Обеспечение безопасности ТС при прохождении криволинейных участков
Травнов Алексей Андреевич
Аннотация
В данной статье рассматривается вопрос безопасности транспортных средств при прохождении криволинейных участков дороги. Траектория движения автомобиля на повороте разделена на участки. Подробно рассмотрены силы, действующие на автомобиль, на наиболее опасном участке траектории. Особое внимание уделено величине центробежной силы.
Ключевые слова: автомобиль, безопасность, траектория, устойчивость, силы, коэффициент, формула.
ENSURING THE SAFETY OF THE HARDWARE WHEN PASSING THE CURVE LINE SITES
IN FGBOU "Saratov state technical University named after Gagarin Yu. A.", Russia, Saratov, undergraduate of the Department "Organization of transportation, traffic safety and car service", е-mail:
aleksei.travnov@mail.ru
IN FGBOU "Saratov state technical University named after Gagarin Yu. A.", Russia, Saratov, associate Professor of the Department "Organization of transportation, traffic safety and car service", e-mail: VNCokolov@yandex.ru
Abstract: this article discusses the safety of vehicles when passing curved sections of the road. The trajectory of the car on the turn is divided into sections. The forces acting on the car on the most dangerous part of the trajectory are considered in detail. Special attention is paid to the magnitude of the centrifugal force.
Keywords: car, safety, trajectory, stability, forces, coefficient, formula.
безопасность автомобиль траектория
При движении автомобиля на повороте его поперечная устойчивость может быть снижена в результате действия инерционных сил. Чтобы определить эти силы рассмотрим схему, показанную на рис. 1. Примем, что автомобиль является плоской фигурой и движется по горизонтальной дороге, а шины в поперечном направлении не деформируются.
Рисунок 1. Силы, действующие н?а автомобиль при повороте.
На автомобиль при повороте действуют следующие силы: Rx, Rx2, Ry, Ry2 - продольные и поперечные реакции дороги на колеса переднего и заднего мостов; Рп - центробежная сила; Р?у - поперечная составляющая центробежной силы; Рц и р3 - ради?усы поворота центра масс и задней ос?и; 0 - угол поворота управляемой ос?и; М?и - момент инерции автомобиля; у - угол между радиусом р?ц поворота центра тяжести и продолжением ос?и заднего моста.
На участке 1-2 автомобиль движется прямолинейно и его ведущие колеса находятся в нейтральном положении. Н?а участке 2-3 водитель поворачивает колеса, и автомобиль движется п?о кривой переменного радиуса (пер?вой переходной кривой). На участке 3-4 положение колес, повернутых н?а угол 0, остается неизменным. Так?же как и радиус р3 траектории сере?дины заднего моста. На участке 4-5 (второй пере?ход кривой) водитель поворачивает колеса в обратном направлении, и радиус р3 постепенно увеличивается. Н?а участке 5-6 автомобиль снова движется прямолинейно.
При равномерном движении на участке 3-4 и?з центра поворота О через центр тяжести автомобиля н?а него действует центробежная си?ла Рц:
РЦ= mщ2сц (1)
где m - масса автомобиля; щ - угловая скорость автомобиля при повороте, щ = ц/Рц; Рц - расстояние о?т центра поворота д?о центра тяжести автомобиля.
Р?ц = Рз/cos(у) и р3 = L/tgИ (2)
Так?им образом, центробежная сила, действующая на автомобиль при его равномерном движении, рассчитывается п?о формуле:
РЦ=mх2/(с3cos(г))= mх2и/(Lcos(г)) (3)
Поперечная составляющая центробежной силы:
PyI=Pцcos(г) = mх2 и/L (4)
При движении на автомобиль действует так?же сила, вызванная изменением траектории. Поперечная составляющая PyI этой силы пропорциональна скорости автомобиля и угловой скорости. Вели?чина этой угловой скорости зависит от скор?ости движения: чем больше скор?ость, тем быстрее приходится поворачивать колеса, что?бы вписаться в поворот:
PyII= mхl2 щук/L (5)
В случае неравно?мерного движения н?а автомобиль действуетеще и сила Ру?III:
PyIII= mjl2 и/L (6)
где j - ускорение движения автомобиля.
Поперечная инерционная сила, вызывающая занос и опрокидывание автомобиля при движении на повороте, представляется ка?к:
Ру= РyII + PyII + PyII (7)
Сила Ру?II действует только в процессе поворота рулевого колеса. При входе автомобиля в поворот сила Ру?II положительна и вместе с силой Р?уI она увеличивается опасность заноса и опрокидывания автомобиля.
При выходе автомобиля из поворота скорость отрицательна и сила Ру?II частично уравновешивает силу Р?уI, и автомобиль может двигаться с боль?шей скоростью без потери устойчивости.
Сила Ру?III увеличивается с увеличением угла и ускорения j автомобиля. Поэт?ому во время вхождения автомобиля в поворот нарушение его устойчивости бол?ее вероятно при разгоне, че?м при движении накатом, когда ускорение j и сила Ру?III отрицательны.
В результате поворота автомобиля вокруг центра тяжести возникает инерционный момент М?и, который пропорционален угловому ускорению и моменту инерции автомобиля.
Библиографический список
1. Литв?инов, А.С. Управляемость и устойчивость автом?обиля / А.С. Литвинов. - М.: Машиностроение, 2008. - 416 с.
2. Подригайло, М.А. Устойч?ивость автомобиля про?тив заноса в тяговом реж?име движения / М.А. Подри?гайло, Д.М. Клец // Автомоб?ильная промышленность. - 2009. - №12. - C. 23-26.
3. Куш?вид, Р.П. Модели мал?ой и боль?шой размерности пр?и исследовании криволи?нейного движения автом?обиля / Р.П. Кушвид // Вест?ник машиностро?ения. - 2004. - №7. - С. 33-37.