Поворот автомобиля

Основными параметрами, характеризующими поворот автомо­биля, являются радиус поворота и положение центра поворота.

На рис. 8.1 и 8.2 представлены схемы поворота автомобиля с жесткими и эластичными колесами. Точка О представляет собой центр поворота. Она находится на пересечении перпендикуляров, проведенных к векторам скоростей всех колес (мостов) автомо­биля. Радиус поворота R (R _э)представляет собой расстояние от центра поворота до продольной оси автомобиля.

Для автомобиля с жесткими колесами (см. рис. 8.1), у которого векторы скоростей колес совпадают с плоскостью их вращения, центр поворота лежит на продолжении оси задних колес, а ради­ус поворота (из Δ ОАБ)

,

где L — база автомобиля; θ — угол поворота управляемых колес.

Рис. 8.1. Схема поворота автомобиля с жесткими колесами:

О — центр поворота; А, Б — центры осей

передних и задних колес; v ₁, v ₂— векторы

скоростей передних и задних колес

Рис. 8.2. Схема поворота автомобиля с эластичными колесами:

О — центр поворота; А, В — центры осей передних и задних колес; С — расстояние между центром В оси задних колес и точ­кой Б — проекцией центра поворота на продольную ось автомобиля; v ₁, v ₂ — век­торы скоростей передних и задних колес

Следовательно, радиус поворота автомобиля R с жесткими колесами зависит только от угла поворота управляемых колес.

Для автомобиля с эластичными колесами (см. рис. 8.2), векто­ры скоростей которых не совпадают с плоскостью их вращения, центр поворота находится на некотором расстоянии С от оси зад­них колес, а радиус поворота (из Δ ОАБ и Δ ОБВ)

где δ ₁, δ ₂ — углы увода передних и задних колес (мостов).

Таким образом, радиус поворота автомобиля с эластичными колесами зависит от угла поворота управляемых колес и углов увода передних и задних колес, обусловленных их эластичностью при действии боковой силы.

С учетом радиуса поворота R _энаходим расстояние С (из Δ ОБВ):

Следовательно, положение центра поворота автомобиля с эла­стичными колесами зависит от угла поворота управляемых колес и углов увода передних и задних колес (мостов).

В технической характеристике автомобиля указывается наимень­ший радиус поворота по колее переднего наружного колеса. Этот радиус определяется экспериментально при максимальном пово­роте управляемых колес.

Радиус поворота автомобиля по колее переднего наружного колеса можно определить по следующей формуле:

где В — колея передних колес.

8.2. Силы, действующие на автомобиль при повороте

Процесс движения автомобиля на повороте включает в себя три фазы (рис. 8.3, а): вход в поворот (участок АБ), поворот (БВ)и выход из него (ВТ).

При входе в поворот управляемые колеса двигавшегося прямо­линейно автомобиля поворачиваются, и он движется по кривой уменьшающегося радиуса.

При повороте управляемые колеса повернуты на определенный угол, и движение происходит по кривой постоянного радиуса.

При выходе из поворота управляемые колеса возвращаются в нейтральное положение, и автомобиль движется по кривой уве­личивающегося радиуса, а затем — прямолинейно.

Во время движения на повороте на автомобиль (рис. 8.3, б) дей­ствуют следующие силы: центробежная Р _ци ее поперечная Р _уи продольная Р _хсоставляющие, а также поперечные реакции доро­ги: R _y1— на передний и R _y2 — на задний мосты.

Основной действующей силой при повороте является попереч­ная составляющая Р _уцентробежной силы, которая направлена пер­пендикулярно продольной оси автомобиля и представляет собой сумму трех сил:

P_y = P′ _y + P′ ′ _y + P′ ′ ′ _y.

Сила P′ _y всегда возникает при криволинейном движении. Она пропорциональна квадрату скорости и действует в процессе всего поворота. Сила P′ _y появляется в результате изменения угла пово­рота управляемых колес и действует при входе и выходе из пово­рота. Сила P′ ′ ′ _y возникает вследствие изменения скорости движе­ния и действует только при неравномерном движении на пово­роте. Из трех указанных состав­ляющих наибольшее значение имеет сила P′ _y, на долю которой приходится 90 % силы Р_у. Поэто­му для автомобилей общего на­значения и специализированных автомобилей силами P′ ′ _y и P′ ′ ' пренебрегают.

Рис. 8.3. Поворот автомобиля:

а — фазы процесса поворота; б — силы, действующие при повороте; А — Г — характерные точки траектории поворо­та автомобиля; v ₁, v ₂ — векторы ско­ростей передних и задних колес

Их учитывают только для специальных автомобилей (пожар­ные, автомобили «скорой помощи» и др.), движущихся на пово­ротах с более высокими скоростями.

При равномерном движении на повороте поперечная состав­ляющая центробежной силы

Она пропорциональна квадрату скорости движения, поэтому быстро возрастает при увеличении скорости.

Поперечные реакции дороги на передний и задний мосты при равномерном движении на повороте

Из этих выражений следует, что центробежные силы, действу­ющие на передний и задний мосты, можно считать пропорцио­нальными приходящемуся на них весу G ₁и G ₂.