Повороты автомобиля
Изменение направления движения автомобиля достигается поворачиванием передних колес влево или вправо при помощи рулевого управления.
Для того чтобы при движении автомобиля на повороте колеса его имели качение без скольжения, они должны катиться по окружностям, описанным из одного центра — центра поворота, лежащего в точке О, на линии задней оси автомобиля. В результате при повороте колеса автомобиля описывают окружности разного радиуса: передние колеса, описывают окружность большего радиуса, чем задние.
Безопасность движения на закруглениях пути (поворотах) определяется следующими условиями.
Когда автомобиль движется по окружности, возникает центростремительная сила, удерживающая автомобиль на окружности, и центробежная сила, стремящаяся отбросить автомобиль от центра вращения.
Величина центробежной силы непостоянна и зависит от массы автомобиля, радиуса поворота и скорости движения.
Чем больше масса автомобиля, тем больше его инерция, а следовательно, и центростремительная сила. Это, в свою очередь, вызывает увеличение центробежной силы, которая равна и противоположна центростремительной. Таким образом, между весом автомобиля (массой) и центробежной силой существует прямая пропорциональная зависимость. Это означает, что величина центробежной силы увеличивается во столько же раз, во сколько раз увеличивается масса. Если вес автомобиля возрастет в два раза, то и центробежная сила увеличится в два раза, и т. д.
Между центробежной силой и радиусом поворота зависимость обратно пропорциональная: при увеличении радиуса поворота величина центробежной силы уменьшается. И, наоборот, во сколько раз меньше угол поворота, во столько раз больше центробежная сила.
При увеличении скорости движения центробежная сила возрастает, но не в простой зависимости, а в квадратной, т. е. так же, как в зависимости от скорости движения возрастает тормозной путь автомобиля. Если скорость движения автомобиля возрастет в два раза, величина центробежной силы возрастет в четыре раза, при возрастании скорости в три раза центробежная сила увеличится в девять раз и т. д.
Опасность увеличения центробежной силы состоит в том, что, стремясь отбросить автомобиль с окружности, она может вызвать боковой занос на повороте. При всех возможных случаях бокового скольжения занос автомобиля на повороте является наиболее опасным по следующим причинам: занос на повороте, как правило, вызывает скольжение задней оси, что опаснее заноса передней оси; вывести автомобиль из заноса на повороте труднее из-за ограниченного пространства.
Рис. Схема поворота автомобиля передним ходом
Занос на повороте опасен еще и тем, что чаще всего вызывает опрокидывание автомобиля, особенно при высокорасположенном центре тяжести, например при высокой укладке груза. Достаточно колесу при боковом скольжении встретить препятствие — камень, колею, канаву, как центробежная сила, приложенная к центру тяжести автомобиля, опрокинет автомобиль через это колесо.
Из сказанного должно быть понятно, что вероятность бокового заноса на повороте тем больше, чем выше скорость движения, больше вес автомобиля, меньше (круче) угол поворота, хуже сцепление колес с дорогой (когда центробежная сила может превысить центростремительную силу — силу трения).
Наиболее верным средством предупреждения опасности бокового заноса при повороте является снижение скорости движения. Прибегать к торможению на повороте ии в коем случае нельзя, так как вследствие реакции торможения уменьшается сцепление колес с поверхностью дороги, что облегчает возникновение заноса (торможение на повороте ухудшает устойчивость автомобиля).
При возникновении бокового заноса на повороте надо иметь в виду следующее: если при боковом скольжении задней оси автомобиля на прямой дороге водитель прекращает занос поворотом руля в сторону заноса, то на повороте этим способом автомобиль может попасть в придорожную канаву. Поэтому, не теряя присугствия духа, надо попытаться вывести автомобиль из бокового заноса на повороте сильной подачей горючей смеси, направляя колеса по оси движения, т. е. в нужном направлении. Можно сказать с уверенностью, что, если это произойдет во второй половине поворота, когда колеса начинают поворачиваться на прямую дорогу, своевременная подача горючей смеси даст возможность вывести автомобиль из заноса.
Приближаясь к повороту, водитель должен рассчитать, с какой скоростью можно пройти поворот. Чем круче поворот, хуже сцепление колес с дорогой (мокрая, скользкая дорога), больше вес автомобиля, выше расположен центр тяжести машины, тем меньше должна быть скорость автомобиля.
Правила безопасности движения обязывают водителя при приближении к закруглениям дороги заблаговременно снижать скорость и на поворотах двигаться на пониженной скорости.
Приведенные положения водитель должен хорошо знать и твердо запомнить, чтобы, двигаясь на поворотах, не создавать опасности несчастного случая, аварии, поломки автомобиля.
При поворотах на большой угол надо помнить, что автомобиль при повороте занимает больше места, чем при движении в прямом направлении. Поэтому, особенно при поворотах в левую сторону, надо не затягивать поворот и не мешать проезду другого транспорта. Радиус поворота передних колес должен быть настолько большим, чтобы задние колеса, поворачивающиеся по дуге меньшего радиуса, не наехали на препятствие.
Поворот будет совершен технически правильно, если задние колеса при повороте в правую сторону пройдут на одинаковом расстоянии от закругления дороги, а при повороте в левую сторону — от центра поворота.
В целях безопасности движения нужно заблаговременно (за 100—120 м) предупреждать о повороте включением указателей поворота, а при отсутствии указателей — рукой или открыванием дверцы кабины.
Рис. Схема движения колес автомобиля при объезде препятствия передним ходом: А — правильно; Б — неправильно
Изучая технику изменения направления движения автомобиля, следует отличать повороты односторонние от поворотов двойных.
Односторонние повороты применяются во всех случаях, когда требуется изменить направление движения автомобиля. Двойной поворот служит лишь для объезда препятствия или движения между препятствиями, для объезда пешехода, идущего по дороге, и с изменением основного направления движения не связан.
Поворачивание рулевого колеса производится следующим образом.
Если необходимо повернуть автомобиль на большой угол (90°, 180″, 360°), водитель энергично перебирает рулевое колесо, пока не будет достигнуто требуемое направление. После этого, не давая автомобилю уклоняться в сторону, выравнивает руль по оси движения. Таким приемом водитель до-стигает плавности и равномерности поворота.
Рис. Схема двойного поворота рулевого колеса (влево-вправо): А — начало поворота; Б — окончание поворота
При поворотах на небольшой угол, а также при двойных поворотах водитель перемещает руки вместе с рулевым колесом, но при этом он должен избегать перекрещивания рук, что может затруднить управление и привести к аварии.
Рис. Перекрещивание рук на рулевом колесе при двойном повороте (неправильный прием)
Очень важно выработать привычку перед самым поворотом быстро осматриваться назад и в сторону поворота, а перед поворотом в левую сторону, пользуясь зеркалом заднего вида, просматривать дорогу позади автомобиля.
Ни в коем случае нельзя поворачивать передние колеса рулевым колесом при неподвижном автомобиле, так как это приводит к чрезмерным, вредным напряжениям в механизме рулевого управления.
Анализ конструктивных схем поворота колесных машин
Рубрика: Технические науки
Дата публикации: 10.02.2020 2020-02-10
Статья просмотрена: 107 раз
Библиографическое описание:
Анализ конструктивных схем поворота колесных машин / Н. А. Кузьмин, В. О. Терентьев, А. Ю. Сагач [и др.]. — Текст : непосредственный // Молодой ученый. — 2020. — № 6 (296). — С. 35-39. — URL: https://moluch.ru/archive/296/67282/ (дата обращения: 24.03.2021).
Статья раскрывает сущность поворота колесных машин, принцип работы, преимущества и недостатки каждой конструкции, проводится анализ поворота колесных машин, работающих по разным принципам.
Ключевые слова: конструкции поворота колесных машин.
На данном этапе развития, довольно сложно представить современный мир без автомобиля. Автомобиль, как механическое транспортное средство является средством повышенной опасности, и обеспечить безопасное управление им является важнейшей задачей в общей системе безопасности дорожного движения. Одним из путей решения задачи обеспечения безопасного управления автомобилем является своевременная эксплуатация и ремонт транспортного средства.
В настоящее время любой автомобиль должен обладать соответствующими для него эксплуатационными свойствам, это такие свойства, которые характеризуют выполнение ими транспортных работ, а также приспособленность к выполнению этих работ: перевозка пассажиров, грузов и специального оборудования [1]. Эффективность работы автомобиля определяется совместным влиянием всей совокупности эксплуатационных свойств автомобиля, в которой основными являются следующие: тягово-скоростные, тормозные, топливная экономичность, устойчивость, управляемость, плавность хода и проходимость. Данные свойства тесно взаимодействуют друг с другом и изменение одного свойства, приводит к изменению других. При этом улучшение одних свойств может привести к ухудшению других [2].
С целью предотвращения дорожно-транспортных происшествий, огромную роль играют такие свойства как управляемость и маневренность, которые в свою очередь зависят в значительной мере от кинематики и силовых параметров поворота. Чтобы объединить данные свойства в единую целую, два отца автомобилестроения, — Готтлиб Даймлер и Карл Бенц — изобретая свои автомобили, возвращаются к трапеции Жанто. Изобретение Жанто заключалось в управлении передними колесами кареты, однако для карет, передвигавшихся с малыми скоростями, это было не существенно, как для машин, в конечном итоге изобретение Жанто было забыто. В 1889 году Даймлер получает патент на «способ независимого управления передними колёсами с разновеликими радиусами поворота». А в 1893 году Бенц получает патент на «устройство управления экипажей с тангенциальными к колёсам окружностями управления». Решив задачу управления передними поворотными колёсами и другие важные технические вопросы, Карл Бенц строит свой первый знаменитый четырёхколёсный автомобиль «Виктория» (рис.1) [3].
Рис.1: Четырехколесный автомобиль «Виктория»
Автомобиль прекрасно себя показал не только на улицах города, но и на более трудных и длинных маршрутах. Так, барон Теодор Либиг решил совершить на своей «Виктории» пробег из Либерец (Чехия) в Реймс и обратно. Барон Либиг успешно преодолел на «Виктории-Бенц» путь в 2500 км, что дополнительно поспособствовало популяризации автомобиля [4].
На сегодняшний день на планете существуют огромное количество автомобилей, и способы поворота у каждой имеют свои особенности. Различают следующие способы поворота: первый — управляемыми колесами только передней оси; второй — управляемыми колесами обеих осей двухосной машины; третий — бортом за счет создания разности крутящих моментов на ведущих колесах кинематически или торможением; четвертый — комбинацией 1-го или 2-го способа с 3-м; пятый — с помощью шарнирно сочлененной рамы.
Первый способ поворота применяют во всех двухосных автомобилях и тракторах, у которых диаметр передних колес меньше, чем задних, как наиболее приемлемый, когда для этого нет ограничений. У данного способа есть ограничение, распространяющееся на тракторы — возможное соприкосновение колес с остовом двигателя или деталями трактора при повороте управляемых колес. В этом случае применяют шарнирную раму или четыре управляемых колеса, а также бортовой способ поворота [5]. Примером поворота передней оси является УАЗ-31514 (рис.2)
Рис. 2: Поворот колесами передней оси УАЗ-31514
Второй способ поворота включает поворот одновременно передних и задних управляемых колес. При этом значительно уменьшается радиус поворота автомобиля, но повышается маневренность, однако данная конструкция сложна в эксплуатации, заключается это в регулировки как переднего, так и заднего моста, а сделать это в отличие от колес которые осуществляют поворот только передними колесами намного тяжелее, учитывая довольно немалое количество тяг переднего и заднего моста, которые должны взаимодействовать друг с другом, но помимо этого взаимодействие должно быть синхронным. Примером поворота обеих колес является специальное колесное шасси — МЗКТ-19221(рис.3)
Рис. 3: Поворот передних и задних управляемых колес МЗКТ-79221
Третий способ включает в себя поворот бортом или поворот по гусеничному. Причем поворот осуществляется при помощи бортовой части, где разворачивающий момент увеличивается с увеличением разности правого и левого бортов и позволяет получить небольшие радиусы поворота вплоть до разворота вокруг центра машины. При повороте бортом механическое транспортное средство расходует большие мощности на поворот, что приводит к износу шин (гусениц) вследствие проскальзывания колес относительно опорной поверхности. Примером поворота бортом колес и гусениц является Российский вездеход «Шерп» и МТЛБ (рис.4)
Рис. 4: Поворот бортом колес и гусениц вездехода «Шерп» и МТЛБ
Четвертый способ включает в себя комбинированный поворот, который используется на всех универсальных тракторах (рис.5). При эксплуатации пользуются подтормаживанием борта, в частности при выполнении крутых поворотов, что существенно повышает маневренность трактора. Основным недостатком поворота является боковое проскальзывание протектора шины относительно поверхности пути. Это вызывает повышенный износ шин, сильное боковое нагревание на них земли при повороте на рыхлых грунтах и появление заноса остова при повороте на повышенной скорости движения трактора. Этот способ поворота используют на небольших малогабаритных колесных тракторах, в основном коммунального назначения. Примером комбинированного поворота является трактор АГРОМАШ 180ТК — ТК — 3–180Д [6].
Рис. 5: Комбинированный поворот трактора АГРОМАШ 180ТК — ТК-3–180Д
Поворот шарнирно сочлененными рамами осуществляется двумя секциями: передней и задней. При этом в основной части (остова) механического транспорта встроен шарнир, который позволяет вращаться передней секции относительно задней, и таким образом осуществлять изменение направления движения автомобиля. Основной недостаток способа управления поворотом с помощью шарнирной рамы заключается в том, что при маневрировании передний и задний мосты поворачиваются одновременно, но в разные стороны. Это приводит к тому, что при необходимости увеличить расстояние между колесами и бороздой или рядком обрабатываемой культуры, в процессе управления передний мост отъезжает (удаляется) от борозды или от рядка обрабатываемой культуры, а задний мост приближается. При этом достигается обратный эффект, в результате которого стенка борозды разрушается задним колесом или оно заезжает на рядок обрабатываемого растения. Поворот шарнирно сочлененной рамой осуществляют большинство самосвалов, одним из которых является самосвал Bell B50E (рис.6) [7].
Рис. 6: Поворот шарнирно сочлененными рамами самосвала Bell B50E
Таким образом, можно сделать вывод, что от начала создания первого автомобиля двумя творцами: Готтлибом Даймлером и Карлом Бенцом, прошло огромное количество времени и несмотря ни на что, направление, связанное с управлением колесных машин довольно сильно продвинулось вперед, появилось огромное количество способов для управления механического транспортного средства, причем каждое по себе имеет ряд специфических особенностей, которые будут присущи создаваемому механическому транспортному средству.
