Jak se určuje poloměr otáčení auta a jak to ovlivňuje bezpečnost provozu?

Na ovládání řízení jsou kladeny zvýšené nároky, neboť výrazně ovlivňuje ovladatelnost, manévrovatelnost, stabilitu a bezpečnost vozidla. Seznam obecných požadavků na konstrukci automobilu má zvláštní požadavky na řízení, v souladu s nimiž musí zajistit:

• minimální poloměr otáčení pro zajištění vysoké manévrovatelnosti vozidla;

• shoda mezi úhlem natočení volantu a volantů;

• úměrnost mezi silou působící na volant a odporem proti otáčení řízených kol;

• minimální přenos rázů a nárazů z vozovky na volant;

• odstranění samokmitů řízených kol kolem osy otáčení;

• minimální vliv na stabilizaci řízených kol;

• zajištění bezpečnosti zranění řidiče při čelních srážkách.

Minimální poloměr otáčení vozidla se odhaduje podle vzdálenosti od středu otáčení ke střední svislé rovině vnějšího volantu při jeho maximální rotaci. Minimální hodnoty poloměru otáčení jsou upraveny pravidlem EHK OSN č. 36, které je také platné v Rusku. Tento rádius je jistě uveden v technických specifikacích a jeho hodnota je obvykle 2,0. 2,5 základny vozu. Typicky se minimální poloměr otáčení určuje experimentálně, když se vozidlo pohybuje rychlostí 5 km/h a při maximálním natočení řízených kol.

Pokud jsou známy úhly řízení. Minimální hodnotu poloměru otáčení lze určit výpočtem pomocí následujícího vzorce:

kde R_δ = – poloměr otáčení vozidla s přihlédnutím k bočnímu prokluzu pneumatik;

B₁ – rozchod předních kol vozu;

Θ_max — maximální úhel natočení řízených kol;

δ₁ a 5₂ – úhly bočního prokluzu řízených kol;

L – základna auta.

Úhlový převod řízení představuje poměr úhlu řízení α_rk na průměrný úhel řízení θ:

kde θ = — úhel natočení řízených kol;

θ_в — úhel natočení vnitřního kola;

θ_н – úhel natočení vnějšího kola.

Hodnota úhlového převodového poměru je proměnná a závisí na převodovém poměru u_rm a převodka řízení u_rp a rovná se jejich produktu:

Na hodnotě tohoto převodového poměru, často nazývaného převodový poměr, závisí ovladatelnost, manévrovatelnost a bezpečnost jízdy.

Převodový poměr řízení se nazývá poměr úhlu řízení α_rk na úhel natočení dvojnožky řízení α_rs:

Mechanismy řízení automobilů mohou mít buď konstantní převodový poměr, nebo proměnný (obr. 9.3). Mají číselnou hodnotu u_rm= 13…22 pro auta a u_rm= 20…25 pro nákladní vozidla.

Rýže. 9.3. Charakteristika mechanismu řízení s proměnným převodovým poměrem

S proměnným převodovým poměrem u_rm jeho větších hodnot se dosahuje v rozsahu změn úhlu natočení volantu α_rk od – 90 0 do +90 0. V tomto případě úhel natočení dvojnožky řízení α_rs minimální, protože α_rs = α_rk/ u_rm, což zajišťuje větší bezpečnost provozu. Automobil, který se otáčí pod velkým úhlem (± 270 0 . 720 0), prováděný při nízkých rychlostech, bude probíhat rychleji, protože když hodnota u klesá_rm zvětšuje se úhel natočení dvojnožky řízení α_rs.

Převodový poměr řízení se nazývá poměr úhlu natočení dvojnožky řízení α_rs na úhel řízení θ:

Chcete-li určit převodový poměr řízení, můžete použít poměr ramene kloubu řízení l_пр a dvojnožka řízení l_rs:

Protože se délka ramen páky při otáčení mění, převodový poměr řízení nezůstává konstantní. Číselná hodnota převodového poměru řízení automobilů je 0,85. 1,10.

Protože dochází k deformaci dílů v řízení, je narušena tuhá kinematická vazba. Proto se při stejném natočení volantu ve srovnání s tuhým řízením natočí řízená kola do menšího úhlu. Proto je spolu s úhlovým převodovým poměrem představen koncept kinematický převod řízení, charakterizující tuhé spojení mezi úhly natočení volantu a volantů. Úhlový převodový poměr bude vždy větší než kinematický. Na druhé straně se nazývá úhlový převodový poměr, který bere v úvahu elastickou poddajnost ovládacího prvku řízení dynamický převod řízení. Úhlová tuhost řízení osobních automobilů je 1,0…3,5 stupně/Nm. U nákladních vozidel je hodnota tohoto parametru vyšší.

Převod posilovače řízení je poměr součtu sil odporu vůči otáčení řízených kol P_cn na sílu působící na volant P_rk:

V praktických výpočtech se častěji používá poměr momentu odporu k otáčení řízených kol M_cn a točivý moment na volantu:

Pomocí převodového poměru výkonu se posuzuje snadnost řízení

silou potřebnou k jeho otočení.

Ve fázi návrhu vozu výpočty zahrnují maximální sílu na volant ne větší než 120N a minimální sílu ne menší než 60N. Omezení minimální síly na volant je způsobeno potřebou poskytnout řidiči „pocit na silnici“. Při kontrole síly na volant stojícího vozidla by neměla překročit 400 N na asfaltobetonovém povrchu.

Snadnost a pohodlí řízení automobilu do značné míry závisí na velikosti (průměru) volantu. Čím větší průměr, tím menší síla na volant, ale zároveň se zvětší úhel natočení volantu, aby se řízená kola natáčela pod stejným úhlem. Průměr volantu závisí na typu vozu a je 380. 425mm pro osobní a 440. 550mm pro nákladní vozidla.

Pro natočení řízených kol ze střední do krajní polohy v obou směrech je potřeba otočit volantem pod úhlem 540 0 . 1080 0, což je 1,5 . 3 otáčky.

Zjišťuje se snadnost řízení automobilu, hodnota sil přenášených z volantů na volant velikost přímého η_ru a inverzní η_ur Účinnost řízení.

Přímá účinnost charakterizuje ztrátu výkonu při přenosu sil z volantu na řízená kola η_ru a je definován jako součin účinnosti kormidelního zařízení η_rm a účinnost pohonu řízení η_rp:

Čím vyšší je přímá hodnota účinnosti, tím nižší jsou ztráty třením v mechanismu řízení a kloubech řízení a tím snazší je ovládání vozu. Číselná hodnota přímé účinnosti v závislosti na konstrukci mechanismu řízení a pohonu je η_ru = 0,65…0,85.

Inverzní účinnost charakterizuje ztrátu výkonu při přenosu síly z řízených kol na volant. Čím nižší je hodnota této účinnosti, tím méně rázů a rázů z nerovností vozovky se přenáší do rukou řidiče. Číselná hodnota inverzní účinnosti v závislosti na konstrukci mechanismu řízení a pohonu je η_ur = 0,58. 0,65. Zároveň musí být hodnota převrácené účinnosti vyšší než limit reverzibility řízení, aby řidič zachoval cit pro vozovku a zajistila stabilizaci řízených kol.

Snadné ovládání závisí na přímé účinnosti mechanismu řízení, protože právě zde dochází k většině ztrát třením. Účinnost přímého řízení η_rm se určuje ze vztahu:

kde M_tr1 – třecí moment mechanismu řízení působící na volant.

Velikost nárazových sil od vozovky na volant závisí na velikosti inverzní účinnosti η_pan, určeno ze vztahu:

kde M_tr2 – třecí moment mechanismu řízení, redukovaný na hřídel dvojnožky řízení.

Hodnoty účinnosti vpřed a vzad pro šnekové a šroubové mechanismy řízení

lze určit podle vzorců:

η_pan = , (9. )

kde β je úhel stoupání šroubovice šneku nebo šroubu;

Číselné hodnoty dopředné a zpětné účinnosti různých typů mechanismů řízení jsou η_rm = 0,60…0,95 a η_pan = 0,55…0,85.

Účinnost pohonu řízení se skládá ze ztrát třením ve všech kloubech řízení a její hodnoty jsou η_rp = 0,92…0,95.

Aby se zlepšila ovladatelnost vozidla a zabránilo se kolísání volantu, měla by být vůle řízení minimální. Tato mezera je určena úhlem volného natočení volantu s volanty v neutrální poloze a je tvořena mezerou v mechanismu řízení a převodce řízení. Přípustná vůle pro nové vozy je 10 0 . 15 0 volné otáčení volantu.

Protože se vůz po většinu času pohybuje přímočaře nebo s malým natočením volantů, dochází k největšímu opotřebení styčných ploch mechanismu řízení a převodky řízení při malých úhlech natočení volantu.

Pro odstranění zvýšené vůle v mechanismu řízení je zajištěno nastavení. Aby nedošlo k zaseknutí mechanismu řízení po seřízení, měla by být vůle v záběru při otáčení volantem z neutrální polohy větší než ve středu a na konci by měla být 25 0 . 35 0 volného otáčení řízení kolo.

Rýže. 9.4. Změna vůle v mechanismu řízení v závislosti na natočení volantu

Datum přidání: 2021. 05. 28 ; zobrazení: 384 ;

Hlavními ukazateli ovladatelnosti vozidla (obr. 10.1) jsou minimální poloměr otáčení R_min,interiér R_вa venkovní R_нcelkové poloměry otáčení, minimální poloměr otáčení vnitřního zadního kola R_VC, šířka otáčení b_пrozchod kol a šířka otáčení Ь_к auto (chodba).

Minimální poloměr otáčení vozidla je vzdálenost od středu otáčení k ose dráhy předního vnějšího řízeného kola při jeho maximálním úhlu natočení.

Rýže. 10.1. Indikátory ovladatelnosti vozidla:

О – střed otáčení

Minimální poloměr otáčení m je uveden v technické specifikaci vozidla. Lze jej vypočítat pomocí vzorce

kde L – základna auta; θ_max — maximální úhel natočení vnějšího kola (obr. 10.2, а).

Vnitřní и vnější celkový poloměr otáčení (R_ви R_H) jsou vzdálenosti od středu otáčení k nejbližším a nejvzdálenějším bodům vozu při maximální rotaci řízených kol.

Šířka otáčení podél stopy kola – toto je rozdíl mezi minimálními poloměry otáčení předních vnějších a zadních vnitřních kol:

Šířka otáčení rozchodu kol automobilu určuje minimální požadovanou šířku jízdní dráhy zpevněného povrchu vozovky.

Šířka otáčení vozu (chodba) rozdíl mezi vnějším a vnitřním celkovým poloměrem otáčení automobilu se nazývá:

Šířka odbočení koridoru určuje minimální šířku průjezdu nebo šířku jízdního pruhu potřebnou pro ostré zatáčky a také schopnost projíždět průchody daných velikostí a tvarů.

Rýže. 10.2. Schémata vozů s přední částí (A) a všichni (b) řízená kola:

O – střed otáčení

10.2. Vliv různých faktorů na ovladatelnost

Manévrovatelnost výrazně závisí na konstrukci vozu: úhly řízení volantů, základna, velikost převisů, konstrukce spojovacích zařízení silničních vlaků, celkové rozměry přívěsů a návěsů, jakož i na síle, kterou řidič působí na volant při manévrování s vozem.

Ukazatele ovladatelnosti výrazně závisí na počtu volantů na autě. Dvounápravové auto se všemi volanty má tedy minimální poloměr otáčení R_mindvakrát méně než u stejného vozu, ale s předními řízenými koly. V tomto případě vůz se všemi řiditelnými koly (obr. 10.2, б)zlepšily se i další ukazatele ovladatelnosti.

Když jsou však všechna kola řízena, konstrukce vozu se stává komplikovanější a pro vůz je obtížné se vzdálit od okraje chodníku, u kterého stálo blízko. Navíc takové auto ztrácí stabilitu při nájezdu do zatáčky. Tyto nedostatky lze odstranit zablokováním systému ovládání zadního kola v neutrální poloze jak při sjíždění z chodníku, tak při jízdě auta vysokou rychlostí.

U třínápravového vozidla s předními řízenými koly má poměr mezi základnou významný vliv na ukazatele ovladatelnosti l podvozky střední a zadní nápravy a základna L auto. Takže například pro třínápravové vozidlo pro všeobecné použití je optimální poměr těchto základen l /L ≤ 0,3.

U taženého silničního vlaku je jeho manévrovatelnost výrazně ovlivněna délkou oje a základny přívěsu. Jak se tyto parametry snižují, zvyšuje se manévrovatelnost taženého silničního vlaku.

U návěsového vlaku je manévrovatelnost výrazně ovlivněna poměrem délky tahače a návěsu.

Tažené silniční vlaky mají lepší manévrovatelnost než sedlové vlaky. To potvrzují ukazatele ovladatelnosti točnic a tažených silničních souprav s podobnou nosností. Takže například při otočení o 90° může být šířka jízdního pruhu návěsového vlaku o 60 % větší než u tříčlánkového silničního vlaku (se dvěma přívěsy) a při otáčení o 180° se může zvětšit o 100 %.

Jednotlivá vozidla jsou lépe ovladatelná než tažené a točnicové vlaky. Při jízdě tahače s přívěsem nebo návěsem (obr. 10.3) se ovladatelnost zhoršuje, protože při otáčení silničního vlaku se přívěs nebo návěs pohybuje směrem ke středu zatáčky. V důsledku toho šířka jízdního pruhu

Rýže. 10.3. Tažená manévrovatelnost (A) a sedlo (b) silniční vlaky:

O – střed otáčení

silniční vlaky jsou větší než u jednoho vozu. Zároveň se šířka jízdního pruhu silničního vlaku zvětšuje se základnou a šířkou přívěsu a návěsu a také s počtem tažených přívěsů. Kromě toho, když se silniční vlak pohybuje v zatáčkách, dochází k bočním vibracím přívěsu, které mohou vést k nestabilitě silničního vlaku.

Zhoršení ovladatelnosti vozidla znamená zhoršení jeho průchodnosti terénem. Šířka jízdního pruhu (šířka otáčení vozidla), která charakterizuje jeho ovladatelnost na malých plochách (lomy, staveniště, nákladiště železničních stanic atd.), tedy určuje i ovladatelnost vozidla v horizontální rovině.

1. Co znamená pojem ovladatelnost vozidla a podle jakých ukazatelů se posuzuje?

2. Čím se vyznačuje ovladatelnost automobilu a co na ní závisí?

3. Jaké konstrukční faktory automobilu ovlivňují jeho ovladatelnost?

4. Které vozidlo je lépe ovladatelné: samostatné vozidlo, přívěs nebo návěs? Vysvětlete proč.

5. Co způsobilo zhoršení průjezdnosti automobilů a silničních souprav?
se snížením jejich ovladatelnosti?

STABILITA

Stabilita vozidla je nejdůležitější provozní vlastností, na které do značné míry závisí bezpečnost provozu. Narušení stability vozidla vede ke snížení bezpečnosti provozu, v důsledku čehož může dojít k mimořádné situaci nebo k dopravní nehodě. Známkou toho, že vozidlo ztrácí stabilitu, je klouzání nebo převrácení. V závislosti na směru klouzání nebo převrácení vozidla může být stabilita podélná nebo příčná. Narušení příčné stability vozu při provozu je nejpravděpodobnější a nebezpečnější než narušení podélné stability.