12.3. Критическая скорость движения по опрокидыванию

Движение автомобиля на поворотах сопровождается действием на него силы инерции, поперечная составляющей которой (P_jу^п) создает момент М_оп = P_jу^пh_п, стремящийся оторвать внутренние колеса автомобиля от опорной поверхности и опрокинуть его на бок (рис. 61).Опрокидыванию автомобиля препятствует стабилизирующий момент, который создаётся силой тяжести (G_п) на плече (Н/2 - S_кр). При небольших скоростях движения опрокидывающий момент (М_оп) относительно невелик, поэтому автомобиль сохраняет устойчивость. Однако при увеличении скорости движения величина опрокидывающего момента может достичь такого значения, когда отрыв колес станет возможным. В этом случае автомобиль оказывается в критическом состоянии, при котором любое увеличение опрокидывающего момента приводит к его опрокидывание на бок. Скорость, при которой автотранспортное средство оказывается в таком положении, называется критической скоростью по опрокидыванию. Поставим задачу определить указанную скорость при движении автомобиля при повороте.

При наличии крена величина стабилизирующего момента равна:

М_ст = G_п(H_к/2 - S_кр) + G_н(H_к/2). (291)

Значение опрокидывающего момента М_оп выражается формулой:

М_оп = М_оп^п + М_оп^н = P_jу^п h_п + P_jу^н h_н. (292)

В момент отрыва внутренних колес от опорной поверхности, нормальные реакции R_z равны нулю. Учитывая это, составим уравнение критического состояния:

G_п(H_к/2 - S_кр) + G_н(H_к/2) = P_jу^пh_п + P_jу^нh_н. (293)

Значения сил P_jу^п и P_jу^н приближенно равны:

Р_jу^п  ; (294)

Р_jу^л  . (295)

Используя (247) и (248), выразим креновое смещение подрессоренной массы (S_кр). Подставив полученную формулу, а также формулы (294) и (295) в (293), получим квадратное уравнение. Решая его, получим искомую формулу критической скорости:

V_кр = . (296)

Если крен кузова невелик (c_ж  ), то критическая скорость движения автомобиля на повороте по опрокидыванию будет равна:

V_кр  , (297)

где h_цт - высота центра тяжести (массы) автомобиля.

13. Контрольные вопросы

13.1. Взаимодействие колеса с опорной поверхностью

1. Перечислите все радиусы колеса?

2. Что понимается под кинематическим радиусом колеса?

3. От чего зависит кинематический радиус?

4. Какие факторы влияют на кинематический радиус колеса?

5. От чего возникает перераспределение нормального давления в пятне контакта шины с опорной поверхностью при качении?

6. Что понимается под моментом сопротивления качению?

7. Что понимается под силой сопротивлению?

8. Перечислите факторы шины, влияющие на коэффициент сопротивления качению?

9. Перечислите возможные режимы качения колеса?

10. Что понимается под силой сцепления шины с дорогой?

11. Перечислите факторы, влияющие на коэффициент сцепления шины с дорогой?

13.2. Силы, действующие на автомобиль в процессе движения

1. Что общего между силами сопротивления качению и подъема?

2. Как называется и где расположена точка приложения полной аэродинамической силы?

3. Что понимается под площадью миделева сечения автомобиля?

4. Что понимается под коэффициентом обтекаемости?

5. Влияет ли температура воздуха и давление на силу аэродинамического сопротивления?

6. Чем объясняется возникновение подъемной аэродинамической силы?

7. Перечислите составляющие лобовой аэродинамической силы?

8. Что понимается под сопротивлением формы?

9. Что понимается под сопротивлением поверхностного трения?

10. Что понимается под сопротивлением внутренних потоков?

11. Что понимается под индуктируемым сопротивлением?

12. Что понимается под углом натекания воздушного потока?

13. Что понимается под углом атаки ветра?

14. Какое влияние на автомобиль оказывают аэродинамические моменты

15. Перечислите все силы сопротивления движению автомобиля?

16. В чем состоит физический смысл коэффициента учета вращающихся масс автомобиля?

17. Перечислите факторы, которые определяют приведенную силу инерции автомобиля?