Рис. 64, Опрокидывание макета автомобиля на круговой траектории и движение на колесах одной стороны

НИЯ. Скорость 30 ...35 км/ч и радус поворота 25 м на обычных дорогах вполне вероятны. Снижение сцепных качеств по сравнению с бетоном будет приводить к заносу на больших радиусах поворота при меньших скоростях.

Макет № 2 в тех же условиях теряет устойчивость из-за опрокидывания на круговой траектории при скоростях 45 ... 46 км/ч (рис. 64). Заноса перед опрокидыванием не наблюдалось. Изменение положения центра масс груза по продольной оси в пределах 800 мм влияния на характер потери устойчивости не оказывало. Опрокидывание (а не занос) сохранилось. Незначительно изменялись начальные скорости опрокидывания и менялась последовательность отрыва колес: при смещении центра масс вперед сначала отрывались задние колеса, а затем передние, при смещении центра масс назад последовательность менялась - сначала отрывались передние колеса. Во всех случаях скольжения задних осей не наблюдалось.

Изменение начальных скоростей потери устойчивости объясняется влиянием положения центра масс на соотношение углов увода передних и задних осей. Это приводит к изменению кривизны траектории движения продольной оси автомобиля и определяет нарастание боковой силы, приводящей к опрокидыванию.

Отмечена худшая вписываемость в поворот при скоростях, близких к соответствующим потере устойчивости, в результате того, что по физическим возможностям водитель не успевает поворачивать рулевое колесо для следования по заданной траектории и автомобиль может быть выброшен за пределы полосы движения. В реальных условиях это заставит водителя снизить скорость и опрокидывания может не произойти.

Макет № 1 вписывается в полосу движения лучше. Это объясняется схемой управления. Изменение радиуса поворота при

той же скорости поворота рулевого колеса большее, и автомобиль лучше следует заданной траектории. Выход из полосы движения происходит на скоростях, превышающих скорость, соответствующую потере устойчивости. Следовательно, соответствующего предаварийного сигнала автомобиль не имеет. Основной причиной выхода из полосы движения является занос, в результате чего автомобиль разворачивается вокруг передней оси и становится поперек полосы движения.

Одним из возможных способов улучшения устойчивости автомобиля со схемой рулевого управления 1-00-4 является введение в его конструкцию механизма или устройства, позволяющего блокировать рулевой привод задней оси и осуществлять переход к схеме управления 1-00-0.

Исследование влияния блокировки на показатели устойчивости проводилось при неустановившемся криволинейном движении по указанной выше методике. Основными режимами движения были:

вход в поворот, т. е. переход от прямолинейного движения к круговому с радиусом 35, 30 и 23,5 м (по переднему внутреннему по отношению к центру поворота колесу);

выход из поворота, т. е. переход от кругового движения по траекториям с указанными радиусами к прямолинейному;

маневр переставка , т. е. объезд неожиданного препятствия по траектории, близкой к синусоидальной (длина переставки 25, 20 и 15 м).

Исследования показали, что при входе в поворот, а также в начальной фазе маневра переставки наблюдается изменение направления боковой реакции, о чем свидетельствует изменение направления ускорения над задней осью (рис. 65). При этом ускорение, действующее первоначально в сторону поборота автомобиля, достигает 1 ... 1,5 м/с. При блокировке привода управления задними колесами такого явления не наблюдается, и ускорение W3 при движении по переходной кривой меньше на 15... 20 %, а при маневре переставка - на 45 ... 50 %

В качестве основного оценочного параметра, характеризующего устойчивость движения автомобиля, было выбрано значение предельной скорости, с которой автомобиль может двигаться в заданных условиях без потери управляемости и устойчивости, фиксируемой по началу заноса (скольжению) задней оси или по невписываемости в заданный коридор движения.

На рис. 66 представлены зависимости предельных скоростей движения от радиуса R круговой траектории при входе в поворот и от длины L переставки при различных значениях коэффициента сцепления ф .

Исследования показали, что введение блокировки рулевого привода колес задней оси приводит к увеличению предельных скоростей движения, причем это увеличение тем значительнее.

Рис. 65. Изменение поперечных ускорений И?, и углов поворота переднего Оп и заднего Оз правых колес автомобиля:

о -при входе в поворот Л=23,5 м; б -при переставке L=25 м;--формула управления 1-00-4;----осевая формула 1-00-0

30 а)

35 R,M Ю

20 25 L,M

Рис. 66. Предельные скорости движения:

о -при входе в поворот Л=23,5 м; б -при переставке ; / - ф=0,65; 2 - ф-О.З; обо-вначения Кривых те же, что на рис. 65; точки различного начертания соответствуют

различным испытаниям

чем больше радиус R круговой траектории и длина L переставки . При уменьшении коэффициента сцепления ф значения предельных скоростей для обеих схем снижаются, но качественное соотношение между ними остается тем же. Кроме того, введение блокировки рулевого привода колес задней оси приводит не только к количественному изменению оценочного показателя устойчивости, но и к качественному изменению поведения автомобиля

при достижении предельных скоростей: при формуле управления 1-00-4 устойчивость движения теряется из-за заноса задней оси, а при схеме 1-00-0 - невписываемостью в поворот (сносом передней части автомобиля).

На рис. 66 можно выявить области отрицательного влияния блокировки на предельную скорость. При входе в поворот с радиусом круговой траектории менее 20 м и при совершении маневра с длиной переставки менее 15 м применение блокировки рулевого привода колес задней оси может в определенных условиях привести к уменьшению предельных скоростей движения. При этом значение предельной скорости будет определяться невписываемостью автомобиля в заданный коридор, что имело место при данном эксперименте (unp на графике не приведена).

Таким образом, при введении блокировки рулевого привода задних колес в большинстве эксплуатационных условий повышаются предельные скорости движения без заметного ухудшения управляемости.

В связи с тем, что введение запаздывания в рулевой привод задних колес можно рассматривать как частичную блокировку в начальный период поворота, все полученные положительные результаты при блокировке обусловлены конструктивными мероприятиями, обеспечивающими запаздывание.

Для сохранения высоких показателей поворотливости и поворачиваемости, присущих автомобилю с передними и задними управляемыми колесами, система блокировки рулевогр привода колес задней оси должна предусматривать возможность его включения и выключения в зависимости от условий движения. Задняя управляемая ось должна использоваться лишь при движении с малыми скоростями и при поворотах с малыми радиусами. Испытывая макет с включенной и выключенной задней управляемой осью в одних и тех же условиях, удалось установить влияние использования управления задней осью на устойчивость прямолинейного движения и на утомляемость водителя при управлении автомобилем.

Для сравнительной оценки устойчивости и утомляемости за эталон была принята работа, затрачиваемая водителем на управление автомобилем на мерном прямолинейном участке ровной дороги длиной 1 км. За единицу работы была принята условная величина, пропорциональная действительной работе и равная работе одного поворота рулевого колеса на 1Определяя число и углы поворотов рулевого колеса на мерном участке специальным прибором, можно подсчитать условную общую работу при данной скорости движения автомобиля.

На рис. 67 приведена экспериментальная зависимость работы водителя от скорости для различных четырехосных автомобилей. Автомобиль с задней управляемой осью требует большей затраты работы, чем автомобиль с одними передними управляе-

гооо

1500

10 20 30 v,/<Mj4

МЫМИ колесами. Для управления одного автомобиля, имеющего ту или другую схему, при равных сопротивлениях на рулевом колесе, обеспечиваемых гидроусилителем, требуются различная работа водителя - разница составляет 25 ...30%. Это указывает на худшие стабилизирующие свойства автомобиля, имеющего заднюю управляемую ось (сказывается влияние дестабилизирующего момента). Повышение скорости

Рис. 67. График изменения работы от скорости:

/ - формула управления 12-04; 2-формула управления 12-00 автомобиля большой массы; 3 - то же, автомобиля средней массы

несколько улучшает стабилизацию благодаря большему влиянию близлежащей неуправляемой оси.

Установлено влияние технического состояния и зазоров рулевого привода. Увеличение зазоров в сопряжениях ухудшает стабилизацию управляемых колес и увеличивает работу водителя, затрачиваемую на управление автомобилем.

Зыли получены данные по оценке управляемости модели шестиосиого автомобильного крана с двумя схемами рулевого управления (см. гл. 1). Управляемость модели оценивали при движении по смоделированным дорогам различных категорий и состояния. Определялись возможности маневра на перекрестках дорог, разворота для движения в обратном направлении, вписываемость в дорожные закругления управляемость на дорогах с твердым и размокшим грунтом, при наличии колеи и без нее и в других условиях.

Количественными характеристиками могут служить минимальный радиус поворота на твердой ровной поверхности, габаритный коридор и усилие на рулевом колесе при повороте на месте и в движении. Полученные данные позволяют считать (при пересчете на натуру), что минимальный радиус поворота 17... 18 м при габаритном коридоре не более 6 м является достаточным для обеспечения удовлетворительной поворачиваемости и поворотливости длиннобазных многоосных автомобилей при движении на дорогах центральных регионов страны. Для горных районов эти показатели поворачиваемости недостаточны. Полученный вывод подтверждается данными, полученными для минимальных радиусов поворота автомобилей за рубежом.

При введении дополнительного управления задней оси улучшаются показатели поворачиваемости: радиус поворота снижается на 2,9 м; габаритный коридор практически не изменяется.

При наличии этой управляемой оси уменьшается число операций, которые необходимо совершить при маневрировании и управлении автомобилем. Однако при использовании задней управляемой оси усложняется конструкция рулевого управления.

Определение устойчивости прямолинейного движения макета проводилось также по величине условной работы водителя на мерном участке длиной 1 км динамометрической дороги [2]. Наличие задней управляемой оси снижает устойчивость при прямолинейном движении. Однако это снижение незначительно (6 ... 8 %), поскольку в тележке располагаются еще две неуправляемые оси, которые стабилизируют движение и значительно локализуют дестабилизирующее влияние задней управляемой оси.

Все это указывает на допустимость введения дополнительной задней управляемой оси в шестиосном автомобиле, если невозможно обеспечить требующиеся характеристики поворачиваемости одними передними управляемыми осями. Следует отметить, что увеличение числа осей автомобиля благодаря возрастанию момента сопротивления повороту снижает вредные последствия применения задних управляемых осей. Наиболее ярко эти последствия проявляются на трех- и четырехосных автомобилях, на которых необходимо обязательно применять привод поворота задних колес, что обеспечивает устойчивое движение автомобиля.

35. ОСОБЕННОСТИ ПОВОРАЧИВАЕМОСТИ И УПРАВЛЯЕМОСТИ СОЧЛЕНЕННЫХ И МНОГООПОРНЫХ АВТОМОБИЛЕЙ

Важные эксплуатационные свойства поворотливости, поворачиваемости, управляемости и устойчивости движения названных групп многоосных автомобилей в настоящее время изучены еще недостаточно. В технической литературе практически отсутствуют результаты исследований этих свойств. Материалы, полученные для сочлененных тракторов, на сочлененные автомобили могут быть распространены не полностью из-за разницы скоростных режимов и характеристик шин, которые существенно влияют на рассматриваемые свойства.

С определенными ограничениями разработанная теория поворота гусеничных машин может быть распространена на малогабаритные автомобили, которые, как указано в гл. 1, совершают поворот по тому же принципу. Существенные поправки в эту теорию надо вносить для учета влияния характеристик широкопрофильных эластичных шин. Каждое свойство по каждой группе автомобилей заслуживает самостоятельного глубокого рассмотрения и исследования. Ниже в постановочном плане рассмотрим