Автомобили. Эксплуатационные свойства

       В зависимости от вида и назначения испытаний (определяющих полноту программы) и тяговых особенностей автомобиля характеристику снимают только на высшей передаче или на высшей и предшествующей ей передачах. Заезды при каждой скорости проводят на мерном участке протяженностью 1 км в двух взаимно противоположных направлениях. Снятие характеристики начинают с максимальной скорости движения автомобиля, затем проводят заезды, последовательно снижая скорость через интервалы 20 км/ч для легковых и 10 км/ч для грузовых автомобилей и автобусов вплоть до минимальной устойчивой скорости (или близкой к ней с округлением до 10 км/ч.). Измеряют время проезда мерного участка и количество израсходованного топлива. Подсчитывают фактические средние скорости движения в каждом заезде. По полученным данным строят графики (характеристики) для каждого направления движения (соответственно при каждом весовом состоянии автомобиля и на каждой из принятых методикой передач). По характеристикам, полученным, в двух направлениях, строят осредненную кривую, являющуюся окончательным результатом опыта (рис. 5, а).

       а - установившегося движения автомобиля; б - движения по дороге с переменным  
продольным профилем

       Рисунок 5 - Топливная характеристика 

       Топливную характеристику при движении по дороге с переменным продольным профилем для получения сопоставимых данных нужно снимать на одном и том же участке испытательной дороги (как правило, на автомобильном полигоне) для всех сравниваемых автомобилей. В целях приближения условий эксперимента к условиям эксплуатации автомобилей на дорогах общего пользования, где обычными являются задержки и помехи движению от других транспортных средств, при снятии данной характеристики ограничивают наибольшие скорости, допускаемые в ходе отдельных заездов.

       При определении каждой точки характеристики пробег испытуемого автомобиля должен быть выполнен по установленному кольцевому маршруту с наибольшей возможной скоростью, но без превышения ни на одном из участков маршрута предельной для данного заезда скорости. Предельные скорости задают в определенном диапазоне, начиная от максимальной скорости автомобиля до низшего предела, устанавливаемого исходя из типа и эксплуатационного назначения автомобиля. На спусках во избежание превышения заданной скорости нужно применять торможение двигателем, тормозом-замедлителем (при его наличии) или рабочим тормозом (плавное притормаживание).

       Аналогичным образом проводят заезды на всех заданных предельных скоростях движения. По полученным данным подсчитывают средние скорости и средние расходы топлива в каждом заезде. Результаты каждой пары заездов усредняют. По подсчитанным средним значениям скоростей и удельных расходов топлива (на единицу пути) для каждого ограничения скорости строят характеристики: скоростную, выражающую зависимость средней скорости от заданной предельной, и топливную, являющуюся зависимостью среднего расхода топлива от средней скорости (рис. 5, б).

       Топливная характеристика циклического движения снимается для автомобилей, работа которых в эксплуатации носит циклический (периодически повторяющийся) характер, такие, как, например, городские автобусы, автомобили-самосвалы, автомобили торговой или почтовой службы и т. п. Для них целесообразно определять расход топлива при циклическом режиме движения, воспроизводящем в типизированном (обобщенном) виде наиболее характерные для автомобиля данного назначения эксплуатационные условия. Элементы эксплуатационных циклов регистрируют в процессе специальных предварительных испытаний посредством так называемой режимометрической аппаратуры. При этом фиксируют путь цикла, число и продолжительность остановок, время движения, число включений отдельных передач и время (или путь) движения на передачах, число включений сцепления, число и интенсивность торможений, расход топлива, нагрузки двигателя (например, по положению органа топливоподачи) и т. п. После математико-статистической обработки формируют испытательный цикл, который воспроизводят при определении расхода топлива циклического движения.

       При циклическом движении измеряют расход топлива и время движения автомобиля на заданной дистанции (например, на автобусном маршруте), которая может включать несколько десятков или сотен отдельных циклов. По этим данным подсчитывают удельный расход топлива на единицу пути и среднюю скорость, которую определяют как по общему времени пути, включая время остановок (средняя эксплуатационная скорость), так и по времени движения (средняя скорость движения).

       Топливная экономичность на дорогах общего пользования обычно определяется при заездах на достаточно длинную дистанцию (50-100 км и более) с замером расхода топлива и средней скорости движения по нескольким типичным видам автомобильных дорог, в том числе по автомагистралям, дорогам с неровным твердым покрытием, грунтовым, горным и т. д. На этих дорогах выбирают наиболее характерные для данного типа автомобиля участки и на них проводят заезды, обычно в двух взаимно противоположных направлениях. Пройденный в каждом заезде путь определяют по протарированному счетчику пути с контролем, где возможно, по километровым путевым знакам. Время движения измеряют секундомером. Расход топлива определяют посредством объемного счетчика-топливомера или съемного мерного бачка (взвешиванием или по объему). Скоростной режим движения регистрируется самопишущим прибором (например, автометром). В протоколе опыта дают характеристику выбранных участков дорог (конфигурация в плане, продольный профиль, состояние покрытия), указывают загрузку трассы транспортом и имевшие место помехи движению. Одновременно с замером расхода топлива в этих заездах целесообразно производить контрольные измерения расхода масла двигателем. Расход масла за весь рейс в обоих направлениях измеряют методом долива масла в картер до полного уровня по метке на маслоизмерительном стержне (щупе). При малом расходе масла, характерном для современных автомобильных двигателей, целесообразно применять более точный, хотя и более трудоемкий, способ измерения, заключающийся в сливе масла из картера и взвешивании его до и после заезда. 

       53. Какие виды поворачиваемости могут иметь автомобили?

       В зависимости от соотношения углов  увода передних и задних колес (мостов) автомобили могут иметь различную поворачиваемость: нейтральную, недостаточную и излишнюю.

       Нейтральная поворачиваемость (рисунок 6, а) характеризуется тем, что углы увода передних и задних колес равны (δ₁ = δ ₂) и, следовательно, радиусы поворота автомобилей с нейтральной поворачиваемостью и жесткими колесами тоже равны, т.е. R_Э = R (рисунок 6, б). Хотя радиусы поворота R_Э = R равны, траектории движения автомобилей с нейтральной поворачиваемостью и жесткими колесами не совпадают, так как центры их поворота находятся в разных точках (О и О_х). 

       а - возникновение углов увода колес; б - движение на повороте; v₁, v₂ - векторы скоростей передних и задних колес; О, O₁ - центры поворота автомобилей

       Рисунок 6 - Схемы автомобиля с нейтральной поворачиваемостью 
 

       а - возникновение углов увода колес; б - движение на повороте; v₁, v₂ - векторы скоростей передних и задних колес;

       О, О₁, - центры поворота автомобилей

       Рисунок 7 - Схемы автомобиля с недостаточной поворачиваемостью 

         Недостаточная поворачиваемость (рисунок 7,а) характеризуется тем, что угол увода передних колес больше, чем задних (δ₁>δ₂), и R_Э>R. Для движения автомобиля с недостаточной поворачиваемостью (рисунок 5,б) по траектории заданного радиуса управляемые колеса необходимо повернуть на больший угол, чем при жестких колесах, так как на повороте он стремится двигаться по кривой большего радиуса, чем определяемый положением передних управляемых колес.

       Следовательно, автомобиль с недостаточной поворачиваемостью  безопасен при движении на повороте, так как у него имеется некоторый резерв «подруливания». Однако управление автомобилем с недостаточной поворачиваемостью на поворотах несколько затрудняется вследствие того, что он поворачивает более полого, чем задано управляемыми колесами.

       При действии боковой возмущающей силы Р₆ (ветер, боковой толчок от неровности дороги) прямолинейно двигавшийся автомобиль с недостаточной поворачиваемостью начинает совершать поворот вокруг центра О (рисунок 8). 

       v₁, v₂- векторы скоростей передних и задних колес;

       О - центр поворота автомобиля

       Рисунок 8 - Схема движения автомобиля с недостаточной поворачиваемостью при действии боковой силы 
 

       Вследствие  этого возникает центробежная сила Р_ц, поперечная составляющая которой Р_у действует в противоположную сторону по отношению к боковой силе Р_б.

       а - возникновение углов увода колес; б - движение на повороте; v₁ v₂ - векторы скоростей передних и задних колес;

       О, O₁ - центры поворота автомобилей

       Рисунок 9 - Схемы автомобиля с излишней поворачиваемостью 

       В результате увод колес уменьшается. Таким образом, автомобиль с недостаточной поворачиваемостью автоматически стремится сохранить заданное прямолинейное движение, т.е. он устойчив и безопасен при прямолинейном движении.

       Излишняя  поворачиваемость (рисунок 9,а) характеризуется тем, что угол увода передних колес меньше, чем задних (δ₁<δ₂), и R_Э<R. Для движения автомобиля (рисунок 9,б) с излишней поворачиваемостью по траектории данного радиуса управляемые колеса следует повернуть на меньший угол, чем при жестких колесах, так как он на повороте стремится двигаться по кривой непрерывно уменьшающегося радиуса, что может привести к заносу задних колес. Следовательно, автомобиль с излишней поворачиваемостью при движении на повороте не имеет резерва «подруливания» и более опасен, чем автомобиль с недостаточной поворачиваемостью. 

       v₁, v₂ - векторы скоростей передних и задних колес; О - центр поворота автомобиля

       Рисунок 10 - Схема движения автомобиля с излишней поворачиваемостью при действии боковой силы 

       Однако  управлять автомобилем с излишней поворачиваемостью на повороте легче, так как он поворачивает на больший угол по сравнению с заданным управляемыми колесами.

       При действии боковой силы Р_б двигавшийся прямолинейно автомобиль с излишней поворачиваемостью начинает перемещаться по кривой вокруг центра поворота О (рисунок 10). В этом случае поперечная составляющая Р_у центробежной силы Р_ц действует в ту же сторону, что и боковая сила Р_б. Увод колес возрастает, что приводит к увеличению центробежной силы. И если не повернуть управляемые колеса в противоположную начавшемуся повороту сторону, то автомобиль будет двигаться по кривой непрерывно уменьшающегося радиуса (по спирали), в результате чего может произойти занос или опрокидывание. Следовательно, автомобиль с излишней поворачиваемостью неустойчив при прямолинейном движении и менее безопасен, чем автомобиль с недостаточной поворачиваемостью. 

       64. Что является признаком нарушения устойчивости автомобиля? 

       Под устойчивостью понимается свойство автомобиля сохранять заданные направление  движения, ориентацию продольной и вертикальной оси. 
Устойчивость автомобиля непосредственно связана с безопасностью дорожного движения. Управляя неустойчивым автомобилем, водитель вынужден внимательно следить за дорожной обстановкой и постоянно корректировать движение автомобиля, чтобы он не выехал за пределы дороги. Различают курсовую, поперечную и продольную устойчивость автомобиля.

       Курсовой  устойчивостью автомобиля называют его свойство двигаться без корректирующих воздействий со стороны водителя, т.е. при неизменном положении рулевого колеса. Автомобиль с плохой курсовой устойчивостью произвольно меняет направление движения, создавая угрозу другим транспортным средствам и пешеходам. 
Нарушение курсовой устойчивости при прямолинейном движении автомобиля происходит под действием возмущающих сил, поперечной составляющей веса, бокового ветра, ударов колес о неровности дороги, а также различных по величине продольных сил (тяговой, тормозной), приложенных к колесам правой и левой сторон автомобиля. При криволинейном движении автомобиля к этим силам добавляется центробежная сила. Потеря устойчивости автомобилем может быть вызвана также неправильными приемами управления или техническими неисправностями. 
Часто предпосылкой потери устойчивости является скорость автомобиля, не соответствующая дорожным условиям. Если автомобиль движется с излишне высокой скоростью, то тяговая сила Рт приближается по величине к силе сцепления Рсц ведущих колес с дорогой, вследствие чего возможно их пробуксовывание.

       Скорость, максимально допустимая при прямолинейном движении автомобиля без пробуксовки ведущих колес уменьшается при уменьшении коэффициента сцепления, росте сопротивления дороги, а также при увеличении ускорения. Поэтому потеря курсовой устойчивости автомобилем наиболее вероятна на участках дороги со скользким неровным покрытием (укатанный снег, обледенелый асфальтобетон, булыжник) и подъемами. Часто водители, видя впереди подъем и не желая терять скорости, увеличивают подачу топлива и преодолевают подъем “с ходу”. Если при этом на пути встретится участок, покрытый снежной или ледяной коркой, то значения сил Рт и Рсц могут стать примерно одинаковыми, тогда даже небольшая поперечная сила может вызвать боковое скольжение заднего моста.

       Условием  сохранения равновесия неподвижного или равномерно движущегося автомобиля на уклоне или косогоре является прохождение вектора силы тяжести внутри опорной площади автомобиля – прямоугольника, вершины которого совпадают с точками взаимодействия колес с дорогой. По мере загрузки автомобиля центр тяжести смешается вверх, вследствие чего даже незначительный уклон дороги может привести к потере устойчивости. 
Поперечная устойчивость – это способность автомобиля двигаться по дорогам различного качества без опрокидывания и бокового скольжения относительно боковых правых и левых колес. Потеря поперечной устойчивости при криволинейном движении может привести к прогрессивно нарастающему поперечному скольжению шин по дороге (заносу) или опрокидыванию автомобиля. Показателями поперечной устойчивости автомобиля при криволинейном движении являются максимально возможные скорости движения по дуге окружности и угол поперечного уклона дороги (косогора). При криволинейном движении автомобиля потерю устойчивости обычно вызывает центробежная сила P_y (рис. 11.).