Силы действующие на автомобиль при повороте: СИЛЫ, ДЕЙСТВУЮЩИЕ НА АВТОМОБИЛЬ | Сумской автомобильный клуб

Содержание

СИЛЫ, ДЕЙСТВУЮЩИЕ НА АВТОМОБИЛЬ | Сумской автомобильный клуб

Источник

Автофирм.Ру: Вождение для опытных водителей

При движении автомобиль преодолевает силы сопротивления качению, воздуха, подъема, инерции, а при движении на повороте на него действует боковая сила. Проявление сил, действующих на автомобиль при движении, может оказаться неожиданным для неопытного водителя и привести к дорожно-транспортному происшествию. Чтобы этого избежать, необходимо знать какие силы влияют на автомобиль во время движения, а также научиться учитывать эти силы и рационально их использовать (рис. 1):

  1. сила тяжести;
  2. инерционные силы возникают при изменении скорости или направления движения (боковая сила), они препятствуют разгону и торможению автомобиля, а на повороте стремятся сместить его в противоположную центру поворота сторону;
  3. сила сопротивления подъему препятствует силе тяги при подъеме, и она тем больше, чем круче подъем, а на спуске, наоборот, складывается с силой тяги и дополнительно ускоряет движение автомобиля;
  4. сила сопротивления качению возникает в результате трения шин о дорогу, их упругого деформирования, трения в подшипниках колес и др.
    ;
  5. реакция дороги на опору колес;
  6. сила сопротивления боковому скольжению;
  7. сила тяги на колесах;
  8. сила сопротивления воздуха зависит от обтекаемости и лобовой площади автомобиля и резко возрастает с увеличением скорости.

 


Рис. 1.

Трогание и движение автомобиля по дороге возможны только при условии, что сила тяги, развиваемая двигателем и приложенная в месте контакта колес с дорогой, превышает суммарные силы сопротивления, действующие на автомобиль. При этом обязательным условием является достаточное сцепление колес автомобиля, особенно ведущих, с поверхностью дороги, иначе они будут буксовать. Сила сцепления зависит от массы, приходящейся на колесо, от состояния покрытия дороги, давления воздуха в шинах и рисунка протектора. Если прекратить приложение силы тяги, то на горизонтальной дороге автомобиль под действием сил сопротивления постепенно остановится.

Автомобиль может быть остановлен с помощью тормозной системы.

Эффективность торможения зависит от конструкции тормозов, от величины тормозного момента, состояния шин и дороги. Тормоза современных автомобилей могут развивать момент, намного превышающий силы сцепления колес с дорогой. Поэтому в практике наблюдается юз, когда колеса автомобиля блокируются и скользят по дороге, не вращаясь. При этом из-за сильного нагрева резины ухудшается сцепление колес с дорогой и удлиняется тормозной путь до 50%. Кроме того, автомобиль может потерять управление. Поэтому надо учиться тормозить без блокировки колес. На современных автомобилях устанавливаются регуляторы тормозных сил, препятствующие возникновению блокировки колес.

Для оценки влияния состояния дороги на силу сцепления служит коэффициент сцепления, который зависит от вида покрытия дороги и от его состояния. Мокрая, грязная дорога уменьшает величину коэффициента, а следовательно, и силу сцепления примерно наполовину. Уменьшение коэффициента сцепления колес с дорогой наблюдается также при увеличении скорости движения.

При пониженном коэффициенте сцепления резко возрастает путь, затрачиваемый автомобилем на торможение.

Различают тормозной и остановочный путь (рис. 2). Последний определяется с момента обнаружения опасности до полной остановки автомобиля, а тормозной путь отсчитывается от момента включения тормозной системы до полной остановки и зависит в основном от конструкции тормозов. Длина остановочного пути во многом зависит от водителя, так как в него входит путь, проходимый автомобилем за время реакции водителя, которое в зависимости от сложности ситуации и особенностей водителя колеблется в среднем от 0,2 до 1,2 с. При этом тормозной путь только из-за различного времени реакции может отличаться почти на 17 м при начальной скорости 60 км/ч, а путь, проходимый автомобилем за время реакции водителя, может составлять почти половину всего остановочного пути.


Рис. 2.

Поэтому водитель, зная места вероятного появления опасности (остановка общественного транспорта, проезд детских учреждений, пересечений, мест с ограниченным обзором и т.

д.), заранее переносит ногу на педаль тормоза. При реальном появлении опасности он сразу же нажимает на педаль тормоза, затрачивая 0,2-0,3 с. Остановочный путь при скорости 60 км/ч на сухом асфальтированном покрытии составляет около 37 м, на мокром - 60м, на обледенелой дороге - 152 м. Это должен учитывать водитель при выборе безопасной скорости движения в зависимости от состояния дороги.

Если управляемые колеса автомобиля повернуть, то на автомобиль начинает действовать боковая сила, стремящаяся сместить его от центра поворота. Водитель обычно сразу ощущает это, у автомобиля появляется боковой крен, и его отклоняет в противоположную сторону. Если боковая сила превышает силы бокового сцепления с дорогой, то автомобиль начинает скользить вбок (заднеприводный — заносить), увеличивая радиус поворота. Поэтому он может не вписаться в поворот, съехать с дороги и даже опрокинуться.

Действие боковой силы зависит от радиуса поворота и скорости движения автомобиля. Чем радиус поворота больше, тем ее действие меньше. Поэтому опытный водитель стремится максимально увеличить радиус поворота, используя всю ширину полосы движения, но не выезжая на полосу встречного движения. Скорость движения на повороте изменяет боковую силу в квадратичной зависимости: если скорость увеличить в 2 раза, действие боковой силы возрастет в 4 раза. Поэтому снижение скорости перед входом в поворот является обязательным условием его безопасного прохождения, за исключением дорог, где скорость лучше увеличить. Тогда действующая боковая сила сильнее прижмет автомобиль к полотну дороги.

Устойчивое (без заноса) движение на повороте зависит также от состояния шин и дороги, силы бокового сцепления колес с дорогой, от особенностей привода на ведущие колеса (заднеприводные, переднеприводные, полноприводные) и от расположения груза. Занос и опрокидывание возникают скорее на скользкой дороге у заднеприводного автомобиля с грузом, значительно выступающим за боковые борта. Наиболее устойчивы к заносу полноприводные и переднеприводные автомобили.

При движении на повороте вследствие боковой эластичности шин происходит некоторый снос автомобиля (без проскальзывания) в сторону, противоположную повороту рулевого колеса. Явление увода также может возникнуть под действием сильных порывов ветра. Чем выше скорость движения на повороте, тем больше увод. Это явление имеет в определенных условиях серьезное значение для безопасности движения, и водитель должен уметь его учитывать. Если водитель не сумеет компенсировать боковой увод соответствующим поворотом руля, то при правом повороте его вынесет на полосу встречного движения, а при левом повороте — утянет на обочину. Боковой увод из-за воздействия ветра обычно компенсируют соответствующим поворотом рулевого колеса. Поэтому при въезде в зону затишья нужно уменьшить угол поворота рулевого колеса, чтобы избежать резкого изменения направления движения.

< Пред. страница | Оглавление | След. страница >

Силы действующие на автомобиль при движении

Схема сил действующих на ведущее колесо

На движущийся автомобиль действует ряд сил, часть из которых направлена по оси движения автомобиля, а часть — под углом к этой оси. Условимся называть первые из этих сил продольными, а вторые боковыми.

Рис. Схема сил действующих на ведущее колесо.
а — состояние неподвижности; б — состояние движения

Продольные силы могут быть направлены как по ходу, так и против хода движения автомобиля. Силы, направленные по ходу движения, являются движущимися и стремятся продолжить движение. Силы, направленные против хода движения, являются силами сопротивления и стремятся остановить автомобиль.

На автомобиль, движущийся по горизонтальному и прямому участку дороги, действуют следующие продольные силы:

  • тяговая сила
  • сила сопротивления воздуха
  • сила сопротивления качению

При движении автомобиля в гору возникает сила сопротивления подъему, а при разгоне автомобиля—сила сопро­тивления разгону (сила инерции).



Развиваемый двигателем автомобиля крутящий момент передается на ведущие колеса. В передаче крутящего момента от двигателя к ведущим колесам участвуют механизмы трансмиссии. Крутящий момент на ведущих колесах зависит от крутящего момента двигателя и передаточных чисел коробки передач и главной передачи. В точке касания колес с поверхностью дороги крутящий момент вызывает окружную силу. Противодействие дороги этой окружной силе выражается реактивной силой, передаваемой от дороги на ведущее колесо. Эта сила направлена в сторону движения автомобиля и называется толкающей или тяговой силой. Тяговая сила от колес передается на ведущий мост и далее на раму, заставляя автомобиль двигаться. Величина тяговой силы тем больше, чем больше крутящий момент двигателя и передаточные числа коробки передач и главной передачи. Тяговая сила на ведущих колесах дости­гает наибольшей величины при движении автомобиля на низшей передаче, поэтому низшую передачу используют при трогании с места автомобиля с грузом, при движении автомобиля по бездорожью.

Величина тяговой силы на ведущих колесах автомобиля ограничивается сцеплением шин с поверхностью дороги.



Трение, возника­ющее между ведущими колесами автомобиля и дорогой, называется силой сцепления. Сила сцепления равна произведению коэф­фициента сцепления на сцепной вес, т. е. вес, приходящийся на ведущие колеса автомобиля. Величина коэффициента сцепления шин с дорогой зависит от качества и состояния дорожного покрытия, формы и состояния рисунка протектора шины, давления воздуха в шине.

У легковых автомобилей полный вес рас­пределяется по осям примерно поровну. Поэтому сцепной вес его можно принять равным 50% полного веса. У грузовых автомоби­лей при полной их на­грузке сцепной вес (вес, приходящийся на заднюю ось) составляет примерно 60—70% полного веса.

Величина коэффициента сцепления имеет большое значение для эксплуатации автомобиля и безопасности движения, так как от него зависят проходимость автомобиля, тормозные качества, возможность, пробуксовки и заноса ведущих колес. При незначи­тельном коэффициенте сцепления трогание автомобиля с места со­провождается пробуксовкой, а торможение — скольжением колес. В результате автомобиль иногда не удается тронуть с места, а при торможении происходит резкое увеличение тормозного пути и возникновение заноса.

На асфальтобетонных покрытиях в жаркую погоду на поверх­ность выступает битум, делая дорогу маслянистой и более скольз­кой, что снижает коэффициент сцепления. Особенно сильно снижается коэффициент сцепления при смачивании дороги первым дождем, когда образуется еще не смытая пленка жидкой грязи. Заснежённая или обледенелая дорога особенно опасна в теплую погоду, когда поверхность подтаивает.

При увеличении скорости движения коэффициент сцепления снижается, в особенности на мокрой дороге, так как выступы ри­сунка протектора шины не успевают продавливать пленку влаги.

Исправное состояние рисунка протектора шины имеет большое значение при движении по грунтовым дорогам, снегу, песку, а также по дорогам с твердым покрытием, по покрытым пленкой грязи или воды. Благодаря наличию выступов рисунка опорная площадь шины уменьшается и, следовательно, возрастает удельное давление на поверхность дороги. При этом легче продавливается грязевая пленка и восстанавливается контакт с дорожным покрытием, а на легком грунте происходит непосредственное зацепление выступов рисунка за грунт.

Повышенное давление воздуха в шине уменьшает ее опорную поверхность, вследствие чего удельное давление возрастает на­столько, что при трогании с места и при торможении может произойти разрушение резины и сцепление колес с дорогой уменьшается.

Таким образом, величина коэффициента сцепления зависит от многих условий и может изменяться в довольно значительных пределах. Так как много дорожно-транспортных происшествий происходит из-за плохого сцепления, то водители должны уметь приблизительно оценивать величину коэффициента сцепления и выбирать скорость движения и приемы управления в соответствии с ним.



При движении автомобиль преодолевает сопротивление воздуха, которое складывается из нескольких сопротивлений:
  • лобового сопротивле­ния (около 55—60% всего сопротивления воздуха)
  • создаваемого выступающими частями—подножками автобуса или автомобиля, крыльями (12—18%)
  • возникающего при прохождении воздуха через радиатор и подкапотное пространство (10—15%) и др.

Передней частью автомобиля воздух сжимается и раздвигает­ся, в то время как в задней части автомобиля создается разреже­ние, которое вызывает образование завихрений.

Сила сопротивления воздуха зависит от величины лобовой, поверхности автомобиля, его формы, а также от скорости движе­ния. Лобовую площадь грузового автомобиля определяют как произведение колеи (расстояние между шинами) на высоту авто­мобиля. Сила сопротивления воздуха возрастает пропорционально квадрату скорости движения автомобиля (если скорость возра­стает в 2 раза, то сопротивление воздуха увеличивается в 4 раза).

Для улучшения обтекаемости и уменьшения сопротивления воздуха ветровое стекло автомобиля располагают наклонно, а вы­ступающие детали (фары, крылья, ручки дверей) устанавливают заподлицо с внешними очертаниями кузова. У грузовых автомоби­лей можно уменьшить силу сопротивления воздуха, закрыв грузо­вую платформу брезентом, натянутым между крышей кабины и задним бортом.



На каждое колесо ав­томобиля постоянно действует вертикальная нагрузка, которая вызывает вертикальную реакцию дороги. При движении автомобиля на него действует сила сопротивления качению, которая возникает вследствие деформации шин и дороги и трения шин о дорогу.

Сила сопротивления качению равна произведению полного веса автомобиля на коэффициент сопротивления качению шин, который зависит от давления воздуха в шинах и качества дорожного покрытия. Вот- некоторые значения коэффициента сопротивления качению шин:

  • для асфальтобетонного покрытия— 0,014—0,020
  • для гравийного покрытия—0,02—0,025
  • для песка—0,1—0,3


Автомобильная дорога состоит из чередующихся между собой подъемов и спусков и редко имеет горизонтальные участки большой длины.

При движении на подъем автомобиль испытывает дополнитель­ное сопротивление, которое зависит от угла наклона дороги к гори­зонту. Сопротивление подъему тем больше, чем больше вес автомобиля и угол наклона дороги. При подъезде к подъему необходимо правильно оценить возможности преодоления подъема. Если подъем непродолжительный, его преодолевают с разгоном автомобиля перед подъемом. Если подъем продолжительный, его преодолевают на пониженной передаче, переключившись на нее у начала подъема.

При движении автомобиля на спуске сила сопротивления подъему направлена в сторону движения и является движущей силой.



Часть тяговой силы при разгоне затрачивается на ускорение вращающихся масс, главным образом маховика коленчатого вала двигателя и колес автомобиля. Для того чтобы автомобиль начал двигаться с определенной скоростью, ему необходимо преодолеть силу сопротивления разгону, равную произведению массы автомобиля на ускорение. При разгоне автомобиля сила сопротивления разгону направлена в сторону, об­ратную движению. При торможении автомобиля и замедлении его движения эта сила направлена в сторону движения автомобиля. Бывают случаи, когда при резком разгоне груз или пассажиры падают из открытого кузова, с сидений мотоцикла, а при резком торможении пассажиры ударяются о лобовое стекло или о перед­ний борт автомобиля. Для того чтобы таких случаев не было, необходимо, плавно увеличивая частоту вращения коленчатого вала двигателя, преодолевать силу сопротивления разгону и плавно осу­ществлять торможение автомобиля.


На автомобиль, как и на любое другое тело, действует сила тяжести, направленная вертикально вниз. Центром тяжести автомобиля называют такую точку автомобиля, от которой вес автомобиля распределяется равномерно во всех направлениях. У автомобиля центр тяжести располагается между передней и задней осью на высоте около 0,6 м для легковых и 0,7—1,0 м для гру­зовых. Чем ниже расположен центр тяжести, тем устойчивее авто­мобиль против опрокидывания. При загрузке автомобиля грузом центр тяжести поднимается у легковых автомобилей примерно на 0,3—0,4 м, а у грузовых на 0,5 м и более в зависимости от рода груза. При неравномерном укладывании груза центр тяжести может также сместиться вперед, назад или в сторону, при этом будут нарушаться устойчивость автомобиля и легкость управления.


Вперед Надежность автомобиля и ее основные характеристики Назад Камера заднего вида

Туризм и автопутешествия - Клуб 402KM

Туризм и автопутешествия - Клуб 402KM Урок 3. Учимся маневрировать
Прислано admin 15.02.2006 17:42

Что надо знать об автомобиле

Специалисты различают активную, пассивную, после аварийную и экологическую безопасность автомобиля и среды движения. Последние три вида безопасности в основном зависят от конструктивных мероприятий, в то время как активная безопасность, под которой понимают мероприятия по предотвращению возникновения ДТП, во многом зависит от человеческого фактора. Для краткости мы остановимся лишь на тех элементах активной безопасности автомобиля, которые должен учитывать водитель в своей деятельности.

Силы, действующие на автомобиль. При движении автомобиль преодолевает силы сопротивления качению, воздуха, подъема, инерции, а при движении на повороте на него действует боковая сила. Проявление сил, действующих на автомобиль при движении (рис. 15), может оказаться неожиданным для неопытного водителя и привести к дорожно-транспортному происшествию. Чтобы этого избежать, необходимо научиться учитывать эти силы и рационально их использовать, а для этого нужно знать, при каких условиях они 'возникают и как действуют, а именно:
1) сила сопротивления качению возникает в результате трения шин о дорогу, их упругого деформирования, трения в подшипниках колес и др.;
2) сила сопротивления воздуха зависит от обтекаемости и лобовой площади автомобиля и резко возрастает с увеличением скорости;
3) сила сопротивления подъему препятствует силе тяги при подъеме, и она тем больше, чем круче подъем, а на
спуске, наоборот, складывается с силой тяги и дополнительно ускоряет движение автомобиля;
4) инерционные силы возникают при изменении скорости или направления движения (боковая сила), они препятствуют разгону и торможению автомобиля, а на повороте стремятся сместить его в противоположную центру поворота сторону.

Трогание и движение автомобиля по дороге возможны только при условии, что сила тяги, развиваемая двигателем и приложенная в месте контакта колес с дорогой, превышает суммарные силы сопротивления, действующие на автомобиль. При этом обязательным условием является достаточное сцепление колес автомобиля, особенно ведущих, с поверхностью дороги, иначе они будут буксовать. Сила сцепления зависит от массы, приходящейся на колесо, от состояния покрытия дороги, давления воздуха в шинах и рисунка протектора. Если прекратить приложение силы тяги, то на горизонтальной дороге автомобиль под действием сил сопротивления постепенно остановится.

Автомобиль может быть остановлен с помощью тормозной системы. Эффективность торможения зависит от конструкции тормозов, от величины тормозного момента, состояния шин и дороги. Тормоза современных автомобилей могут развивать момент, намного превышающий силы сцепления колес с дорогой. Поэтому в практике наблюдается юз, когда колеса автомобиля блокируются и скользят по дороге, не вращаясь. При этом из-за сильного нагрева резины ухудшается сцепление колес с дорогой и удлиняется тормозной путь до 50%. Кроме того, автомобиль может потерять управление. Поэтому надо учиться тормозить без блокировки колес. На современных автомобилях устанавливаются регуляторы тормозных сил, препятствующие возникновению блокировки колес.

Для оценки влияния состояния дороги на силу сцепления служит коэффициент сцепления, который зависит от вида покрытия дороги и от его состояния. Мокрая, грязная дорога уменьшает величину коэффициента, а следовательно, и силу сцепления примерно наполовину. Уменьшение коэффициента сцепления колес с дорогой наблюдается также при увеличении скорости движения. При пониженном коэффициенте сцепления резко возрастает путь, затрачиваемый автомобилем на торможение. Различают тормозной и остановочный путь (рис. 16).

Последний определяется с момента обнаружения опасности до полной остановки автомобиля, а тормозной путь отсчитывается от момента включения тормозной системы до полной остановки и зависит в основном от конструкции тормозов. Длина остановочного пути во многом зависит от водителя, так как в него входит путь, проходимый автомобилем за время реакции водителя, которое в зависимости от сложности ситуации и особенностей водителя колеблется в среднем от 0,2 до 1,2 с. При этом тормозной путь только из-за различного времени реакции может отличаться почти на 17 м при начальной скорости 60 км/ч, а путь, проходимый автомобилем за время реакции водителя, может составлять почти половину всего остановочного пути. Поэтому водитель, зная места вероятного появления опасности (остановка общественного транспорта, проезд детских учреждений, пересечений, мест с ограниченным обзором и т. д.), заранее переносит ногу на педаль тормоза. При реальном появлении опасности он сразу же нажимает на педаль тормоза, затрачивая 0,2—0,3 с. Остановочный путь при скорости 60 км/ч на сухом асфальтированном покрытии составляет около 37 м, на мокром —60м, на обледенелой дороге — 152 м. Это должен учитывать водитель при выборе безопасной скорости движения в зависимости от состояния дороги.

Если управляемые колеса автомобиля повернуть, то на автомобиль начинает действовать боковая сила, стремящаяся сместить его от центра поворота. Водитель обычно сразу ощущает это, у автомобиля появляется боковой крен, и его отклоняет в противоположную сторону. Если боковая сила превышает силы бокового сцепления с дорогой, то автомобиль начинает скользить вбок (заднеприводный — заносить), увеличивая радиус поворота. Поэтому он может не вписаться в поворот, съехать с дороги и даже опрокинуться.

Действие боковой силы зависит от радиуса поворота и скорости движения автомобиля. Чем радиус поворота больше, тем ее действие меньше. Поэтому опытный водитель стремится максимально увеличить радиус поворота, используя всю ширину полосы движения, но не выезжая на полосу встречного движения. Скорость движения на повороте изменяет боковую силу в квадратичной зависимости: если скорость увеличить в 2 раза, действие боковой силы возрастет в 4 раза. Поэтому снижение скорости перед входом в поворот является обязательным условием его безопасного прохождения, за исключением дорог, где скорость лучше увеличить. Тогда действующая боковая сила сильнее прижмет автомобиль к полотну дороги.

Устойчивое (без заноса) движение на повороте зависит также от состояния шин и дороги, силы бокового сцепления колес с дорогой, от особенностей привода на ведущие колеса (заднеприводные, переднеприводные, полноприводные) и от расположения груза. Занос и опрокидывание возникают скорее на скользкой дороге у заднеприводного автомобиля с грузом, значительно выступающим
за боковые борта. Наиболее устойчивы к заносу полноприводные и переднеприводные автомобили.

Явление увода. При движении на повороте вследствие боковой эластичности шин происходит некоторый снос автомобиля (без проскальзывания) в сторону, противоположную повороту рулевого колеса. Явление увода также может возникнуть под действием сильных порывов ветра. Чем выше скорость движения на повороте, тем больше увод. Это явление имеет в определенных условиях серьезное значение для безопасности движения, и водитель должен уметь его учитывать. Если водитель не сумеет компенсировать боковой увод соответствующим поворотом руля, то при правом повороте его вынесет на полосу встречного движения, а при левом повороте — утянет на обочину. Боковой увод из-за воздействия ветра обычно компенсируют соответствующим поворотом рулевого колеса. Поэтому при въезде в зону затишья нужно уменьшить угол поворота рулевого колеса, чтобы избежать резкого изменения направления движения.

Управляемость и устойчивость. Под управляемостью понимают способность автомобиля сохранять или изменять направление движения точно в соответствии с приложенными воздействиями. Для сохранения прямолинейного движения управляемые колеса автомобиля и ось подвески устанавливаются под некоторыми углами, что обеспечивает стабилизацию передних колес (возврат в нейтральное положение) при случайных отклонениях после выхода из поворота.
Под устойчивостью понимают способность автомобиля противостоять заносу (боковому скольжению) и опрокидыванию. Более вероятно нарушение поперечной устойчивости, возникающее вследствие действия боковых сил и поперечной составляющей силы тяжести.
Устойчивость движущегося автомобиля зависит от многих факторов: массы автомобиля, высоты его центра тяжести, ширины колеи, базы размера шин, их конструкции и состояния; радиусов кривизны дороги и состояния ее поверхности, скорости и направления движения; умения управлять автомобилем и др.
Установлено, что, чем выше расположен центр тяжести автомобиля и чем уже колея и база, тем выше вероятность опрокидывания на косогоре или подъеме. Оно наступает, когда вектор силы тяжести проходит через точку контакта колеса с дорогой.
Наличие груза в кузове, особенно крупногабаритного, увеличивает высоту центра тяжести, снижая тем самым устойчивость.
На повороте существенное влияние на устойчивость оказывает также скорость поворота управляемых колес. Резкий их поворот чаще всего приводит к опрокидыванию автомобиля. Движение по косогору увеличивает вероятность опрокидывания из-за возможного смещения груза и пассажиров.
Автомобили в зависимости от конструкции различаются по так называемой поворачиваемости, т. е. они по разному ведут себя при движении на повороте. Большинство заднеприводных автомобилей имеет недостаточную поворачиваемость, т. е. стремятся перейти на больший радиус поворота, поэтому приходится дополнительно поворачивать рулевое колесо, чтобы автомобиль следовал на закруглении заданному направлению. Однако некоторые конструкции автомобилей, наоборот, на повороте стремятся перейти на дугу меньшего радиуса, поэтому приходится понемногу возвращать руль обратно. Сложнее управлять автомобилем с избыточной поворачиваемостью, так как он более склонен к заносу.
На управляемость автомобиля определенное влияние оказывают некоторые эксплуатационные факторы. Например, снижение давления воздуха в шинах высокого давления увеличивает угол увода, а в широкопрофильных — уменьшает. Радиальные шины лучше противостоят уводу, чем диагональные. Поэтому при установке, к примеру, сзади радиальных шин, а впереди диагональных недостаточная поворачиваемость автомобиля увеличивается, и наоборот.
Повышение нагрузки на ось уменьшает величину увода колес, поэтому опытные водители проходят поворот с небольшим ускорением. Это приводит к увеличению нагрузки на заднюю ось, повышается сцепление задних колес с дорогой, автомобиль более устойчив на поворотах. Тормозить же на повороте не следует, резко возрастает опасность заноса.
Скользкое покрытие ухудшает управляемость автомобилем с задним приводом, переднеприводные и полноприводные автомобили менее чувствительны к изменению коэффициента сцепления.
Под маневренностью понимается способность автомобиля выполнять разворот на возможно малой площади. Маневренность автомобиля зависит от его габаритных размеров, величины колесной базы, ширины колеи, предельных углов поворота передних колес. Основной параметр, характеризующий маневренность автомобиля, — его минимальный радиус поворота. Легковые автомобили обладают лучшей маневренностью (радиус поворота меньше 6 м) по сравнению с грузовыми и требуют гораздо меньше площади для маневрирования и разворотов. Автопоезда, наоборот, требуют больше места для маневрирования, чем одиночные автомобили.
Проходимость автомобиля — это его конструктивные свойства, позволяющие ему работать в тяжелых дорожных условиях и вне дорог. У автомобилей повышенной проходимости обычно все оси ведущие, кроме того, они имеют увеличенный дорожный просвет (клиренс). Динамические свойства. Для обеспечения безопасности движения, кроме хороших тормозных качеств, нужна и хорошая динамика разгона автомобиля (приемистость). Чем выше возможная максимальная скорость, тем лучше и динамика разгона автомобиля. Эти показатели зависят в основном от удельной мощности двигателя, т. е. мощности, приходящейся на единицу массы автомобиля. Чем выше удельная мощность, тем лучше динамические показатели.
Приемистость автомобиля играет особо важную роль при совершении обгона. Этот показатель входит в технические характеристики легкового автомобиля. Она оценивается временем разгона с места до 100 км/ч. У современных отечественных легковых автомобилей это время составляет 15 с (ВАЗ-2108), у грузовых автомобилей динамика разгона ухудшается по мере роста грузоподъемности.
Обзорность и информативность автомобиля. Обзорность с места водителя ограничивается конструктивными особенностями кабины и кузова автомобиля. Широкие стойки кузова, большой угол наклона лобового и заднего стекол уменьшают обзор и ухудшают активную безопасность автомобиля. Наличие высокого кузова или полуприцепа у грузового автомобиля резко ухудшает задний обзор автомобиля. Для увеличения обзора устанавливают панорамные (без поперечной стойки) стекла, подбирают оптимальные углы наклона стекол и капота, оборудуют автомобиль зеркалами заднего вида. Стойки кузова и его элементы могут ограничивать обзор, образовывать «слепые» зоны (рис. 17).
Хорошей передней обзорностью обладают грузовые автомобили с кабиной, расположенной над двигателем (МАЗ, КамАЗ). Обзорность — неизменяемое конструктивное качество каждой модели автомобиля, однако она может ухудшаться в непогоду из-за неработающей щетки стеклоочистителя, налипания снега, грязи и т. п. Так как основную информацию о среде движения водитель получает через органы зрения, обзорность автомобиля играет важную роль в обеспечении безопасности движения.
Для того чтобы намерения водителя были понятны другим участникам движения, он пользуется средствами сигнализации. Среди световых приборов сигнализации имеются указатели поворотов, передние и задние габаритные фонари (подфарники), стоп-сигналы. Все транспортные средства для лучшей видимости в темное время имеют отражатели света: сзади — красные, на боковых сторонах — оранжевые, на передней части прицепов и полуприцепов — белого цвета. Они также оборудуются фонарем для освещения заднего номерного знака.
На всех автомобилях устанавливаются фары дальнего и ближнего света, могут быть установлены также противотуманные фары и фары заднего хода. Свет всех фар может быть белый или желтят.
Общая цель оборудования указанными приборами — повысить безопасность автомобиля.
Кроме указанных традиционных приборов, на некоторых зарубежных автомобилях устанавливаются радары, сигнализирующие водителю об опасном сокращении дистанции между автомобилями, а также навигационное оборудование, позволяющее водителю точно определять свое местонахождение на местности. Представляет удобство выпускаемый в Канаде ультразвуковой прибор, предотвращающий наезды на объекты при движении задним ходом путем подачи водителю звукового сигнала при опасном приближении. Установленный на автопоезде прибор позволяет подъехать задним ходом к краю погрузочной платформы на расстояние 25 мм без помощи посторонних лиц или зеркала заднего вида. Кроме обычных средств внутренней информативности автомобиля (контрольно-измерительные приборы), многие автомобили оборудуются сигнализаторами аварийного падения давления, отказа тормозных контуров, состояния шин, тормозных и рулевого механизма, закрытия дверей автомобиля и др. Помимо удобств, такие приборы дополнительно повышают активную безопасность.

Приемы маневрирования

Техника прохождения поворотов. Она различается в зависимости от угла поворота дороги (ее кривизны). Однако независимо от геометрии и других особенностей - конкретных закруглений дороги можно сформулировать наиболее общие правила их прохождения.
1. На любом закруглении дороги автомобиль начинает испытывать на себе действие боковой силы, которая стремится сдвинуть его в противоположную повороту сторону. Эта сила тем больше, чем выше скорость движения по кривой и меньше ее радиус (пропорциональна квадрату скорости и обратно пропорциональна радиусу поворота).
2. За счет упругости подвески и сил бокового сцепления шин с дорогой автомобиль может двигаться на повороте без бокового скольжения. Однако даже небольшого превышения скорости достаточно, чтобы нарушилось силовое равновесие и автомобиль заскользил на повороте вбок, увеличивая радиус траектории движения. Правильный выбор скорости движения на повороте — основа его безопасного прохождения.
3. Необходимо дополнительно снижать скорость перед закруглением, если мал радиус поворота (крутой), покрытие разбитое или скользкое, отсутствует вираж, закрыт обзор зоны поворота, высоко расположен груз в кузове или в багажнике на крыше автомобиля.
4. Дополнительно снизить воздействие боковой силы на повороте можно, искусственно увеличивая радиус поворота и спрямляя траекторию движения, максимально используя ширину своей полосы движения и двигаясь по ее внешней кромке. Ни в коем случае нельзя захватывать полосу встречного движения, иначе может произойти лобовое столкновение. На входе в поворот и выходе из него автомобиль должен находиться у внешней границы полосы движения.
5. Снижать скорость и переходить на более низкую передачу надо заблаговременно, до входа в поворот, когда управляемые колеса еще не повернуты. Тормозить, выключать сцепление и переключать передачи, резко увеличивать подачу топлива на повороте опасно. На закруглении надо двигаться в натяг, т. е. чуть-чуть увеличив открытие дросселей, — это улучшает устойчивость машины, рулевое колесо держать двумя руками.

На рис. 18 показано, как можно максимально использовать ширину полосы движения на повороте, спрямляя траекторию движения и снижая тем самым воздействие боковой силы.

Общие закономерности управления автомобилем на повороте следующие:
чем круче поворот (меньше радиус закругления), тем больше необходимо снижать скорость до входа в него и смещать автомобиль к внешней кромке полосы движения на входе и к внутренней на выходе;
при повороте трассы на угол 90° и более требуется до входа в него перейти на пониженную передачу, а при малых радиусах поворота (25 м и менее) рулевое колесо поворачивать скоростным методом на боковом секторе его со окрестным хватом.

В городских условиях (рис. 19) при выполнении правых и левых поворотов водитель должен уступить дорогу пешеходам, переходящим проезжую часть дороги, на которую он поворачивает, а также велосипедистам, пересекающим эту проезжую часть по велосипедной дорожке. Кроме того, при выполнении левого поворота или разворота водитель должен уступить ' дорогу транспортным средствам, движущимся со встречного направления прямо или направо.
Водитель также обязан предусмотреть достаточный интервал между задним правым колесом и бордюром, чтобы при повороте не наехать на тротуар или не выехать на полосу встречного движения.
Бели для изменения направления движения необходимо повернуть рулевое колесо на несколько оборотов, рекомендуется использовать окрестный хват.

Движение задним ходом. Здесь имеются существенные особенности из-за ограничений в обзоре и неудобства наблюдения за дорогой. Прежде чем выполнить этот сложный маневр, надо убедиться, что путь за автомобилем свободен, а дорога не имеет опасных дефектов. Не надейтесь в этом случае на зеркала заднего вида - опасность может оказаться в «слепой» зоне. Лучше обойти автомобиль сзади (особенно после стоянки) и лично убедиться в безопасности движения задним ходом. 

При движении задним ходом важно, чтобы рука находилась на верхней части рулевого колеса. Это позволяет наиболее точно контролировать движение задним ходом. Левая нога постоянно находится на педали сцепления, правая — на педали дросселей. Двигаться надо медленно, поддерживая малую скорость пробуксовкой сцепления (частично нажатием педали). Для полной остановки автомобиля следует нажать педаль тормоза.
При маневрировании задним ходом автомобиль поворачивает в том направлении, в каком вы вращаете рулевое колесо. Однако при повернутой назад голове у начинающих водителей нарушается ориентация. Если автомобиль начинает отклоняться от необходимой траектории, они теряются и совершают неправильный поворот рулевого колеса. Поэтому надо приучить себя двигаться задним ходом на малой скорости и не стесняться остановиться и повторить маневр, если автомобиль не вписывается.
Самое главное при движении задним ходом — необходимость контроля не только задней части автомобиля, но и крайних точек левого (при повороте направо) и правого (при повороте налево) крыла.
При поворотах задним ходом передняя часть автомобиля движется по большому радиусу. Причем чем больше передний свес автомобиля, тем больше радиус (рис. 20). Поэтому если переднее колесо вписалось, это не означает, что крыло автомобиля не заденет препятствие. Контролируйте окружающую обстановку путем быстрого перевода взгляда во всех направлениях, не оставляя без внимания ни одной невидимой зоны.
Разворот автомобиля. Это очень ответственный и опасный маневр. Самое главное здесь — выбрать безопасный момент и место для его выполнения. Никто не должен обгонять вас слева, а дорога должна хорошо просматриваться в обоих направлениях. Перед троганием надо оценить обстановку во всех направлениях. На зеркала заднего вида при развороте лучше не полагаться, а проконтролировать обстановку поворотом головы назад. При ограниченной видимости опытные водители даже приоткрывают дверь для более надежного контроля обстановки сзади.

По технике выполнения наиболее сложен разворот на узкой дороге (рис. 21). Особенность его в том, что в положении II, не доезжая примерно 2 м до бордюра, водитель на малой скорости как можно больше поворачивает рулевое колесо в противоположную сторону, как бы подготавливая автомобиль к последующему повороту задним ходом. Многие не делают этого, в результате приходится затрачивать больше движений вперед-назад для разворотов на узкой дороге. Другой распространенной ошибкой водителей является поворот колес на месте. Это вызывает повышенный износ рулевого механизма и шин.

Заезд на стоянку. Этот маневр в условиях стесненности современных городов требует хорошо развитого чувства габарита и техники маневрирования автомобилем на ограниченной площади.

Самый простой случай — вдоль тротуара достаточно места (рис. 22). Старайтесь не подгонять передние колеса  вплотную к бордюру, пусть останется зазор 30—40 см. Тогда в условиях стесненности можно будет повернуть колеса для последующего выезда. Опытные водители припарковывают автомобиль так, что передние колеса остаются повернутыми влево. При этом облегчается последующий выезд, а кроме того, правое колесо, упершись в бордюр, служит дополнительным тормозом на уклонах во избежание скатывания автомобиля назад.

Часто приходится заезжать на стоянку между автомобилями под прямым углом передним и задним ходом (рис. 23), причем второй способ удобнее использовать при ограниченном пространстве слева, так как он требует меньше площади для выполнения данного маневра. Перед заездом оцените интервал между автомобилями — он должен быть примерно на 2 м шире вашего автомобиля, иначе открывание дверей будет ограничено да и выезд станет трудней. 

При заезде задним ходом водитель направляет автомобиль вперед и останавливает его так, чтобы задний бампер его оказался где-то на уровне середины капота объезжаемого автомобиля, а интервал составлял не менее 1,5 м. Затем включает заднюю передачу и медленно начинает движение, быстро поворачивая рулевое колесо справа до упора. Голова повернута вправо назад, водитель следит за прохождением правой стороны автомобиля. Как только задняя часть автомобиля войдет в промежуток между стоящими транспортными средствами, водитель поворачивает голову налево и уточняет, не заденет ли левое крыло стоящий слева автомобиль. Затем, контролируя попеременно интервалы слева-справа, возвращает рулевое колесо в нейтральное положение так, чтобы автомобиль остановился параллельно стоящим транспортным средствам. Если интервалы оказались разными, лучше подать автомобиль вперед, подкорректировать его положение рулевым колесом и снова подать назад.

Намного легче устанавливать автомобиль на стоянку под углом к тротуару (рис. 24). На стоянку вдоль тротуара можно заезжать двумя способами (рис. 25): передним и задним ходом. Второй способ используют, когда расстояние между стоящими автомобилями минимально, но не меньше, чем полторы длины кузова вашего автомобиля (для легковых машин — около 6 м).

Перед выполнением заезда передним ходом водитель оставляет справа интервал не менее 1 м и начинает поворачивать рулевое колесо вправо, следя за тем, чтобы не задеть задним правым крылом или бампером своего автомобиля переднюю часть объезжаемого транспортного средства. 

При выполнении заезда задним ходом надо проехать вперед, остановив автомобиль параллельно объезжаемой машине с интервалом 0,5—0,6 м. Тронувшись, быстро поворачиваем рулевое колесо вправо до упора, не упуская из виду правую сторону автомобиля. В положении II рулевое колесо переводят в крайнее левое положение, при
этом необходимо следить за прохождением правого переднего крыла около заднего бампера объезжаемого автомобиля. Если правое крыло вашего автомобиля беспрепятственно прошло, можно быстро возвратить рулевое колесо в нейтральное положение, установив автомобиль вдоль тротуара. Подавая машину вперед-назад, выравнять промежутки между передним и задним автомобилями и затормозить свой, включив заднюю передачу после остановки двигателя. Четкость заезда задним ходом между стоящими автомобилями зависит в основном от умения быстро возвращать рулевое колесо из крайнего правого в левое положение, при этом не упуская из виду правое крыло автомобиля. Данный прием заезда на стоянку в условиях дефицита площади является наиболее предпочтительным.
Управление переднеприводными автомобилями. В последние годы в автомобилестроении наметились тенденции к переходу на переднеприводные автомобили. Эти машины обладают рядом преимуществ по сравнению с классической компоновкой. Прежде всего они более экономичны, имеют меньшую массу, более устойчивы, в салоне нет тоннеля для карданного вала, следовательно, меньше шум и вибрация, выше ездовой комфорт.
Благодаря тому что крутящий момент в переднеприводном автомобиле передается на передние управляемые колеса, они более устойчивы на дороге, особенно на скользких прямолинейных участках. Машина идет за передней осью, словно нитка за иголкой, у нее высокая курсовая устойчивость. На переднеприводных отечественных автомобилях устанавливается реечное рулевое управление: оно более надежно, имеет меньший по сравнению с червяком-роликом люфт. Кроме того, при повороте рулевого колеса из одного крайнего положения в другое требуется меньше физических усилий. На поворотах, особенно на очень скользких, у переднеприводного автомобиля может проявиться характерная для таких машин недостаточная поворачиваемость: автомобиль как бы стремится ехать по большему радиусу, чем задает ему рулем водитель. При этом если в повороте на гололедице резко увеличить подачу топлива и сильно повернуть рулевое колесо, автомобиль может и вовсе пойти прямо.

У переднеприводного автомобиля при резком ускорении на повороте рулевое колесо сильнее стремится возвратиться к нейтральному положению, чем у заднеприводного автомобиля. Поэтому в таких обстоятельствах следует особенно крепко удерживать руль. В остальных режимах движения самовозврат рулевого колеса не отличается от остальных автомобилей.

Если вы превысили скорость входа в поворот, то может начаться занос передней оси (рис. 26, а), автомобиль как бы не вписывается в закругление. В этих случаях поможет некоторое уменьшение подачи топлива. Однако если делать это слишком резко, может начаться занос задней оси особенно на обледенелом спуске (рис. 26, 6). Хотя это случается крайне редко, именно поэтому важно помнить, что уменьшение подачи топлива и переход при этом на низшую передачу усугубят занос. Выправлять автомобиль нужно не уменьшая, а по возможности чуть увеличивая подачу топлива и в основном с помощью рулевого колеса. То же самое надо делать при заносе на прямой (рис. 26, в).
Торможение переднеприводного автомобиля не имеет существенных особенностей: при самых неблагоприятных условиях, разных коэффициентах сцепления левых и правых колес машина устойчива, все время сохраняет прямолинейное движение. Автомобиль более устойчив, чем заднеприводный, к воздействию бокового ветра, поэтому при разъезде на узкой дороге с крупногабаритными транспортными средствами практически не ощущается отклонения автомобиля от заданной траектории движения.
На прямых участках дорог управление переднеприводным автомобилем не отличается от обычных. Лишь на очень крутых и скользких подъемах может возникнуть пробуксовывание передних ведущих колес. В таких крайних случаях уклоны обычно преодолевают задним ходом, что позволяет улучшить сцепление ведущих колес с дорогой.

Буксирование прицепов

В последние годы на наших дорогах заметно прибавилось легковых автомобилей с прицепами, все чаще встречаются автомобили, буксирующие прицеп-дачу. Управление такими автомобилями имеет ряд особенностей.

Прежде всего необходимо учитывать, что автомобиль с прицепом при движении ведет себя иначе, чем обычный одиночный. Поэтому первая задача водителя состоит в изменении стереотипа поведения при езде с прицепом и отношения к ней. Нужно приучить себя тщательно соединять прицеп с автомобилем и периодически проверять надежность сцепки в пути, делая для этого кратковременные остановки. Перед поездкой необходимо проверить равномерность давления в шинах, повысить давление в задних шинах автомобиля на 0,2—0,4 кто/см2 по сравнению с обычным, установить необходимое одинаковое давление в шинах прицепа. Иначе, кроме повышенного износа шин, будет ощущаться неустойчивое движение автомобиля и прицепа. Если буксируется прицеп-дача, необходима установка по обеим сторонам автомобиля зеркал заднего вида.

Перед началом движения следует проверить техническое состояние указателей поворотов и стоп-сигналов. Последовательность контроля прицепа и автомобиля перед выездом и в пути показана на рис. 27. Груз в прицепе нужно по возможности размещать впереди (рис. 28), чтобы на сцепное устройство действовала дополнительная прижимающая сила. Напомним, что в открытых прицепах груз должен как можно меньше выступать над бортами, иначе на поворотах на прицеп будет воздействовать дополнительная боковая сила, которая может его опрокинуть.
Динамика движения автомобиля с прицепом значительно меняется. Он медленнее разгоняется и дольше тормозит, что объясняется возрастанием общей массы транспортного средства (до 750 кг). Отсюда вытекает тактика вождения другая, чем при управлении одиночным автомобилем: все делать с большим запасом пространства и времени. Не стоит предпринимать обгон автомобилей, двигающихся со скоростью 60 км/ч и более. Он может затянуться и создать опасные ситуации. Если все-таки производится обгон, не забывайте, что сзади вашего автомобиля еще и прицеп, возвращайтесь в свой ряд плавно, убедившись в зеркало заднего вида в безопасности.

Скорость движения автомобиля с прицепом следует уменьшить на 25% по сравнению с движением без прицепа и поддерживать ее в пределах 60—70 км/ч. Для экстренного торможения может потребоваться времени на 4 с больше, чем для одиночного автомобиля, поэтому увеличивайте дистанцию в потоке транспортных средств минимум на 15—20 м. 

Для экономии топлива не стоит двигаться на автомагистралях со скоростью выше 70 км/ч, так как уже при скорости 80 км/ч расход его возрастет примерно на 25%. Низкая и обтекаемая укладка груза в открытом прицепе, плотно обтянутом прорезиненным брезентом, также способствует экономии топлива.

Перед затяжным подъемом заранее переходить на пониженную передачу. Избегайте переключения передач на подъеме. Тормозите двигателем на спуске, не давайте разгоняться автомобилю, подталкиваемому сзади прицепом.

Оставляйте побольше интервал при разъездах на узких дорогах со встречными трайлерами и крупногабаритными автобусами: воздушный поток может повлиять на устойчивость автомобиля с прицепом. Остерегайтесь сильного бокового ветра (особенно на мостах), он может сильно ощущаться в виде бокового увода, особенно если прицеп с большой боковой парусностью.
На повороте учитывайте смещение прицепа к центру поворота (рис. 29). При правом повороте автомобиль направляют ближе к левой стороне полосы движения. Водитель поворачивает рулевое колесо в момент, когда задние колеса автомобиля окажутся примерно напротив бордюра дороги, на которую поворачивает автомобиль. В этом случае прицеп не заденет бордюр. При левом повороте автомобиль направляют ближе к правой стороне полосы движения, а рулевое колесо поворачивают при прохождении центра пересечения.
Если прицеп начинает болтаться, обязательно остановитесь и проверьте, не сместился ли груз в прицепе, давление в шинах прицепа и автомобиля, состояние подвески. Не пытайтесь увеличением скорости натянуть разболтавшийся прицеп, это только усугубит положение.
Для остановки и стоянки лучше выбирать ровные участки дорог, тщательно затормозить автомобиль (стояночный тормоз и первая передача), подложить с обеих сторон колес прицепа противооткатные упоры.

При подаче прицепа задним ходом (особенно прицепа дачи) обязательно нужно обойти прицеп сзади и убедиться в безопасности маневра. Чтобы повернуть прицеп влево, поворачивайте рулевое колесо тоже влево, и наоборот (рис. 30). После того как прицеп двинулся в нужном направлении, возвращайте рулевое колесо в противоположную сторону, контролируя движение прицепа, обернувшись назад через правое плечо.
Сформулируем кратко рекомендации по управлению автомобилем с прицепом:
при подготовке к выезду проверить состояние и надежность крепления сцепного устройства, техническое состояние указателей поворотов и стоп-сигналов прицепа, давление воздуха в шинах, расположение и крепление груза в прицепе, обзорность с помощью зеркал заднего вида;
при трогании проверить действие тормозов и поведение прицепа, отсутствие посторонних шумов, устойчивость груза;
в движении поддерживать скорость 60—70 км/ч, дистанция увеличена, контроль через зеркала за поведением прицепа, избегать обгонов, не разгоняться под уклоны, остерегаться открытых участков дороги, учитывать при поворотах смещение груза, чаще останавливаться для отдыха и осмотра прицепа, избегать ночной езды;
на остановках и стоянках выбирать по возможности места без продольных и поперечных уклонов дороги, полностью затормаживать автомобиль стояночным тормозом, включать первую (или заднюю) передачу, с обеих сторон колес прицепа обязательно устанавливать противооткатные упоры

Силы, действующие на автомобиль

В первых двух статьях нашего цикла мы много говорили о скользкой дороге и всяких неприятностях, с этим связанных. Однако, еще в самом начале мы упоминали о том, что «зимняя» дорога совсем не так кардинально отличается от «летней», как это может показаться на первый взгляд.

Дорога – не место для ошибок

Действительно, ведь автомобиль, как физический объект, и законы природы, которым он подчиняется, остаются неизменными в любое время года. Поэтому и не может существовать принципиального различия между поведением водителя на сухой дороге и на скользкой. Другое дело, что более тяжелые условия движения, как, например, зимой, ярче выявляют те ошибки, которые были всегда. Сухая дорога и умеренные скорости способны простить и сгладить многие погрешности водителя, даже грубые. И только Ее Величество Зима во всей красе показывает нам истинное положение наших водительских дел и ставит все на свои места. Скажем ей за это спасибо!

Кстати, обращали ли вы внимание на то, что подавляющее число великих раллистов мира, многократных чемпионов, выходцы из Финляндии? Это страна, которая почти не знает чистого, сухого асфальта! Это люди, которые с самого начала своей водительской и спортивной карьеры были в тяжелых условиях. Северная зима показала им, что же такое на самом деле вождение автомобиля.

Мы также можем гордиться – советская раллийная школа занимала видное место в мире. Так, что если гололед повергает вас в ужас, не стоит отчаиваться и ставить автомобиль в гараж до весны – просто пришло время всерьез задуматься над тем, как грамотно водить автомобиль.

Начнем с понимания законов физики

Предыдущие наши статьи преследовали цель, так сказать, оказать первую неотложную помощь автомобилистам, «пострадавшим» от неожиданного прихода зимы. Теперь же мы возвращаемся к корням. В первом разделе мы уже упоминали о том, что автомобиль – это тяжелый физический объект (более тонны). С любой массой нет никаких проблем до тех пор, пока она двигается прямолинейно и равномерно – вспоминайте школьную физику. Как только вы предпринимаете попытку разогнать, замедлить или повернуть тонну железа, сразу возникают трудности – сила инерции, которая изо всех сил сопротивляется вашим желаниям.

Возможность реализации любых ваших водительских замыслов практически полностью зависит от того, на что способны ваши колеса – другими частями автомобиль за дорогу не цепляется. Поэтому, для того, чтобы грамотно управлять машиной, водителю требуется четко понимать, какую работу выполняют колеса его автомобиля, и что от них можно требовать.

Колеса имеют определенный потенциал сцепления с дорогой. Этот потенциал зависит от множества параметров:

  • масса автомобиля;
  • размеры колеса;
  • давление в шине;
  • состояние шины;
  • состояние дорожного покрытия;
  • температура и т.д.

Вдаваться в глубокие технически подробности мы не будем. Просто скажем, что сцепление колеса с дорогой меняется, но в каждый конкретный момент оно имеет какую-то величину.

Предположим, что в данных условиях колесо вашего автомобиля способно выдержать силу в 10 баллов. Т.е., если сила превышает 10 баллов, колесо начинает скользить. Эту силу колесо способно выдержать, как в продольном, так и в поперечном направлении. В продольном направлении – разгон, торможение; в поперечном – поворот. Если разгон настолько интенсивный, что тяговая сила от двигателя превышает 10 баллов – колесо буксует (интенсивность разгона падает). Если торможение настолько интенсивное, что тормозная сила превышает 10 баллов – колесо блокируется (интенсивность торможения падает). Точно так же в повороте – если поворот настолько интенсивный, что боковая сила превышает 10 баллов, автомобиль соскальзывает с дороги.

Важно помнить о том, что сумма всех сил, действующих на колесо, не должна превышать наши условные 10 баллов. И если водитель начал тормозить, то он уже отнял определенную величину потенциала сцепления колеса с дорогой на торможение, соответственно, на поворот возможностей осталось меньше. Одним словом, чем интенсивнее вы разгоняетесь или тормозите, тем меньше у вас остается возможности поворачивать – колеса тратят почти весь свой потенциал сцепления с дорогой на разгон или торможение, и на поворот у них не осталось больше сил.

Понимание изложенного принципа непосредственно влияет на вашу каждодневную езду в автомобиле. Максимально интенсивный разгон, так же как и максимально интенсивное торможение, возможны только на прямой. Понятно почему – колеса тратят последние силы на то, чтобы разгонять или тормозить автомобиль, и если в этот момент вы начнете поворачивать, добавляется боковая сила, которая играет роль последней капли в переполненной чаше – автомобиль начинает соскальзывать с дороги.

Справедлив и обратный случай – в интенсивном повороте не осталось возможности тормозить или разгоняться. Мы вплотную подошли к пониманию наиболее рационального, грамотного и безопасного стиля езды.

Воспользуйтесь советами профессионалов

Старайтесь завершить торможение до поворота. Это позволит вам двигаться в самом повороте с ровным газом – ничто не будет мешать колесам «сосредоточиться» на борьбе с боковыми силами. И на выходе из поворота, по мере возврата рулевого колеса в нейтральное положение, вы сможете все больше и больше ускоряться.

Запомните это золотое правило прохождения любых поворотов – поменьше скорость на входе (в начале поворота), зато побольше на выходе (в конце поворота). Даже если вы очень спешите, не поддавайтесь искушению влететь в поворот на полном ходу. Такая ошибка приведет к тому, что вы будете интенсивно тормозить на дуге поворота, а это крайне нежелательно, т.к. вы заставите колеса вашего автомобиля буквально «разрываться» на два фронта – торможение и поворот.

В результате, можно просто превысить возможности колес цепляться за дорогу и вылететь с нее на обочину, соседнюю полосу, встречную… Даже если вам удастся остаться на дороге, все равно весь поворот вы будете бороться с автомобилем, и в конце выедете с дрожащими руками на минимальной скорости. Страшно, опасно и скорость прохождения поворота маленькая.

Намного рациональнее перед поворотом затормозить до заведомо умеренной скорости (в зависимости от условий движения), аккуратно и спокойно направить автомобиль по дуге, убедиться в том, что ваши расчеты верны, и автомобиль превосходно держится за дорогу, а вот тогда, на выходе из поворота, когда колеса возвращаются в прямолинейное положение, давите на газ сколько угодно. Надежно, безопасно, комфортно, и максимально быстро!

Краткая информация для активных водителей – первым приезжает не тот, кто пережил больше страха, создал много визга и чудом остался на дороге, а тот, кто думал и действовал спокойно и мудро.

Думайте и готовьтесь к поворотам заранее. Поворот – это целый комплекс мер: вам нужно успеть снизить скорость, выбрать более подходящую передачу, увидеть оптимальную траекторию движения, подхватить руль поудобнее и только тогда поворачивать.

На всех указанных элементах мы еще остановимся подробнее в дальнейшем. Тем не менее, понятно, что некая подготовка к повороту имеется всегда. Начинайте ее заранее – лучше подготовиться раньше и потом плавно разгоняться, чем опоздать и, свалив все действия в кучу, судорожно пытаться что-то предпринять в последний момент. Даже если каждое из действий отнимает у вас только мгновение, их сумма представляет собой пусть короткое, но время.

Заложите это время в свой план, чтобы успеть до поворота.

Оценивайте ситуацию и действуйте на опережение

Мы заговорили о планировании своих действий заранее. Это одно из основных умений профессионала – это то, что отличает грамотного водителя от неграмотного. Многие начинающие водители думают, что мастерство профессионала заключается в умении мгновенно выполнять какие-то действия. Это не так.

Неопытный водитель, как правило, смотрит «себе под капот» и все время решает текущие задачи, буквально натыкаясь на них каждый раз. Опытный водитель смотрит далеко вперед и поэтому он может позволить себе действовать спокойно, т.к. он все видит заранее и может спокойно подготовиться.

Именно отсутствие необходимости в резких, экстренных действиях – главный гарант надежного, безопасного и быстрого движения. Поступайте предусмотрительно и мудро за рулем, результат будет превосходным – удовольствие без последствий!

Вопрос 39. Силы, действующие на автомобиль при повороте.

Движение автомобиля при его повороте сопровождается изменением его положения относительно неподвижной системы координат. Это движение связано с изменением как кинематических, так и динамических (силовых) параметров движения. В целом движение на повороте может быть описано следующими характеристиками:

1) силы инерции, действующие на автомобиль при повороте Р .

В общем случае силы инерции могут быть представлены в виде продольной составляющей Р и поперечной составляющей Р в системе координат связанной с автомобилем:

Р = m (j - V ) и Р = m ( V + d V /dt)

Причем, положительное направление Р противоположно направлению движения автомобиля, а положительное направление Р - направление от центра поворота.

При отсутствии увода и с учетом угла поворота , как основного задающего параметра эти силы могут быть представлены в следующем виде:

Р = m (j - V b /L) и Р = m ( V + V b /L + j b /L )

При этом составляющая Р может быть представлена в виде трех слагаемых:

Р = m V = m V /R – проекция центробежной силы на поперечную ось.

Р = m V b /L – сила, возникающая в результате изменения угла поворота управляемых колес и изменения улов увода. При отсутствии увода эта ситла положительна при входе в поворот и отрицательна при выходе. При больших углах увода эта сила может быть отрицательна при входе в поворот и положительна при выходе.

Р = m j b /L - сила, возникающая в результате изменения скорости движения автомобиля на повороте. При отсутствии увода она положительна при ускоренном движении и отрицательна при замедленном. При небольших и больших уг лах увода эта сила может быть положительной и в процессе замедления.

2) реакции дороги R и R .

 

 

В общем случае: R = (Р b + J )/Lи R = (Р a - J )/L

где: J -момент инерции автомобиля относительно вертикальной оси Z, проходящей через его центр масс.

Учитывая, что J = m , где: ab,подставляя выражения дляР и получим, без учета увода:

R = m (V /R + V + j )иR = m V /R

Для установившегося кругового движения:R = m V /RиR = m V /R.

Принято называть удельной боковой силой отношение боковой силы, действующей на оси, к нагрузке, приходящейся на колеса этой оси.

При установившемся круговом движении = . При неустановившемся движении . Так, при малых углах увода, при входе в поворот или ускоренном движении , а при выходе из поворота или замедлении .

С точки зрения обеспечения устойчивости движения более желательным является выполнение условия .

3) продольные реакции R и R .

Продольные реакции на ведомых колесах R при криволинейном движении остаются практически такими же, как и при прямолинейном движении.

Для нахождения продольной реакции на ведущих колесах R используют уравнение движения в направлении продольной оси, откуда:

R = Р + R + R + P

Уравнение силового баланса при криволинейном движении можно записать так: Р = P + P + Р + Р + Р + Р ,

где:

Р - сила, возникающая в результате изменения кинетической энергии вращательного движения автомобиля. При входе в поворот и при разгоне кинетическая энергия вращательного движения автомобиля увеличивается за счет энергии, подводимой к ведущим колесам от двигателя, а при выходе из поворота и при снижении скорости энергия уменьшается, что приводит к снижению необходимой тяговой силы.

Р -сила сопротивления движению, возникающая в результате качения колес на повороте с уводом. Энергия, затрачиваемая на увод, теряется безвозвратно.

Р = G /K

где:K =K K L /( K a + K b )– приведенный к-т сопротивления уводу всех колес автомобиля.

4) нормальные реакции R на колесах автомобиля.

При криволинейном движении автомобиля нормальные реакции существенно отличаются от тех же реакций при прямолинейном движении. В результате действия инерционных сил и моментов в поперечной плоскости, нормальные реакции перераспределяются по бортам. В тех случаях, когда нужно найти реакции, действующие на каждом из колес, даже у двуосного автомобиля задача оказывается статически неопределимой и реакции могут быть найдены приближенно.

НА ВИРАЖЕ ДОРОГИ - Уроки вождения для начинающих

При движении на автомобиль действуют всевозможные силы, различные по величине и направлению – сила тяжести и сила реакции грунта, сила тяги и сопротивления качению колес, сила инерции, сила сопротивления воздуха и т.д.

На вираже дороги к существующим силам добавляется еще и центробежная сила. Именно она заставляет машины опрокидываться и "вылетать" на обочину.

Центробежная сила

Если взять теннисный мячик, привязать к нему резинку и раскручивать над головой, то по мере увеличения скорости вращения резинка будет растягиваться все больше и больше. Это работает центробежная сила. Она стремится порвать резинку и отбросить мячик подальше от Вас (от центра поворота).

С автомобилем происходит то же самое. Центробежная сила на вираже дороги пытается "отбросить" автомобиль от центра поворота на обочину. И зачастую это ей удается!

К счастью, вестибулярный аппарат человека прекрасно воспринимает радиальные ускорения. Прислушиваясь к своим ощущениям, водитель в состоянии определить критическую скорость движения на повороте, превышение которой может привести к боковому скольжению или опрокидыванию автомобиля.

Вместе с тем, Вы должны знать и учитывать то, что центробежная сила находится в квадратичной зависимости от скорости движения! Увеличение скорости в 2 раза приводит к увеличению центробежной силы в 4 раза!

Следовательно, если Вы хотите существенно уменьшить центробежную силу, то во время прохождения поворота Вам следует хотя бы немного снизить скорость движения. И наоборот, чтобы перевернуться, достаточно лишь немного прибавить "газу", и центробежная сила быстро вырастает до той величины, которая позволяет ей "выбросить" машину на обочину.

Экспериментируя с критической скоростью на вираже дороги, нельзя забывать о траектории движения. Выбирать траекторию прохождения поворота следует с учетом возможного смещения, то есть немного ближе к центру поворота, чтобы у Вас оставался некоторый запас расстояния до обочины (рис. 61). Если центробежная сила достигнет опасной величины и Вам не захочется переворачиваться, то Вы всегда сможете ослабить эту силу, сместившись чуть дальше от центра поворота.

Рис. 61. Смещение автомобиля на повороте

Центр тяжести

Как Вы думаете, какой автомобиль будет более устойчивым против опрокидывания на повороте – груженый или порожний?

Сомневаетесь в ответе? Тогда представьте себе такую картину. В крутой поворот на большой скорости входят две машины – одна с огромным холодильником на крыше (рис. 62 б), другая вообще без верхнего багажника (рис. 62 а). В какой машине Вам будет легче перевернуться?

Правильно, в той, что с холодильником. Вот видите, даже не находясь за рулем, Вы уже можете находить правильные решения. Для этого надо лишь представить себе ситуацию и прислушаться к своим ощущениям.

Рис. 62. Центр тяжести легкового автомобиля: а) без груза; б) с грузом

А как доказать, что груженый автомобиль менее устойчив против опрокидывания по сравнению с порожним?

Да очень просто. Центробежная сила всегда имеет точку приложения, и точкой этой является центр тяжести автомобиля.

У порожнего легкового автомобиля центр тяжести находится где-то между передними сиденьями на уровне пола салона (рис. 62 а). В машине с пассажирами суммарный центр тяжести хоть и немного, но все же будет выше.

А если на крышу машины и в правду водрузить нечто типа холодильника? Тогда центр тяжести переместится вверх от днища кузова на значительное расстояние и окажется намного выше, чем у порожнего автомобиля (рис. 62 б).

Дальше остается вспомнить школьные опыты на уроках начальной физики либо просто поиграть со спичечным коробком. Попробуйте уронить вертикально стоящий коробок, толкая его спичкой в узкое ребро внизу, по центру и в самом верху. Очень быстро Вы убедитесь в том, что: Чем выше точка приложения усилия, тем легче уронить предмет.

Поскольку точкой приложения центробежной силы является центр тяжести предмета, то, применительно к машине на вираже дороги, приходим к следующему выводу: Чем выше расположен центр тяжести автомобиля, тем легче его опрокинуть.

Теперь давайте сделаем окончательные выводы по этой главе:

  • Выбирая траекторию движения при входе в поворот, следует учитывать центробежную силу, способную сместить автомобиль в сторону от центра поворота.
  • С увеличением скорости движения на повороте центробежная сила увеличивается пропорционально квадрату скорости.
  • Центр тяжести груженого автомобиля располагается выше, чем у автомобиля без груза и пассажиров.
  • Вероятность опрокидывания груженого автомобиля на повороте значительно выше, чем у автомобиля без груза и пассажиров.
вернуться к оглавлению "Уроки вождения"

Динамика поворота. Силы, действующие на управляемые колеса

Рассмотрим случай, когда ведущими являются колеса задней оси. Касательная сила тяги задних колес передается на остов автомобиля в виде равнодействующейРк, направленной вперед вдоль оси машины (рис. 10).

Рис.10. Схема сил, действующих на управляемые колеса заднеприводного автомобиля.

Эта сила передается на передний мост и передние колеса. В пятне контакта передних колес с дорогой возникают реакции. Равнодействующая этих реакций Rкравна толкающей силеРк.

Составляющая Рfтолкающей силыРкзатрачивается на преодоление силы сопротивления качению колес. СилаРfзависит от угла поворота колесα. Из рис. 10 видно, что при одинаковой толкающей силеРксоставляющаяРf (Рf=Рк · cosα) меньше при более крутом повороте.

Известно, что сила сопротивления качению колеса, повернутого под углом к направлению движения, повышается с увеличением угла его поворота, а активная сила Рf, толкающая колесо, уменьшается. Следовательно, баланс сил и скорость поступательного движения колеса можно сохранить на повороте (оставив её такой же, как при прямолинейном движении) только за счет увеличения касательной силы тягиРкна ведущих колесах, то есть путем повышения момента двигателя без перехода на пониженную передачу.

Поворот возможен только в том случае, когда сцепление управляемых колес с почвой больше толкающего усилия:

G1φ > Рк,

где G1- вертикальная нагрузка, действующая на управляемые колеса;

φ- коэффициент сцепления колес с опорной поверхностью дороги.

Учитывая, что Ркf/cosα(рис.8), можно записать:

φ > Рf/ G1cosα или:

φcosα >f , (2)

где f– коэффициент сопротивления качению колеса.

Из этого выражения видно, что поворот автомобиля может быть осуществлен только в том случае, если коэффициент сопротивления качению меньше произведению коэффициента сцепления на косинус угла поворота колес. Если сцепление колес с дорогой плохое и величина f больше этого произведения, то управляемые колеса будут двигаться юзом и поворот не может быть реализован, машина теряет управляемость. На скользкой дороге коэффициентыφиfблизки между собой, вследствие чего управляемость автомобиля снижается.

Ведущие колеса – передние управляемые.В этом случае поворачивающий момент в тяговом режиме работы создается силами тяги передних управляемых колес (рис.11).

Условие осуществления поворота автомобиля с передними ведущими колесами (по аналогии с рассмотренным выше случаем) будет иметь вид:

G1φ > Рк .

Разделив обе части неравенства на силу тяжести, приходящуюся на переднюю ось, получим:

φ > Рк /G1илиφ > f.

Если сопоставить это выражение с неравенством (2), то можно сделать вывод, что устойчивость по сцеплению с дорогой автомобиля с передними ведущими колесами в сравнении с автомобилем, имеющим задние ведущие колеса, выше и не зависит от радиуса (угла) поворота. У переднеприводного автомобиля не нарушается на повороте баланс сил толкающей силы Рки сопротивления качениюРf, как это имеет место у заднеприводного автомобиля. Заметим, что эти примеры рассмотрены без учета инерционных сил. Влияние этих сил на управляемость автомобиля будет отрицательным в обоих случаях.

Рис.11. Схема сил, действующих на управляемые колеса переднеприводного автомобиля.

Из рис.10 видно, что движение заднеприводной машины характеризуется толкающим режимом работы задней оси по отношению к передней. Для переднеприводного автомобиля (рис.11) тянущий режим обеспечивается передней осью. Из теории регулирования известно, что тянущие системы более устойчивы.

Почему торможение во время поворота может вызвать занос автомобиля - x-engineer.org

Вы могли слышать во время первых уроков вождения, что не рекомендуется сильно тормозить во время поворота. И это правильно, лучше перед поворотом тормозить, притормозить, а рулить только на всю длину поворота.

Чтобы понять, что происходит, давайте посмотрим на силы , действующие на тормозное колесо .

Изображение: Силы колес при торможении

где:

v w [м / с] - линейная скорость колеса
M B [Нм] - тормозной момент (момент)
G w [Н] - масса автомобиля, действующая на колесо
F z, w [Н] - сила реакции на дорогу (нормальная), действующая на колесо
F x, w [Н] - кузов автомобиля продольная сила, толкающая колесо
X w [Н] - сила трения колеса, пытающаяся остановить колесо

Когда водитель тормозит, инерция транспортного средства все еще пытается толкнуть колесо вперед. С другой стороны, трение между шиной и дорогой пытается удержать колесо на месте. Если сила трения больше, чем сила толкания транспортного средства, колесо замедлится и остановится.

Сила трения между колесом и дорогой зависит от двух факторов:

  • нормальная нагрузка (вес автомобиля)
  • коэффициент трения ( μ )
\ [X_w = \ mu \ cdot F_ {z , w} \]

Согласно третьему закону Ньютона , для каждой силы воздействия существует равная и противоположная сила реакции.Это означает, что нормальная сила реакции в пятне контакта равна весу автомобиля, действующему на колесо.

\ [F_ {z, w} = G_w \]

Теперь мы можем вычислить силу трения (торможения) в пятне контакта, как функцию веса транспортного средства.

\ [X_w = \ mu \ cdot G_w \]

Имейте в виду, что это максимальная сила трения , которая может быть применена. Если водитель тормозит, тормозное усилие может быть в пределах от 0 до X w .

Давайте посчитаем, какова максимальная сила трения или масса автомобиля 2000 кг.Коэффициент трения непостоянен, он зависит от пробуксовки колес и типа дороги. Чтобы упростить расчет, мы примем постоянный коэффициент трения покоя со значением 0,9 .

\ [\ begin {уравнение *} \ begin {split}
X_w & = \ mu \ cdot G_w = \ mu \ cdot \ frac {m} {4} \ cdot g \\
X_w & = 0.9 \ cdot \ frac {2000} {4} \ cdot 9.81 \\
X_w & = 4414 \ text {N}
\ end {split} \ end {уравнение *} \]

Мы также предположили, что масса транспортного средства, действующего на колесо, равна четверти (1/4) от общей массы.На самом деле все немного по-другому, потому что во время торможения автомобиль немного поворачивается вокруг боковой оси Y, и больше веса переносится на переднюю ось. Во время торможения вес автомобиля неравномерно распределяется между передней и задней осью.

Для лучшего понимания нарисуем круг вокруг колеса. Круг называется Kamm circle и представляет максимальную общую силу трения, которая может быть приложена в пятне контакта.

Изображение: круг Камма (продольная сила трения)

Если водитель тормозит только по прямой линии, вся доступная сила трения будет использована в продольном направлении X w , чтобы замедлить транспортное средство.Если тормозное усилие превышает этот предел, колесо блокируется и буксует.

\ [X_w = \ mu \ cdot G_w \]

Давайте посмотрим, что происходит, когда водитель поворачивает только во время поворота без какого-либо торможения.

Изображение: круг Камма (поперечная сила трения)

Как вы можете видеть, вся доступная сила трения используется боковой силой для управления транспортным средством. Боковая сила Y w противодействует центробежной силе, и транспортное средство меняет направление. Колесо не будет проскальзывать до тех пор, пока поперечная сила будет действовать в пределах круга Камма.2} = \ mu \ cdot G_w \]

Имейте в виду, что X w и Y w - это максимальные продольные и поперечные силы, которые могут передаваться.

В этой ситуации транспортное средство может занести , если выполняется одно из следующих условий:

  • тормозная сила колеса выше максимальной продольной силы трения ( X w )
  • центробежная сила транспортного средства (которая увеличивается со скоростью) выше, чем сумма поперечных колесных сил ( Y w )

Поскольку как продольные, так и поперечные силы должны делить общую максимальную силу трения ( F w ), легче достичь предела пробуксовки колес.Если выполняется одно из двух условий, водитель может потерять контроль над транспортным средством.

К счастью, большинство современных автомобилей имеют электронные системы контроля устойчивости , которые реагируют на эту ситуацию, перераспределяя усилия на колесах и тем самым предотвращая занос автомобиля.

Разгон и торможение

2D модель твердого тела

Представьте себе автомобиль, стоящий на земле, как показано на рисунке. ниже. Мы возьмем всю машину с колесами как одиночное твердое тело.Ясно, что это неточно (колеса не может повернуться), но он все еще полезный.

Начнем с неподвижной машины, сидящей на Дорога. Гравитация действует вниз через центр масс, в то время как на колеса действуют силы реакции вверх и соответствующие равные и противоположные силы направлены вниз на земля. Поскольку автомобиль не ускоряется, общая силы на машине уравновешены, как мы видим на свободное тело диаграмма.

Когда водитель нажимает на газ педали, это приводит к тому, что автомобиль толкает назад дорога, создавая чистую поступательную силу на ведущие колеса ( задние колеса для нашей машины), и машина разгоняется до крейсерская скорость. Здесь мы включаем воздух сопротивление, но пренебрежение качением сопротивление, а при движении с постоянной скоростью движущая сила точно уравновешивает силу сопротивления воздуха сопротивление. Когда водитель нажимает на педаль тормоза, машина толкает дорогу, чтобы замедлить вниз, давая обратные силы на оба колеса и вызывая автомобиль должен замедлиться до остановки.

ускорять тормозить диаграмма свободного тела составные части анимация

Повторите ускорение / торможение выполнить цикл несколько раз, показывая свободное тело диаграмма. Обратите внимание на горизонтальные и вертикальные силы. дороги на колесах автомобиля.Также просмотрите силы как в вектор компоненты и как векторы полной силы.

Вертикальные силы дороги на автомобиль всегда должны уравновесить гравитационную силу, но мы видим, что распределение между передними и задними колесами изменяется по мере изменения автомобиль ускоряется и замедляется. Это потому, что горизонтальные движущие и тормозные силы ниже центра массы и произвести момент. Автомобиль не вращается, так что этому моменту надо противодействовать землей силы. Направления силы означают, что задние колеса принимают больший вес при разгоне, в то время как передние колеса принимают больший вес при торможении.

Физика в автомобильной промышленности

На заре автомобилестроения автомобиль представлял собой повозку без лошади. Первые автомобили были разработаны без учета аэродинамики, центра масс или многих функций безопасности, которые мы считаем само собой разумеющимся в современных автомобилях.С тех пор, как первые автомобили стали доступны в начале этого века, автомобильные инженеры внесли ряд изменений, которые улучшили управляемость, скорость и живучесть. В 1909 году Генри Форд продал первую из многих 22-сильных Model T, сегодня, почти 100 лет спустя; множество автопроизводителей предлагают суперкары мощностью 300 лошадиных сил, а также доступные и практичные автомобили для повседневного водителя. Сегодня в автомобильной промышленности наше понимание физики постоянно улучшает нашу способность создавать более дешевые, безопасные и приятные для потребителей автомобили.

ПРОИЗВОДИТЕЛЬНОСТЬ


Скорость:

Когда вы думаете об автомобилях с высокими характеристиками, скорость часто является атрибутом, который приходит на ум, но какие факторы на самом деле влияют на скорость автомобиля и какие препятствия автопроизводителям приходится преодолевать? Сила сопротивления и мощность в лошадиных силах - это наиболее важные факторы, влияющие на скорость спортивного автомобиля. Дизайнер может сделать автомобиль быстрее, построив двигатель большего размера, например Lamborghini 2000 года с двигателем мощностью 575 л.с., но они ничего не могут сделать, чтобы избавиться от силы сопротивления.Это становится проблемой, потому что сила сопротивления увеличивается пропорционально квадрату скорости, поэтому чем быстрее движется автомобиль, тем выше силы, препятствующие движению. 2, В формуле сопротивления область, обращенная к силе сопротивления, является единственным реальным инструментом, который проектировщики должны изменить, по сути, плотность воздуха и коэффициент трения, которые установлены и не сильно меняют скорость, с другой стороны, часто меняется в течение всего срока службы автомобиля, но в целях тестирования постоянно.Это оставляет площадь поперечного сечения, которую дизайнеры могут настраивать. Это часто уменьшается за счет опускания линии крыши и отклонения всех поверхностей кузова от встречной силы сопротивления. Ярким примером этого могут быть автомобили с рекордом наземной скорости, такие как Spirit of America (http://www.spiritofamerica.com/), которые могут разогнаться до 800 миль в час. Как видите, Spirit of America - это не что иное, как реактивный самолет без крыльев, и почти все поверхности повернуты назад, чтобы минимизировать силу сопротивления, действующую на корпус.

Мощность:
Мощность в лошадиных силах - это сила, которую двигатель может приложить к автомобилю за заданный промежуток времени. Это мера мощности, которая измеряется в Джоулях в секунду или ваттах. Уравнение для мгновенной мощности: P = FV для объекта, движущегося по прямой линии. Кроме того, F = MA, поэтому P = MAV с результатом в ваттах. Чтобы найти мощность, эту формулу нужно разделить на 746, потому что в одной лошадиной силе 746 Вт.

Эта формула является причиной того, что двигатель может быть рассчитан на определенную мощность в лошадиных силах, несмотря на то, что он установлен на нескольких автомобилях с различной массой. Вы можете подумать, что двигатель, снятый с тяжелого автомобиля и помещенный в легкий автомобиль, может производить больше лошадиных сил, на самом деле, поскольку A = F / M, ускорение будет увеличиваться с той же скоростью, что и масса, в результате чего мощность в лошадиных силах будет постоянной. .

Обработка:
Размещение двигателя - еще одно важное соображение при проектировании горячего автомобиля. Лучшая конфигурация - это так называемая "среднемоторная" конфигурация, при которой двигатель расположен как можно ближе к центру автомобиля. Это хорошо, потому что двигатель имеет тенденцию быть центром масс автомобиля, и силы действуют на центр масс. Если у вас автомобиль с центром масс спереди или сзади, силы, действующие в этой точке, будут более успешно разрушать сцепление шин с дорогой, так как сила должна будет преодолеть только трение двух шин, а не четыре.Например, при повороте автомобиля на повороте на него действует ряд сил. Трение, действующее на шины в виде центростремительной силы, заставляет автомобиль двигаться по кругу, в то время как импульс автомобиля, который является силой, которая пытается ехать по прямой, противодействует центростремительной силе. Сумма этих сил должна быть одинаковой, иначе шины начнут скользить. Если Cm для автомобиля находится близко к центру автомобиля, импульс должен будет противодействовать силам трения на всех четырех шинах. С другой стороны, если Cm превышает задние колеса, импульс должен будет только разрушить силу трения двух задних шин.Таким образом, у автомобиля со средним расположением двигателя меньше шансов проскользнуть в поворот, что делает такой автомобиль более устойчивым и безопасным, чем автомобиль с передним или задним расположением двигателя.

Экономика

В последние несколько лет автопроизводители искали способы сделать автомобили более дешевыми и доступными для владения. Лучший способ добиться этого - уменьшить размер двигателя, сохранив при этом производительность и комфорт на уровне, требуемом потребителями. Это можно сделать несколькими способами: улучшить сам двигатель, позволить меньшей силовой установке выполнять такой же объем работы, лучше спроектировать кузов, чтобы для удержания транспортного средства в движении требовалось меньше усилий, и уменьшить общий вес двигателя. автомобиль, поэтому требуется меньше усилий для его перемещения.

КПД двигателя:
Специальные металлы, используемые в новых двигателях, можно понять с точки зрения физики, например, когда такие детали, как толкатели и поршни, сделаны из легкого материала, мы можем думать о деталях с точки зрения импульса. Импульс P равен массе, умноженной на скорость. Когда вес детали уменьшается, импульсная сила, необходимая для изменения количества движения детали, уменьшается. Таким образом, более легкая часть потребует меньшего усилия для перемещения, энергия, потраченная на запуск двигателя, теперь может быть использована для управления транспортным средством.2 Предполагая, что V и A постоянны, обратите внимание, что происходит, когда C коэффициент трения уменьшается. Общая сила сопротивления уменьшается, а это означает, что автомобиль с низкой силой сопротивления сможет ускоряться и двигаться быстрее, чем автомобиль с высокой силой сопротивления. Это означает, что для управления таким автомобилем требуется двигатель меньшего размера, что означает экономию бензина для владельца и более «экологичный» и более эффективный автомобиль. Таким образом, сила лобового сопротивления важна не только для фанатов скорости и адреналиновых наркоманов, настоящих автомобилей, управляемых реальными людьми, которые используют практические знания о силе сопротивления для создания более эффективных и дешевых автомобилей, которые по-прежнему ездят так же хорошо, как бензобаки с квадратными кузовами.Единственная проблема, с точки зрения покупателя, заключается в том, что многие конструкторы автомобилей стали рабски зависимыми от показателей низкого сопротивления, что многие автомобили в конечном итоге выглядят как слизняки или лосось, и независимо от того, насколько эффективен автомобиль, уродливая машина все еще остается уродливая машина.

Вес автомобиля:
Как и в случае с деталями внутри двигателя, когда весь автомобиль становится легче, за счет использования более легких материалов или более совершенной конструкции, требуется меньшее усилие для перемещения автомобиля. Это основано на F = MA или, точнее, A = F / M, так что по мере уменьшения массы автомобиля ускорение увеличивается или требуется меньшая сила для ускорения более легкого автомобиля.

Вывод:
Раньше автомобили проектировались с безрассудным пренебрежением к физике; Ранние автомобили были квадратными и плохо рассчитывались на высоких скоростях. Маленькие тяжелые двигатели толкали квадратные контейнеры по дороге с угрожающей скоростью, поглощая бензин. Позже, в 50-х и 60-х годах, дизайнеры создали красивые автомобили, но даже эти гладкие, современные машины не были спроектированы так хорошо, как могло бы быть с точки зрения физики. Сегодня, вооруженные знаниями физики, автомобильные инженеры могут проектировать автомобили, которые лучше всего снижают лобовое сопротивление, увеличивают мощность в лошадиных силах, увеличивают ускорение и безопасность.Это означает более низкую стоимость владения и лучшую производительность для потребителя. Однако на пути к автомобильной нирване есть несколько препятствий. Во-первых, было бы неплохо снизить коэффициент трения кузова автомобиля до нуля, снизить силу сопротивления до нуля, и в этом случае скорость автомобиля будет зависеть только от мощности двигателя. С другой стороны, дизайнеры хотели бы увеличить трение между шинами и дорогой, чтобы обеспечить лучшую остановку и более безопасное прохождение поворотов, к сожалению, до шин с бесконечным трением еще далеко, и даже если бы они были доступны, нагрузки на пассажиры были бы слишком высокими.Еще одним камнем преткновения является низкий КПД бензинового двигателя, который использует примерно 15% мощности, производимой для приведения в движение автомобиля. В заключение, автомобильная промышленность прошла долгий путь с тех пор, как первый двигатель был установлен в тележку, но до идеального автомобиля еще далеко, и у нас еще есть много лет работы с физикой, чтобы улучшить способ, которым наши автомобили работают.

Используемые переменные:

  • M = Масса
  • r = Rho.которая представляет собой плотность воздуха.
  • В = скорость
  • C = постоянный коэффициент трения.
  • A = ускорение
  • а = площадь
  • Cm = центр масс

Источники:

  • Физика для ученых и инженеров: 3-е издание, Serway, Raymond. Паб: Издательство Saunders College, 1990.

Изображения из:

  • http://www.spiritofamerica.com/
  • http: // lamborghini.itg.net/
  • http://www.fordvehicles.com/
  • http://www.us.porsche.com/
Дизайн веб-страницы Мэтью Силл
Для получения дополнительной информации: свяжитесь со мной

Передача поперечной и продольной нагрузки - Как отрегулировать и настроить - Секреты подвески

Существуют два основных типа передачи нагрузки; передача поперечной нагрузки и передача продольной нагрузки. В этой статье мы рассмотрим основные уравнения для обоих, чтобы дать представление о том, что такое каждое из них и как оно работает динамически.

Передача боковой нагрузки

Боковая передача нагрузки происходит во время поворота и представляет собой смещение массы между колесами из-за центробежной силы и поперечного ускорения. На схеме ниже показан типичный сценарий прохождения поворотов.

При повороте автомобиля создается сила, называемая центробежной силой. Эта сила действует против поперечного ускорения, создаваемого сцеплением шин, известного как силы поворота шины. На приведенной выше диаграмме показан автомобиль, поворачивающий направо.

На диаграмме силы поворота, создаваемые шинами, являются результатом поперечного ускорения (ay). Единицы измерения «ay» выражаются в м / сек², но для целей расчетов и упрощения уравнений нам необходимо, чтобы они были в единицах g. Поэтому приведенное ниже уравнение можно использовать для преобразования этого значения. Где «Ay» - это поперечное ускорение в силе перегрузки.

Еще одним преимуществом ускорения с точки зрения силы перегрузки является то, что его можно напрямую соотнести с записью данных из сессий на трассе, которые фиксируют силу поворота.Поэтому, если у вас есть какие-либо ранее зарегистрированные данные или целевая сила перегрузки, генерируемая за определенным углом, то эту цифру можно использовать напрямую.

По уравнению

Где:

  • F = Сила
  • м = Масса
  • a = ускорение

Мы можем связать наш сценарий с уравнением силы в терминах центробежной силы на поворотах, которая равна:

Где:

  • Вт = Общая масса автомобиля
  • Ay = Боковое ускорение в g

Поскольку центробежная сила всегда действует в направлении, противоположном боковому ускорению, уравнение для центробежной силы принимает следующий вид:

Прежде всего, мы должны рассмотреть внутреннюю часть шины, используя следующее уравнение момента:

Где:

  • WL = статическая масса на левом колесе (кг)
  • т = Ширина колеи (м)
  • Вт = Общая масса автомобиля (кг)
  • Ay = боковое ускорение в G
  • h = Высота центра тяжести (м)

Мы можем упростить и сжать это уравнение, чтобы получить:

Это можно упростить еще раз, чтобы получить поперечную передачу нагрузки, выраженную как долю от общей массы транспортного средства:

Например, автомобиль на повороте 0.9g с высотой центра тяжести 0,6 м и шириной колеи 1,6 м даст следующее:

Таким образом, поперечная нагрузка на этот автомобиль составляет 33,75% от общей массы автомобиля. Таким образом, если предположить, что рассматриваемая машина имеет равное разделение массы на правое и левое колеса в неподвижном состоянии, это приведет к:

и

Таким образом, автомобиль, настроенный, как указано выше, со статической массой 1000 кг, теперь имеет следующие значения массы слева и справа при прохождении поворотов:

и

Если левая и правая статические массы отличаются друг от друга, вычислите процент от общей массы, присутствующей на каждом колесе, а затем вычтите и добавьте процент LLT, как и раньше.Приведенное ниже уравнение можно использовать для расчета массы с каждой стороны в процентах.

Если общая масса вашего автомобиля составляет 1000 кг, при этом 585 кг на правом колесе и 415 кг на левом колесе, тогда:

и

Процентное значение LLT теперь можно вычесть из правого процента и добавить к левому проценту для сценария правого угла в этом примере.

Этот процесс не рассчитывает, как нагрузка распределяется по всем четырем колесам, а вместо этого показывает общую передаваемую нагрузку.Нагрузка на отдельные колеса зависит от более сложных факторов и будет рассмотрена в статье, посвященной расчету идеальной жесткости пружины.

Передача продольной нагрузки

Когда автомобиль ускоряется или тормозится, создается сила реакции, аналогичная центробежной силе, возникающей при прохождении поворота. Эта сила реакции равна «WAx». Продольное ускорение снова выражается в перегрузочной силе, аналогичной передаче поперечной нагрузки. Значение силы перегрузки - «Ax». Если у вас есть ускорение в метрах в секунду в квадрате, то приведенное ниже уравнение можно использовать для преобразования его в единицы g.

Если продольное ускорение вызвано ускорением, то это положительное значение. Если это вызвано торможением, то ускорению следует присвоить отрицательный знак.

На приведенной ниже диаграмме показано ускорение автомобиля, которое будет использоваться в исходном уравнении для расчета передачи нагрузки спереди назад. Предполагается, что центр тяжести находится на центральной линии ширины колеи.

Взглянув на переднее колесо, мы можем составить следующее уравнение:

Где:

  • ΔWx = Увеличение нисходящей нагрузки на заднюю ось и, следовательно, уменьшение нагрузки на переднюю ось.Или при торможении - это уменьшение нагрузки на заднюю ось и увеличение нагрузки на переднюю ось в кг.
  • L = Колесная база автомобиля в метрах
  • h = высота центра тяжести от земли в метрах
  • Вт = Общая масса автомобиля в кг
  • Ax = продольное ускорение в силе g.

Это уравнение можно реорганизовать, чтобы получить только передачу нагрузки:

Так с центром тяжести высотой 0,6 м и колесной базой 2.7м, массой 1000кг и ускорением 1G получаем:

Таким образом, мы получаем передачу массы 222,22 кг с передних колес на задние.

В некоторых системах подвески передача поперечной нагрузки может привести к значительному изменению высоты движения спереди и сзади, когда автомобиль садится на корточки при ускорении или ныряет при торможении. Изменение дорожного просвета происходит из-за геометрии подвески, известной как геометрия анти-клевка, антиподъема и антиприседания.

Комплексная передача продольной нагрузки

В случае, если ваш центр тяжести не находится точно в центре ширины колеи, колеса на той же стороне, на которую смещен центр тяжести, будут принимать на себя большую часть массопереноса, чем другая сторона.В этом случае мы можем рассчитать индивидуальную нагрузку на колесо в каждом углу с помощью нескольких простых уравнений и коэффициента «Сх».

На схеме ниже показано положение центра тяжести автомобиля на виде сверху с небольшим смещением в сторону от автомобиля.

Расстояние смещения обозначается как e ’’. Если смещение центра тяжести смещено вправо, это число является положительным значением; если COG смещен влево, то это число отрицательное значение.Это очень важно для приведенных ниже расчетов. Прежде всего, мы должны создать коэффициент для использования в приведенных ниже уравнениях, известный как коэффициент смещения. Если у вас разная ширина передней и задней колеи, то нужно создать одно соотношение для передних колес, а другое - для задних колес.

Где:

  • e = Переднее смещение
  • e ’’ = Расстояние смещения центра тяжести от центральной линии в метрах
  • t = Ширина передней колеи в метрах

И:

Где:

  • e = передаточное отношение заднего смещения
  • e ’’ = Расстояние смещения центра тяжести от центральной линии в метрах
  • т = Ширина задней колеи в метрах

Коэффициенты «Сх», сгенерированные для каждого колеса, теперь становятся:

Передача продольной нагрузки для каждого колеса теперь может быть рассчитана с помощью следующих уравнений.В каждом уравнении продольное ускорение Ax - положительное значение, если автомобиль ускоряется, и отрицательное значение, если автомобиль тормозит.

Где:

  • W1 относится к переднему правому колесу
  • W2 относится к переднему левому колесу
  • W3 относится к заднему правому колесу
  • W4 относится к заднему левому колесу.

Как это:

Нравится Загрузка ...

IRJET-Запрошенная вами страница не найдена на нашем сайте

IRJET приглашает статьи из различных инженерных и технологических дисциплин для Тома 8, выпуск 4 (апрель-2021)

Отправить сейчас


IRJET Vol-8 Выпуск 4, апрель 2021 г. Публикация продолжается...

Обзор статей


IRJET получил «Импакт-фактор научного журнала: 7,529» за 2020 год.

Проверить здесь


IRJET получил сертификат регистрации ISO 9001: 2008 для своей системы управления качеством.


IRJET приглашает исследователей различных инженерных и технологических и научных дисциплин для Тома 8, выпуск 4 (апрель-2021 г.)

Отправить сейчас


IRJET Vol-8, выпуск 4, апрель 2021 г. Публикация продолжается...

Обзор статей


IRJET получил «Импакт-фактор научного журнала: 7,529» за 2020 год.

Проверить здесь


IRJET получил сертификат регистрации ISO 9001: 2008 для своей системы управления качеством.


IRJET приглашает исследователей различных инженерных и технологических и научных дисциплин для Тома 8, выпуск 4 (апрель-2021 г.)

Отправить сейчас


IRJET Vol-8, выпуск 4, апрель 2021 г. Публикация продолжается...

Обзор статей


IRJET получил «Импакт-фактор научного журнала: 7,529» за 2020 год.

Проверить здесь


IRJET получил сертификат регистрации ISO 9001: 2008 для своей системы управления качеством.


IRJET приглашает исследователей различных инженерных и технологических и научных дисциплин для Тома 8, выпуск 4 (апрель-2021 г.)

Отправить сейчас


IRJET Vol-8, выпуск 4, апрель 2021 г. Публикация продолжается...

Обзор статей


IRJET получил «Импакт-фактор научного журнала: 7,529» за 2020 год.

Проверить здесь


IRJET получил сертификат регистрации ISO 9001: 2008 для своей системы управления качеством.


IRJET приглашает исследователей различных инженерных и технологических и научных дисциплин для Тома 8, выпуск 4 (апрель-2021 г.)

Отправить сейчас


IRJET Vol-8, выпуск 4, апрель 2021 г. Публикация продолжается...

Обзор статей


IRJET получил «Импакт-фактор научного журнала: 7,529» за 2020 год.

Проверить здесь


IRJET получил сертификат регистрации ISO 9001: 2008 для своей системы управления качеством.


IRJET приглашает исследователей различных инженерных и технологических и научных дисциплин для Тома 8, выпуск 4 (апрель-2021 г.)

Отправить сейчас


IRJET Vol-8, выпуск 4, апрель 2021 г. Публикация продолжается...

Обзор статей


IRJET получил «Импакт-фактор научного журнала: 7,529» за 2020 год.

Проверить здесь


IRJET получил сертификат регистрации ISO 9001: 2008 для своей системы управления качеством.


IRJET приглашает исследователей различных инженерных и технологических и научных дисциплин для Тома 8, выпуск 4 (апрель-2021 г.)

Отправить сейчас


IRJET Vol-8, выпуск 4, апрель 2021 г. Публикация продолжается...

Обзор статей


IRJET получил «Импакт-фактор научного журнала: 7,529» за 2020 год.

Проверить здесь


IRJET получил сертификат регистрации ISO 9001: 2008 для своей системы управления качеством.


IRJET приглашает исследователей различных инженерных и технологических и научных дисциплин для Тома 8, выпуск 4 (апрель-2021 г.)

Отправить сейчас


IRJET Vol-8, выпуск 4, апрель 2021 г. Публикация продолжается...

Обзор статей


IRJET получил «Импакт-фактор научного журнала: 7,529» за 2020 год.

Проверить здесь


IRJET получил сертификат регистрации ISO 9001: 2008 для своей системы управления качеством.


Физика гонок. Часть 1: Перенос веса

От доктора Брайана Бекмана. Физика гонок

Поймите обоснование

Большинство автокроссеров и гонщиков рано осознают важность балансировки автомобиля.Научиться делать это последовательно и автоматически - одна из важнейших составляющих того, чтобы стать по-настоящему хорошим водителем. В то время как навыки балансировки автомобиля обычно преподаются в школах водителей, их обоснование обычно не объясняется должным образом. Это обоснование исходит из простой физики. Понимание физики вождения не только помогает стать лучше водителем, но и увеличивает удовольствие от вождения. Если вы знаете глубинные причины, по которым вам следует делать определенные вещи, вы лучше запомните их и быстрее продвинетесь к полной усвоению навыков.

Балансировка

Балансировка автомобиля - это управление переносом веса с помощью газа, тормозов и рулевого управления. В этой статье объясняется физика переноса веса. Вы часто слышите, как тренеры и водители говорят, что при торможении вес переносится на переднюю часть автомобиля и может вызвать чрезмерную поворачиваемость. Точно так же при ускорении вес смещается назад, вызывая недостаточную управляемость, а при прохождении поворотов вес смещается в противоположную сторону, разгружая внутренние шины. Но почему при этих маневрах смещается вес? Как можно сместить вес, если в машине все прикручено и привязано? Вкратце, причина в том, что инерция действует через центр тяжести (CG) автомобиля, который находится над землей, а силы сцепления действуют на уровне земли через пятна контакта шин.Эффект переноса веса пропорционален высоте ЦТ над землей. Более плоский автомобиль с более низким CG управляется лучше и быстрее, потому что перенос веса не такой резкий, как в высоком автомобиле.

Остальная часть этой статьи объясняет, как силы инерции и адгезии вызывают перенос веса по законам Ньютона. Статья начинается с элементов и сводится к некоторым простым уравнениям, которые можно использовать для расчета переноса веса в любом автомобиле, зная только колесную базу, высоту ЦТ, статическое распределение веса и колею или расстояние между шинами в поперечном направлении. машина.Эти цифры приводятся в инструкциях по эксплуатации и в большинстве журналистских обзоров автомобилей.

Законы Ньютона

Большинство людей помнят законы Ньютона из школьной физики. Это фундаментальные законы, которые применимы ко всем большим объектам во Вселенной, например к автомобилям. В контексте нашего гоночного приложения это:

Первый закон: автомобиль, движущийся по прямой с постоянной скоростью, будет продолжать движение до тех пор, пока на него не будет действовать внешняя сила. Единственная причина, по которой автомобиль на нейтрали не будет двигаться по инерции вечно, заключается в том, что трение, внешняя сила, постепенно замедляет автомобиль.Трение возникает от шин о землю и обтекающего автомобиль воздуха. Тенденция автомобиля продолжать движение так же, как он движется, - это инерция автомобиля, и эта тенденция сосредоточена в точке ЦТ.

Второй закон: Когда к автомобилю прилагается сила, изменение движения пропорционально силе, деленной на массу автомобиля. Этот закон выражается знаменитым уравнением F = ma, где F - сила, m - масса автомобиля, а a - ускорение или изменение движения автомобиля.Большая сила вызывает более быстрые изменения в движении, а более тяжелый автомобиль медленнее реагирует на силы. Второй закон Ньютона объясняет, почему быстрые автомобили мощные и легкие. Чем больше F и меньше m у вас есть, тем больше a вы можете получить. Третий закон: Каждой силе, действующей на автомобиль со стороны другого объекта, такого как земля, соответствует равная и противоположная сила, действующая на объект со стороны автомобиля. Когда вы нажимаете на тормоза, вы заставляете колеса толкаться вперед по земле, а земля толкается назад. Пока шины остаются на автомобиле, земля, давящая на них, замедляет автомобиль.

Анализ торможения

Перенос веса при ускорении и прохождении поворотов - всего лишь вариации на тему. Пока не будем рассматривать такие тонкости, как подвеска и прогиб шин. Эти эффекты очень важны, но второстепенны. На рисунке показан автомобиль и силы, действующие на него во время маневра торможения «один g». Один g означает, что общая тормозная сила равна весу автомобиля, скажем, в фунтах.

На этом рисунке черно-белая «круговая тарелка» в центре - это ЦТ.G - это сила тяжести, которая тянет автомобиль к центру Земли. Это вес машины; вес - это просто другое слово для обозначения силы тяжести. Это факт природы, полностью объясненный только Альбертом Эйнштейном, что гравитационные силы действуют через ЦТ объекта, как и инерция. Этот факт можно объяснить на более глубоком уровне, но такое объяснение уведет нас слишком далеко от темы переноса веса.

Lf - это подъемная сила, оказываемая землей на переднюю шину, а Lr - подъемная сила на заднюю шину.Эти подъемные силы столь же реальны, как и те, которые удерживают самолет в воздухе, и они не дают автомобилю провалиться сквозь землю к центру Земли.

Мы не часто замечаем силы, которые земля оказывает на объекты, потому что они такие обычные, но они лежат в основе динамики автомобиля. Причина в том, что величина этих сил определяет способность шины заедать, а дисбаланс между передними и задними подъемными силами приводит к недостаточной и избыточной поворачиваемости. На рисунке показаны только силы, действующие на автомобиль, но не силы, действующие на землю и ЦТ Земли.Третий закон Ньютона требует, чтобы эти равные и противоположные силы существовали, но нас интересует только то, как земля и гравитация Земли влияют на машину.

Если бы автомобиль стоял на месте или двигался по инерции, а его распределение веса было бы 50-50, то Lf было бы таким же, как Lr. Всегда бывает так, что Lf плюс Lr равняется G, весу автомобиля. Почему? Из-за первого закона Ньютона. Автомобиль не меняет своего движения в вертикальном направлении, по крайней мере, до тех пор, пока он не поднимается в воздух, поэтому общая сумма всех сил в вертикальном направлении должна быть равна нулю.G указывает вниз и противодействует сумме Lf и Lr, которые указывают вверх.

Торможение приводит к тому, что Lf становится больше Lr. Буквально «загорается задняя часть», как часто можно услышать от гонщиков. Рассмотрим на диаграмме передние и задние тормозные силы Bf и Br. Они толкают назад шины, которые толкают колеса, которые толкают детали подвески, которые толкают остальную часть автомобиля, замедляя его. Но эти силы действуют на уровне земли, а не на уровне ЦТ. Тормозные силы косвенно замедляют автомобиль, толкая его на уровне земли, в то время как инерция автомобиля «пытается» заставить его двигаться вперед как единое целое на уровне CG.

Тормозные силы создают тенденцию к вращению или крутящий момент относительно ЦТ. Представьте, что вы вытаскиваете скатерть из-под очков и канделябров. Эти предметы будут иметь тенденцию опрокидываться или поворачиваться, и эта тенденция тем больше для более высоких предметов, и тем сильнее, чем сильнее вы тянете за ткань. Тенденция вращения автомобиля при торможении обусловлена ​​идентичной физикой.
Тормозной момент действует таким образом, что автомобиль ставится на нос. Поскольку машина на самом деле не едет на носу (мы надеемся), по первому закону Ньютона этой тенденции должны противодействовать другие силы.G не может этого делать, поскольку проходит прямо через центр тяжести. Единственными силами, которые могут противодействовать этой тенденции, являются подъемные силы, и единственный способ, которым они могут это сделать, - это сделать Lf больше, чем Lr. Буквально во время торможения земля сильнее давит на передние колеса, чтобы не допустить опрокидывания автомобиля вперед.

Если у вас есть цифры ускорения в единицах ge, скажем, от G-аналитика или другого устройства, просто умножьте их на вес автомобиля, чтобы получить силы ускорения (второй закон Ньютона!).Перенос веса во время поворота можно проанализировать аналогичным образом, когда колея автомобиля заменяет колесную базу, а d всегда составляет 50% (если вы не учитываете вес водителя). Те из вас, кто имеет научное или инженерное образование, могут получить удовольствие от самостоятельного вывода этих уравнений. Уравнения для автомобиля, выполняющего комбинацию торможения и прохождения поворота, как в маневре торможения по бездорожью, намного сложнее и требуют некоторых математических уловок для получения.

Теперь вы знаете, почему происходит перенос веса.Следующая тема, которая приходит на ум, - это физика сцепления шин, которая объясняет, как перенос веса может привести к недостаточной и избыточной поворачиваемости.

Ссылка:
Д-р Брайан Бекман - Физика гонок

Разница между управляемостью и прохождением поворотов

Обработка и прохождение на поворотах часто используется для описания одних и тех же характеристик транспортного средства / водителя, но это две разные проблемы.

На поворотах

Прохождение поворотов - это величина центробежной силы, которую может создать автомобиль, измеряется в g и выражается как боковое ускорение.

Прохождение поворотов - это измерение силы, действующей на центр тяжести автомобиля. Эта сила называется боковым ускорением и измеряется в G. Чем выше G, тем больше силы может поглотить автомобиль, что, в свою очередь, означает, что водителю доступно больше мощности на повороте.

При тестировании транспортных средств большинство автомобильных журналов измеряют способность преодолевать повороты, проезжая транспортным средством по скользящей подушке, которая представляет собой круг с известным радиусом. Водитель будет увеличивать скорость транспортного средства до тех пор, пока он не сможет удерживать транспортное средство в центре радиуса.Для обеспечения точных результатов магазины оборудуют автомобили компьютерами, которые измеряют поперечное ускорение / мощность на повороте.

В качестве примера мощности на поворотах; в статье Motor Trend, у Dodge Charger в полицейском пакете было измерено, что боковое ускорение / мощность на поворотах составляет 0,84 г (высокий показатель для седана).

Обработка

Управляемость можно квалифицировать и количественно оценить как то, как автомобиль реагирует на водителя, управляемость выражает управляемость.

Управляемость определяется как то, как автомобиль реагирует на водителя, управляемость выражает управляемость и означает совместную работу автомобиля и водителя.

В недавней статье, опубликованной в публикации Car and Driver, инженеры нескольких производителей автомобилей сказали это об определении управляемости. (В скобках мои мысли / мнения)

  • Управляемость - это предсказуемость - автомобиль должен быть устойчивым до предела сцепления
    (предел сцепления такой же, как предел его силы на поворотах)
  • Управляемость - что происходит, когда автомобиль достигает предела сцепления?
    (Что делает автомобиль на пределе мощности на поворотах?)
  • Когда машина начинает терять сцепление с дорогой - сцепление не должно падать с края обрыва (не должно быть сюрпризом)
  • Управляемость - это общение между водителем и автомобилем - автомобили с хорошей управляемостью линейны.
    (Автомобили с хорошей управляемостью сообщают о приближении к пределу сцепления - хорошие водители понимают это общение - хорошие инструкторы по вождению учат своих учеников понимать общение между транспортным средством и водителем)

Все инженеры говорят одно и то же - то, что происходит с выходной мощностью транспортного средства, достигающей предела мощности на повороте или приближающейся к нему, определяет управляемость.

Автор: alexxlab

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *