Не только ты управляешь автомобилем – законы физики и механики исправно работают при движении автомобиля, и следует представить себе действие различных сил, чтобы использовать их для управления или препятствовать их нарастанию.
Расположение центра тяжести автомобиля зависит от компоновки узлов и агрегатов, и распределение веса по осям указывается в технических характеристиках. Высота груза и его размещение на автомобиле влияют на новое положение центра тяжести и новые нагрузки на оси. Нагрузку на ось следует уметь рассчитать для определения возможности проезда по некоторым мостам, понтонам и временным покрытиям.
На наклонной поверхности сила тяжести раскладывается на две составляющие – одна прижимает автомобиль к дороге, а другая старается опрокинуть его вдоль дороги или поперек, в зависимости от направления уклона. Чем выше центр тяжести и чем больше угол наклона автомобиля, тем больше опрокидывающая сила.
Кроме силы тяжести и опрокидывающей силы, на автомобиль действуют другие:
* Сила сопротивления качению – возникает при деформировании шины и дороги, трении шины о дорогу, трении в подшипниках колес;
* Сила сопротивления подъему – определяется массой автомобиля и углом подъема;
* Сила инерции покоя – при трогании и разгоне направлена против движения;
* Сила инерции движения – направлена по ходу движения;
* Центробежная сила – направлена по радиусу от центра кривой поворота и стремится снести автомобиль с дороги;
* Сила сопротивления воздуха – направлена против движения, величина зависит от обтекаемости автомобиля и скорости его движения;
* Сила давления сильного бокового ветра или аэродинамического влияния потоков воздуха от большого обгоняющего или обгоняемого автомобиля – стремится снести машину с дороги; зависит от парусности – боковой площади кузова;
* Подъемная сила – возникает при движении с большой скоростью от давления потока воздуха, попадающего под передок автомобиля, стремится оторвать колеса от дороги, ухудшая сцепление колес с дорогой и управляемость;
* Сила сноса – возникает при заносе задних или сносе передних колес;
* Сила сцепления – зависит от нагрузки на ведущие колеса, состояния и качества дорожного покрытия, давления в шинах, скорости, степени износа протектора;
* Сила тяги – определяется величиной крутящего момента, переданного от трансмиссии на колеса, вызывает движение автомобиля за счет отталкивания колес от дороги ;
* Сила торможения – возникает при торможении двигателем или тормозными колодками.
Сила тяги должна быть больше силы инерции покоя, но меньше силы сцепления ведущих колес с дорогой – тогда движение автомобиля возможно. Если сила тяги на ведущих колесах больше силы сцепления этих колес с дорогой, колеса буксуют.
Если сила сцепления колес с дорогой будет больше тормозной силы, то автомобиль затормаживается, если меньше – скользит юзом.
Благодаря инерции движения автомобиль может двигаться на высокой скорости с незначительной подачей топлива (вот почему движение на постоянной скорости 80-90 км в час наиболее экономично), а также некоторое время с отключенным двигателем – накатом.
Силе торможения помогают силы сопротивления качению, подъему, сопротивления воздуха, центробежная сила. Затрудняет торможение сила инерции движения, особенно растущая на уклоне.
При торможении и при движении с уклона сила тяжести переносится вперед и создает продольный опрокидывающий момент, дополнительно нагружающий переднюю ось. Эту нагрузку используют для улучшения сцепления управляемых колес с дорогой на повороте, тормозя двигателем и поворачивая колеса.
Величина центробежной силы зависит от скорости и веса автомобиля, а также радиуса поворота. Значит, уменьшить эту силу можно снижением скорости или увеличением радиуса поворота.
Снос передних и занос задних колес – боковое скольжение колес. Они могут привести к закручиванию автомобиля вокруг вертикальной оси, как волчка.
Причины заноса и сноса :
* При движении – разные тяговые силы на колесах ;
* При торможении – разные тормозные силы на колесах одной оси, разные силы сцепления колес с дорогой, неправильное размещение груза относительно продольной оси автомобиля.
* На повороте – торможение, резкий поворот управляемых колес ; сила инерции превышает силу сцепления колес с дорогой.
* При заносе автомобиль может опрокинуться по следующим причинам в случаях :
* Поперечный уклон направлен в сторону, противоположную повороту ;
* Резкое прекращение заноса при упоре заднего колеса в препятствие ;
* Резкий поворот руля на большой скорости ;
* Неравномерное распределение груза или его смещение на повороте.
Упругость узлов подвески частично и кратко препятствует действию центробежной силы, допуская крен автомобиля. Чем выше центр тяжести и уже колея, тем больше вероятность опрокидывания.
Эксплуатационные качества : тягово-скоростные, тормозные, топливная экономичность, управляемость, устойчивость, маневренность, проходимость – определяются способностями автомобиля использовать или преодолевать соответствующие физические силы.
Тягово-скоростные параметры определяют диапазон изменений скорости и интенсивности разгона автомобиля в различных условиях. При испытаниях замеряют семь показателей тягово-скоростных свойств : скоростная характеристика разгон – разбег, скоростная характеристика на высшей и предшествующей передачах, скоростная характеристика на дороге с переменным продольным профилем, максимальная скорость, условная максимальная скорость, время разгона на определенных участках и время разгона до заданной скорости.
На топливную экономичность оказывают влияние аэродинамические параметры автомобиля, характеристики шин, передаточное число главной передачи, количество передач и их передаточные числа в коробке передач.
Тормозной путь – расстояние, которое проходит автомобиль от начала торможения до главной остановки. Замедление автомобиля – величина, на которую уменьшается скорость автомобиля на единицу времени.
Управляемость автомобиля – его способность отзываться на самые малые команды руля, а также стабилизировать направление движения после влияния небольших неровностей дорожного покрытия. Управляемость и стабилизация обеспечиваются конструктивно рулевым механизмом и установкой управляемых колес под определенными углами : продольный и поперечный угол наклона шкворня, углы развала и схождения колес. Стабилизирующие свойства имеют и шины легковых автомобилей благодаря небольшому давлению воздуха и гибким боковинам. Но они склонны к уводу при боковом прогибе шины под влиянием поперечной силы. Увод передних колес увеличивает радиус поворота, задних – уменьшает. Если угол увода задних колес больше, чем передних – автомобиль влияет и водителю приходится корректировать направление движения.
Для выравнивания степени увода передних и задних колес рекомендуется давление воздуха в шинах передних колес поддерживать ниже, чем в задних.
Устойчивость движения характеризуется критической скоростью криволинейного движения по опрокидыванию и заносу под воздействием поперечной составляющей силы инерции.
Поворачиваемость автомобиля – одна из их характеристик. Переднеприводные автомобили имеют недостаточную поворачиваемость, что помогает им более уверенно проходить закругления на обычных скоростях, без заноса. Заднеприводные автомобили с двигателем сзади имеют избыточную поворачиваемость. Заднеприводные автомобили с двигателем впереди и полноприводные автомобили в обычных условиях имеют недостаточную поворачиваемость, но при изменении режимов движения, перегрузке задних колес или снижении давления в них – избыточную.
Маневренность характеризуется минимальным и габаритным радиусами поворота, а также габаритной полосой движения. Чем меньше эти радиусы, тем выше маневренность. Габаритная полоса характеризует ширину коридора, необходимую при крутых поворотах, а также возможность движения автомобиля с прицепом или без него в проездах заданной формы и размеров. Она определяется траекторией автомобиля и сдвигом траектории прицепа к центру поворота.
Профильная проходимость – способность автомобиля преодолевать неровности и препятствия, а также вписываться в габариты дороги. Она зависит от габаритных размеров, высоты центра тяжести, переднего и заднего углов свеса, радиуса горизонтальной проходимости, продольного и поперечного радиуса проходимости, наименьшего расстояния между низшими точками автомобиля и дорогой, продольной и поперечной устойчивости к опрокидыванию – наибольших углов преодолеваемых подъема и поперечного откоса, диаметра колес, а для автомобиля с прицепом также и углов гибкости автопоезда.
Опорная проходимость определяет способность автомобиля двигаться по мягким поверхностям. Важным условием опорной проходимости является соотношение между наибольшей силой тяги и силой сопротивления движению.
В большинстве случаев проходимость автомобиля с прицепом ограничивается недостаточной силой сцепления колес с дорогой и в связи с этим невозможно использовать максимальную силу тяги. Опорная проходимость определяется сцепной массой – массой, приходящейся на ведущие колеса : чем она ниже, тем выше проходимость. Очевидно, что у внедорожников сцепная масса ниже, так как все колеса ведущие.
Сила сцепления ведущих колес с дорогой определяется давлением массы, приходящейся на одно колесо, на площадь контакта шин с дорогой – удельным давлением. На рыхлых грунтах проходимость лучше, если удельное давление меньше – площадь контакта больше за счет ширины шин или снижения давления в них. На твердом покрытии проходимость выше при большом удельном давлении – меньшей площади контакта – за счет узких шин или высокого давления в них.
На льду желательно снижать удельное давление для увеличения площади контакта шины с дорогой.
Шины с крупным рисунком протектора на мягких грунтах имеют большую площадь контакта и меньшее удельное давление ; на твердых грунтах площадь контакта этой шины меньше, и удельное давление увеличивается. Для движения по мягким, песчаным, торфяным грунтам, тундре и снегу применяют широкие или прочные шины либо шины с регулируемым давлением.
При совпадении колем передних и задних колес проходимость автомобиля повышается – меньше сопротивление движению. Оба вида проходимости определяются также соотношением между тяговой силой и силой сопротивления движению, возможностью использования тяговой силы, зависящей от силы сцепления ведущих колес с дорогой.
Владислав Волгин "Справочник автомобилиста"
- Главная
- →
- Выпуски
- →
- Авто
- →
- Полезные советы
- →
- Законы физики - справочник автомобилиста
Полезные советы
Группы по теме:
Популярные группы
- Рукоделие
- Мир искусства, творчества и красоты
- Учимся работать в компьютерных программах
- Учимся дома делать все сами
- Методы привлечения денег и удачи и реализации желаний
- Здоровье без врачей и лекарств
- 1000 идей со всего мира
- Полезные сервисы и программы для начинающих пользователей
- Хобби
- Подарки, сувениры, антиквариат