не буде дотримана, то гальмівна сила на одному з коліс не буде повністю використана.
Ефективність гальмування оцінюється з гальмівного шляху і величиною уповільнення.
Гальмівний шлях - це відстань, яку проходить автомобіль від початку гальмування до повної зупинки. Уповільнення автомобіля - це величина, на яку зменшується швидкість автомобіля за одиницю часу.
керованість автомобіля
Під керованістю автомобіля розуміють його здатність змінювати напрямок руху.
Під час руху автомобіля по прямій дуже важливо, щоб керовані колеса не поверталися довільно і водієві не потрібно було б витрачати зусилля для утримання коліс в потрібному напрямку. На автомобілі передбачена стабілізація керованих коліс в положенні руху в прямому напрямку, яка досягається поздовжнім кутом нахилу осі повороту і кутом між площиною обертання колеса і вертикаллю. Завдяки подовжньому нахилу колесо встановлюється так, що його точка опори по відношенню осі повороту знесена назад на величину а й його робота подібна ролику (див. Малюнок).
При поперечному нахилі повернути колесо завжди важче, ніж повернути його у вихідне положення - руху по прямій. Це пояснюється тим, що при повороті колеса передня частина автомобіля піднімається на величину б (водій докладає порівняно більше зусилля до керма).
Для повернення керованих коліс в положення, відповідне руху по прямій, вага автомобіля допомагає повертання коліс і водій прикладає до керма невелике зусилля.
На автомобілях, особливо у тих, де тиск повітря в шинах невелика, виникає бічне відведення. Бічне відведення виникає в основному під дією поперечної сили, що викликає бічний прогин шини; при цьому колеса котяться не по прямій, а зміщуються в сторону під дією поперечної сили (див. малюнок).
Обидва колеса передньої осі мають однаковий кут відведення. При відведенні коліс змінюється радіус повороту, який збільшується, зменшуючи обертальність автомобіля, а стійкість руху при цьому не змінюється.
При відведенні коліс задньої осі радіус повороту зменшується, особливо це помітно, якщо кут відведення задніх коліс більше, ніж у передніх, стабільність руху порушується, автомобіль починає "нишпорити" і водієві весь час доводиться підправляти напрям руху. Для зменшення впливу відведення на керованість автомобіля тиск повітря в шинах передніх коліс має бути трохи менше, ніж у задніх. Відведення коліс буде тим більше, чим більшою буде бічна сила, що діє на автомобіль, наприклад, на крутому повороті, де виникають великі відцентрові сили.
занос автомобіля
Занесенням називається бічне ковзання задніх коліс при триваючому поступальному русі автомобіля. Іноді занос може привести до повороту автомобіля навколо своєї вертикальної осі.
Занесення може виникати в результаті ряду причин. Якщо різко повернути керовані колеса, то може виявитися, що інерційні сили стануть більше, ніж сила зчеплення коліс з дорогою, особливо часто це трапляється на слизьких дорогах.
При неоднакових тягових або гальмівних силах, прикладених на колеса правої і лівої сторін, що діють в поздовжньому напрямку, виникає повертає момент, що приводить до занесення. Безпосередньою причиною заносу при гальмуванні є неоднакові гальмівні сили на колесах однієї осі, неоднакове зчеплення коліс правої або лівої сторони з дорогою або неправильне розміщення вантажу відносно поздовжньої осі автомобіля. Причиною занесення автомобіля на повороті може бути також гальмування його, так як при цьому до поперечної силі додається поздовжня сила і їх сума може перевищити силу зчеплення, що перешкоджає заносу (див. Малюнок).
Щоб запобігти почався занос автомобіля, необхідно: припинити гальмування, не вимикаючи зчеплення (на автомобілях з МКПП); повернути колеса в сторону заносу.
Ці прийоми виконують відразу ж, як тільки почався занос. Після припинення занесення потрібно вирівняти колеса, щоб занос не почався в іншому напрямку.
Найчастіше занос виходить при різкому гальмуванні на мокрій або зледенілій дорозі, особливо швидко наростає занос на великій швидкості, тому при слизькій або вкритій льодом і на поворотах потрібно зменшувати швидкість, не застосовуючи гальмування.
прохідність автомобіля
Прохідністю автомобіля називається його здатність рухатися по поганих дорогах і в умовах бездоріжжя, а також долати різні перешкоди, що зустрічаються на шляху. Прохідність визначається:
- здатністю долати опір коченню, використовуючи тягові сили на колесах;
- габаритними розмірами транспортного засобу;
- здатністю автомобіля долати перешкоди, що зустрічаються на дорозі.
Основним фактором, що характеризує прохідність, є співвідношення між найбільшою тягової силою, використовуваної на провідних колесах, і силою опору руху. У більшості випадків прохідність автомобіля обмежується недостатньою силою зчеплення коліс з дорогою і в зв'язку з цим неможливістю використовувати максимальну тягову силу. Для оцінки прохідності автомобіля по грунту користуються коефіцієнтом зчіпного ваги, визначаються розподілом ваги, що припадає на провідні колеса, на загальну вагу автомобіля. Найбільшу прохідність мають автомобілі, у яких все колеса є ведучими. У разі застосування причепів, що збільшують загальну вагу, але не змінюють зчіпний вагу, прохідність різко знижується.
На величину зчеплення ведучих коліс з дорогою сильно впливає питомий тиск шин на дорогу і малюнок протектора. Питомий тиск визначається тиском ваги, що припадає на колесо, на площу відбитка шини. На пухких грунтах прохідність автомобіля буде краще, якщо питомий тиск буде менше. На твердих і слизьких дорогах прохідність поліпшується при більшому питомому тиску. Шина з великим малюнком протектора на м'яких грунтах матиме відбиток більшої площі і має меншу питомий тиск, а на твердих грунтах відбиток цієї шини буде меншою площі і питомий тиск збільшується.
Прохідність автомобіля по габаритним розмірам визначається по:
- подовжньому радіусу прохідності;
- поперечному радіусу прохідності;
- найменшій відстані між нижчими точками автомобіля і дорогою;
- переднього і заднього кута прохідності (кути в'їзду і з'їзду);
- радіусу поворотів горизонтальної прохідності;
- габаритним розмірам автомобіля;
- висоті центра ваги автомобіля.