Водителю, который не погружен в автомобильную тематику, приходится сталкиваться с новыми терминами. Если автовладелец обзавелся кроссовером, он может встретить такое понятие, как геометрическая проходимость автомобиля. Данный параметр является весьма важным для внедорожников, и в рамках данной статьи мы рассмотрим, что он собой представляет.
Оглавление:Геометрическая проходимость автомобиля: что это такое
Первым делом нужно разобраться, что означает термин «геометрическая проходимость автомобиля». Если говорить кратко, это сочетание геометрических параметров транспортного средства, которые влияют на его способность преодолевать препятствия во время движения.
Не только у внедорожников имеется геометрическая проходимость, но именно у них на нее обращают особое внимание водители при выборе машины для эксплуатации в экстремальных условиях.
Какие параметры автомобиля влияют на геометрическую проходимость
Геометрическая проходимость автомобиля, в первую очередь, зависит от размеров самого транспортного средства. Базовые параметры, оказывающие влияние на данный показатель, следующие:
- Габариты автомобиля: длина, ширина, высота;
- Длина колесной базы;
- Ширина колеи – это расстояние между двумя колесами на одной оси в центре точки соприкосновения;
- Передний и задний свес – это расстояния от оси колес до передней (или задней) точки автомобиля.
В зависимости от данных базовых показателей определяется геометрическая проходимость автомобиля.
Основные параметры геометрической проходимости
В понятие геометрической проходимости автомобиля входит 5 основных параметров:
Также можно выделить несколько параметров, относящиеся к геометрической проходимости автомобиля, но не являющиеся ключевыми:
Зачем знать геометрическую проходимость автомобиля
Указанные выше параметры важны в той или иной степени для определения геометрической проходимости автомобиля. Но чаще всего при рекламе своих автомобилей производители заостряют внимание лишь на четырех из них – клиренс, углы въезда и съезд и угол рампы. Остальные параметры вторичны и мало о чем могут рассказать неопытному водителю, который планирует приобрести автомобиль.
Однако, геометрическая проходимость автомобиля – это далеко не всегда реальная проходимость автомобиля в сложных дорожных условиях. Реальная проходимость в значительной степени зависит от типа привода (и от метода его работы), наличия или отсутствия межколесных блокировок, качества резины, поверхности соприкосновения и так далее. И чаще именно указанные параметры, а не геометрические характеристики, определяют внедорожные качества автомобиля.
Лекция 12. ПРОХОДИМОСТЬ АВТОМОБИЛЯ 1. Профильная проходимость 2.Опорно-сцепная проходимость Проходимость автомобиля комплексное свойство, характеризующее его подвижность и эффективность использования в конкретных условиях. Показатели проходимости характеризуют возможность и эффективность выполнения транспортных работ в тяжелых дорожных условиях. Степень подвижности автомобиля характеризуется уровнем потери проходимости. Потеря проходимости может быть полной или частичной. При полной потере проходимости происходит застревание прекращение движения. Частичная потеря проходимости связана со снижением скорости движения и увеличением расхода топлива. Факторы, влияющие на потерю проходимости:
Задевание выступающих частей автомобиля за неровности дороги или местности; продольные и поперечные уклоны, вызывающие опасность опрокидывания; препятствия, создающие большие сопротивления движению и непреодолимые либо из-за недостаточных тяговых свойств, либо из- за ограничений по сцеплению ведущих колес с опорной поверхностью; препятствия, способные вызвать затопление автомобиля (топкие болота, водные преграды). Все препятствия можно разделить на две группы: препятствия, обусловленные профилем дороги или местности; препятствия, обусловленные слабой несущей способностью опорной поверхности. В этой связи различают профильную и опорно-сцепную проходимость. Способность автомобиля преодолевать названные препятствия оценивается двумя группами показателей проходимости: - показателями профильной проходимости; - показателями опорно-сцепной проходимости. Проходимость автомобиля в значительной мере зависит от его колесной формулы, которая составляется из двух цифр.
Первая цифра соответствует общему числу колес автомобиля, а вторая числу ведущих колес. Например, колесная формула двухосного автомобиля с одним ведущим мостом имеет вид 4 х 2, а с двумя ведущими мостами (полноприводного) 4 х 4. По уровню требований к показателям проходимости автомобили делят на три категории: ограниченной, повышенной и высокой проходимости. Автомобили ограниченной проходимости (дорожные автомобили) предназначены для эксплуатации на дорогах с твердым покрытием и грунтовых дорогах в сухое время года. К ним относятся автомобили с колесными формулами 4 х 2, 6 х 2, 6 х 4, 8 х 4. Автомобили повышенной проходимости имеют привод на все колеса (4 х 4, 6 х 6 и т.д.), более сложную трансмиссию (обычно с раздаточной коробкой и межосевыми дифференциалами), шины с пониженным или регулируемым давлением воздуха. В дифференциалах трансмиссии применяют механизмы блокирования с командным или автоматическим управлением. Широко используются дифференциалы повышенного трения и самоблокирующиеся дифференциалы. Для самовытаскивания застрявшего автомобиля предусматривают установку лебедки.
Автомобили высокой проходимости это специальные автомобили для работы в условиях бездорожья. Они обладают способностью преодолевать канавы, вертикальные уступы, большие подъемы и др. Отдельную группу составляют специальные автомобили. Они создаются для эксплуатации в определенных условиях: заболоченная, песчаная местность, глубокий снег и др. 1. Профильная проходимость Показатели профильной проходимости характеризуют возможности автомобиля преодолевать неровности и препятствия на пути движения и вписываться в требуемую полосу движения на дороге. Часть этих показателей совпадает с показателями устойчивости и управляемости, рассмотренными в главах 10 и 11. Рассмотрим показатели, характеризующие проходимость автомобиля в вертикальной плоскости. Дорожный просвет это расстояние Н от низшей точки автомобиля до плоскости дороги (рис. 1), характеризующее возможность движения без задевания сосредоточенных препятствий (камней, пней и т.п.).
Рис. 1. Показатели продольной проходимости автомобиля Передний L n и задний L 3 свесы и углы переднего γ п и заднего γ 3 свесов характеризуют способность автомобиля преодолевать значительные неровности на пути движения при въезде на препятствие или при съезде с него, например, в случаях наезда на бугор, переезда через канаву и т.п.
Свес (передний или задний) определяют расстоянием между проекциями на плоскость дороги крайней точки выступающей части контура автомобиля и оси вращения ближайшего колеса. Для определения углов γ п и у 3 проводят касательные к окружностям колес и к таким точкам выступающих передней и задней частей автомобиля, для которых эти углы минимальны. Продольный R np и поперечный R поп радиусы проходимости определяют очертание препятствия, которое может преодолеть автомобиль без задевания. Продольный радиус проходимости равен радиусу окружности, касательной к окружностям колес и одной из низших точек в пределах базы автомобиля L. Все остальные точки автомобиля должны находиться вне этой окружности. Аналогично определяется R non. Чем меньше R np и R non, тем лучше проходимость автомобиля. С уменьшением базы автомобиля R np уменьшается. Аналогична зависимость R non от колеи В. Углы перекосов мостов γ мi, зависят от типа подвески. Независимая и балансирная подвески допускают большие перекосы мостов, чем зависимые. При недостаточных углах γ мi, отдельные колеса могут отрываться от грунта. Если это произойдет с колесами ведущего моста, то движение автомобиля окажется невозможным, так как будет исключена возможность реализации тягового момента М к в.
Проходимость автомобиля в горизонтальной плоскости характеризует его маневренность. Для оценки маневренности используют следующие показатели: минимальный радиус поворота R n min (рис. 2); внешний губаритный радиус поворота R губ.н внутренний губаритный радиус R губ.в; ширина губаритной полосы движения R губ = R губ.н - R губ.в. Рис. 2. Показатели маневренности автомобиля
Наиболее маневренны одиночные автомобили со всеми управляемыми колесами. Маневренность автопоездов значительно хуже маневренности одиночных автомобилей, так как прицеп (или полуприцеп) смещается к центру поворота (рис. 3). Для определения высоты преодолеваемого автомобилем порогового препятствия Н пр рассмотрим схемы, приведенные на рис. 4. Воздействие корпуса автомобиля на колесо выражается нормальной нагрузкой F z и силой F x. Для ведомого колеса F x это толкающая сила корпуса, а для ведущего сила сопротивления движению корпуса. Если автомобиль многоосный и полноприводной, то у отдельных колес сила F x может кратковременно оказаться толкающей силой корпуса. При определении реакции внешней среды на колеса будем исходить из того, что в момент преодоления препятствия колесо отрывается от поверхности дороги и взаимодействует лишь с выступом порогового препятствия. Скорость автомобиля невелика. Деформацией шины и силами инерции можно пренебречь. Рассмотрим вначале ведомое колесо (рис. 4, а). Реакция выступа R направлена к центру колеса О. Из условий равновесия колеса
Рис. 4. Схема сил, действующих на колесо при преодолении порогового препятствия: а ведомое колесо; б ведущее колесо Из формулы (1) следует, что с увеличением H пр необходимая сила F x возрастает, а при H np = r c достигает бесконечности. Следовательно, препятствие высотой H np = r c автомобиль преодолеть не может. Толкающая сила ведомого колеса создается силой тяги ведущих колес, причем, где суммарная
Продольная реакция дороги на все ведущие колеса. Но величина R кв ограничена сцеплением колес с дорогой и не может превышать значения R кв max =φ x R zв, где R zв суммарная нормальная реакция дороги на ведущие колеса (см. § 6.7). Следовательно, ограничено и максимальное значение F x. В результате Н пр обычно не превышает (0,2...0,3) кс. Для ведущего колеса (рис. 4, б) реакцию выступа порогового препятствия представим в виде двух составляющих нормальной R n и касательной R τ по отношению к поверхности колеса. Составляющая R τ обусловлена действием момента М кв, подводимого к ведущему колесу. Предположим, что остальные колеса автомобиля ведомые и для их движения ведущее колесо должно развивать силу тяги F τ, необходимую для преодоления силы сопротивления корпуса F x, т.е.. Так как автомобиль преодолевает препятствие на малой скорости, то можно считать, что F x обусловлена лишь сопротивлением качению. Тогда F x =m a gf. Уравнения равновесия колеса имеют вид:
Касательная реакция R τ, ограничена сцеплением. Ее предельное значение R z = R n φ x подставим в уравнения равновесия. Решив их совместно, исключим неизвестную реакцию R n. В результате получим откуда (2) Если пренебречь F x, то (3) Из выражения (3) следует, что чем меньше коэффициент сцепления φ x, тем больше угол α, т.е. меньше высота преодолеваемого порогового препятствия Н пр. Сопротивление корпуса F x также снижает Н пр. Кроме φ х на величину Н пр влияет размер колеса. При одном и том же значении а чем больше r с, тем выше H пр.
Максимальная высота преодолеваемого не полноприводным и автомобилями порогового препятствия составляет (0,3...0,5) r с, полноприводными (0,5...0,8) r с. Возможность преодоления рва определяется числом и расположением мостов, колесной формулой, размером колес и положением центра масс автомобиля. Для двух- и трехосных автомобилей ширина преодолеваемого рва зависит от размеров колес и колесной формулы. Такие автомобили способны преодолеть ров с прочными кромками шириной до (1,0...1,3)кс. Ориентировочно ширину рва, преодолеваемого многоосными автомобилями, можно определить по формуле b p =0,2l 1 (n м -1), где l 1 продольное расстояние от оси передних колес до центра масс автомобиля; п м число мостов.
2. Опорно-сцепная проходимость Показатели опорно-сцепной проходимости характеризуют возможность движения автомобиля в тяжелых дорожных условиях и по деформируемым поверхностям. Опорно-сцепная проходимость автомобиля зависит от параметров и конструктивного исполнения механизмов и систем автомобиля, а также от несущих свойств опорной поверхности. Основное влияние на проходимость оказывают движители, трансмиссия и подвеска. Показатели опорно-сцепной проходимости автомобиля тесно связаны с показателями тягово-скоростных свойств. Ряд показателей тягово-скоростных свойств непосредственно характеризуют степень подвижности автомобиля в тяжелых дорожных условиях. К ним относятся: максимальный динамический фактор автомобиля D max, динамический фактор по сцеплению D φ, максимальный преодолеваемый подъем h mах, удельная мощность автомобиля Р уд. Используют также специфические показатели опорно-сцепной проходимости. Коэффициент сцепной массы k φ представляет собой отношение массы m φ, приходящейся на ведущие мосты, к полной массе автомобиля m a:
(4) У полноприводных автомобилей k φ = 1. Для повышения проходимости неполноприводных автомобилей центр масс смещают к ведущему мосту. Давление колес на опорную поверхность оценивают двумя показателями: средним давлением на поверхности контакта и средним давлением по выступам рисунка протектора. Среднее давление в контакте р к вычисляется по формуле (5) где А к контурная площадь контакта: А к = В Ш l К; В ш ширина профиля шины; l к длина контактной поверхности. На дороге с твердым покрытием
Где r с и r cт свободный и статический радиусы колеса. На деформируемой. поверхности l к зависит от глубины погружения колеса в грунт. Среднее давление колеса по выступам рисунка протектора (6) где k np коэффициент насыщенности протектора. Значение kпр зависит от типа рисунка протектора: для дорожного рисунка он находится в пределах 0,6...0,8; для универсального 0,5...0,7; для вездеходного 0,5..0,6. Коэффициент проходимости по несущей способности опорной поверхности определяют по формуле (7) где p s несущая способность грунта или дороги. Несущая способность грунта зависит от его относительной влажности (рис. 5). Чем меньше П p, тем хуже проходимость. Давления р к и р пр определяют возможность движения по деформируемому грунту.
Для предотвращения быстрого разрушения дорожных покрытий во многих странах в законодательном порядке вводятся ограничения на осевые нагрузки АТС. Например, в странах СНГ на дорогах с капитальным цементобетонным и асфальтобетонным покрытием допустимая нагрузка на наиболее нагруженный мост до 100 кН, на тележку до 180 кН, а на дорогах с низкой несущей способностью (щебеночные, гравийные, облегченные покрытия) соответственно 60 и 110 кН.
Способность внедорожника уверенно преодолевать бездорожье зависит от «правильности» его полноприводной платформы, точнее, от типа полноприводной трансмиссии и подвески, величины дорожного просвета, рисунка протектора шин и т. д.
От чего зависит проходимость?
Способность внедорожника уверенно преодолевать бездорожье зависит от «правильности» его полноприводной платформы, точнее, от типа полноприводной трансмиссии и подвески, величины дорожного просвета, рисунка протектора шин и т. д. Эти факторы «работают» в комплексе, и если хотя бы одна из составляющих не в норме, автомобилю может не хватить внедорожного потенциала для преодоления препятствий.
Фамильные черты
За всю историю внедорожников и SUV их трансмиссии неоднократно усовершенствовались и видоизменялись - сегодня практически у каждой модели есть свои особенности. Рассмотрим самые интересные конструкции трансмиссий внедорожников.
BMW. В первую очередь остановимся на недавно появившемся «интеллектуальном» постоянном полном приводе компании BMW - X-drive. В трансмиссии Х3 и пострестайлингового Х5 в раздаточной коробке нет дифференциала, который делит крутящий момент двигателя между колесами передней и задней оси. Функцию этого узла выполняет многодисковое сцепление (муфта) с электронным управлением. В течение миллисекунд она изменяет величину момента, который передается различным осям.
Электроника X-drive анализирует дорожную ситуацию и в некоторых случаях способна соответствующим образом перераспределять момент еще до того, как могут появиться нежелательные эффекты. Например, при резком нажатии на педаль газа электронной муфте сразу же дается команда распределить момент поровну между осями, а не после того, как колеса одной оси начали пробуксовывать. В определенных ситуациях (скорость выше 180 км/ч, автомобиль заднеприводный и т. д.) передняя и задняя оси могут быть полностью отсоединены друг от друга или, наоборот, жестко связаны, как при заблокированном дифференциале (при старте и разгоне до 20 км/ч и т. д.). Если при скоростном прохождении поворота начался снос передних колес, электроника с помощью системы DSC распознает это и уменьшает момент на передних колесах. При возникновении заноса муфта замыкается, передавая больший момент на передок.
Mitsubishi. Не менее интересная трансмиссия используется на Mitsubishi Pajero. Ее нельзя однозначно отнести ни к постоянному полному приводу, ни к приводу с ручным включением переднего моста - она может работать в обоих режимах. Дело в том, что в раздаточной коробке имеется межосевой (центральный) дифференциал в виде планетарного механизма, который можно заблокировать. Если он разблокирован, крутящий момент передается на переднюю и заднюю оси в пропорции 33:67. Более того, в межосевой дифференциал встроена вискомуфта, которая в случае пробуксовки колес одной из осей начинает блокироваться и выравнивать скорости осей, то есть перераспределять больше крутящего момента на ось с меньшей скоростью. В максимально заблокированном состоянии вискомуфта обеспечивает распределение крутящего момента в соотношении примерно 50:50.
Электроника управляет работой раздаточной коробки на основании входных сигналов, идущих от джойстика «раздатки». Электронный блок управления рассчитывает идеальное время для включения/выключения того или иного режима для обеспечения стабильности движения и плавности включения.
Volvo. Шведская компания Haldex несколько лет назад разработала собственное многодисковое сцепление с гибридным электромеханическим управлением и гидравлическим приводом. Сегодня его устанавливают как на легковушки, так и на SUV, например, Volvo XC90. Муфта размещается перед задним мостом. Межосевого дифференциала в такой схеме нет.
При движении по хорошему дорожному покрытию, когда колеса не пробуксовывают, крутящий момент передается на передние колеса и XC90 ведет себя, как переднеприводный автомобиль. Обе оси автомобиля при этом вращаются с одинаковой скоростью, диски сцепления не сжаты, т. е. муфта выключена. Проскальзывание колес передней оси и возникающая при этом разница в скорости валов обеспечивают активизацию механизма сжатия пакета фрикционов. Насос при этом начинает нагнетать масло в поршневой привод, сжимающий диски муфты. В результате на заднюю ось начинает передаваться часть крутящего момента. Электроника регулирует величину передаваемого момента, каждые 0,01 секунды анализируя скорость вращения колес передней и задней осей (с помощью датчиков ABS), положение дросселя, обороты и момент двигателя, состояние тормозной системы. Делается это путем регулировки давления в гидросистеме муфты. Таким образом она управляет процессом перераспределения момента на заднюю ось.
Одно из главных преимуществ новой гидромуфты - возможность путем программирования электронного блока откорректировать трансмиссию индивидуально для каждой модели, к примеру, задать различные величины передаваемого крутящего момента на заднюю ось. Муфту Haldex для XC90 немного модернизировали, чтобы уменьшить пробуксовку при старте. В ее конструкцию ввели запорный клапан, блокирующий муфту на скорости до 15 км/ч. Соответственно при старте с места машина становится полностью полноприводной, а затем, если дорожное покрытие не способствует пробуксовкам, до 100% крутящего момента передается на передние колеса.
VW. Touareg имеет постоянный полный привод, который оснащается блокируемым межосевым дифференциалом. На хорошей дороге момент перераспределяется равномерно - по 25% на каждое колесо. В качестве опции можно заказать установку блокируемого дифференциала заднего моста, улучшающего внедорожные характеристики машины. Механические дифференциалы в Touareg блокируются многодисковыми муфтами, которыми управляет электроника. Каждый из этих дифференциалов при необходимости можно заблокировать и дистанционно («вручную»), повернув выключатель на консоли.
Subaru. Потенциальным покупателям внедорожников следует помнить о том, что даже у одной модели может быть несколько модификаций привода колес. Пример тому - модели Subaru, в которых в зависимости от типа КПП устанавливаются полноприводные трансмиссии с различными типами межосевых дифференциалов. Например, в модификациях с «механикой» это дифференциал с вязкостной муфтой, который в нормальных условиях движения распределяет момент между осями в соотношении 50:50, а с «автоматом» - может быть дифференциал с планетарным редуктором, распределяющим момент на колеса передней и задней осей в пропорции 35:65. В первом случае при пробуксовке колес одной оси дифференциал блокирует вискомуфта, при этом весь крутящий момент не уходит на скользящие колеса, а распределяется между колесами передней и задней осей поровну. Машину в этом случае «ведут» колеса той оси, которые более цепко держатся за дорогу. Во втором случае блокировкой дифференциала «занимается» электронная система MP-T (MultiPlate transfer).
Во всех моделях Subaru, выпущенных после 1980 года, используется симметричная конструкция полного привода AWD (Symmetrical AWD). Элементы трансмиссии абсолютно симметричны относительно продольной оси, что обеспечивает практически идеальную балансировку и распределение массы между колесами. Таким образом, улучшаются сцепные свойства в различных дорожных условиях, что положительно отражается на устойчивости, управляемости и проходимости автомобиля.
| Геометрическая проходимость | |
|
|
| Пониженная или повышенная |
| Подвеска | |
|
|
| Шины |
Юрий Дацык
Фото фирм-производителей
Если вы нашли ошибку, пожалуйста, выделите фрагмент текста и нажмите Ctrl+Enter .
Проходимость – это эксплуатационно-техническое свойство, определяющее возможность использования автомобиля по бездорожью и на дорогах с покрытием, находящимся в плохом состоянии.
Все автомобили должны в значительной мере обладать хорошей проходимостью, а для машин, которые систематически работают в трудных дорожных условиях, такое свойство имеет первостепенное значение. От проходимости зависит средняя скорость движения, производительность и сохранность автомобиля, безопасность движения и другие немаловажные факторы.
Сейчас пока еще не установлен единый параметр, который позволил бы точно и полно оценить проходимость автомобиля в различных дорожных условиях.
Однако уже известно, что для хорошей проходимости автомобиль должен обладать хорошими тяговыми свойствами, а также иметь достаточно крепкие детали и механизмы ходовой части.
Кроме того, выявлен ряд измерителей, которые в достаточной мере определяют возможности преодоления препятствий автомобилем. К основным измерителям необходимо отнести следующие:
1. Расстояние между низшими точками автомобиля и дорогой (дорожный просвет).
Чем больше это расстояние, тем безболезненнее автомобиль будет преодолевать неровную дорогу, не рискуя задевать за кочки, камни, пни и т. д. Этим самым исключается возможность повреждения отдельных деталей шасси. У всех автомобилей наиболее низкими точками шасси являются картер маховика, передняя и задняя оси. Происходит много случаев, когда низкие части повреждаются, наскакивая на камни. Это чаще бывает в горных каменистых районах.
Рис. 9. Определение наименьшего дорожного просвета между нижней точкой шасси и дорогой.
Расстояние от низших точек автомобиля до поверхности дороги у большинства легковых автомобилей составляет 180-250 мм, а у грузовых – 250-325 мм (рис. 9, таблица 6).
Таблица 6
СРЕДНИЕ ВЕЛИЧИНЫ ОСНОВНЫХ ГЕОМЕТРИЧЕСКИХ ПОКАЗАТЕЛЕЙ ПРОХОДИМОСТИ АВТОМОБИЛЕЙ
|
Марки |
Дорожный просвет |
Радиус продольной |
Угол в градусах |
|
| передний | задний | |||
| Легковые | 150-220 | 3-8 | 20-30 | 15-20 |
| Грузовые | 250-350 | 2,5-6 | 40-60 | 25-45 |
| Автобусы | 220-300 | 4-9 | 10-40 | 6-20 |
2. Радиусы продольной и поперечной проходимости.
Это второй показатель, определяющий проходимость автомобиля по пересеченной местности. Необходимо различать нижний и верхний радиусы продольной проходимости, а также радиус поперечной проходимости.
Нижний радиус продольной проходимости – это радиус дуги окружности, проведенной касательно к передним и задним колесам и нижней точкой между ними (рис. 10).
Рис. 10. Определение радиуса продольной проходимости автомобиля
Верхний радиус продольной проходимости – радиус дуги окружности, проведенной касательно к передним и задним колесам и выступающей передней или задней частью автомобиля.
Радиус поперечной проходимости – радиус дуги окружности, проведенной касательно к передним или задним колесам автомобиля и нижней точкой между ними соответствующей оси (рис. 11).
Рис. 11. Оыпределение радиуса поперечной проходимости
Чем меньше радиусы продольной и поперечной проходимости, тем большая способность автомобиля преодолевать рвы, крутые мосты, бугры цилиндрической формы, кюветы и т. д. без задевания за своими низшими точками.
3. Передний и задний углы проходимости.
Это углы образуются между опорной плоскостью дороги и касательными, проведенными из крайних точек, выступающих спереди и сзади частей автомобиля к переднему и заднему колесам (рис. 12).
Рис. 12, Определение пережднего угла въезда и заднего угла съезда автомобиля
Чем больше величина переднего и заднего углов проходимости, тем выше проходимость автомобиля при переезде через канавы, выступы, бугры и другие препятствия, которые могут встретиться в пути.
4. Удельное давление колес на опорную поверхность.
Определяется эта величина делением нагрузки, приходящейся на соответствующее колесо, на площадь отпечатка шины.
g = G/F кг/см2,
где:
G – вес, приходящийся на колесо в кг;
F – площадь отпечатка шины в см2;
Давление колес на опорную поверхность имеет большое значение для проходимости автомобиля, в особенности при движении его по песку, снегу, пашне, грязи, болоте и т. д. (рис. 13). Чем меньше давление колес, тем меньше глубина образуемой колеи, следовательно, меньше сопротивление движению и больше проходимость автомобиля.
Рис. 13. Средние удельные давления лыжника, пешехода, легкового автомобиля.
5. Сцепление ведущих колес с дорогой.
Часто на скользких дорогах с обледенелым дорожным покрытием, а также на дорогах с глинистым грунтом, черноземом происходит буксование ведущих колес.
Колеса буксуют в том случае, когда тяговое усилие, необходимое для движения автомобиля в данных дорожных условиях, превосходит максимально возможное значение реакции между ведущими колесами и дорогой.
Условия движения без буксования определяются следующим выражением:
Gв ? > P,
где:
? – коэффициент сцепление шин с дорогой;
Р – тяговое усилие, необходимое для движения автомобиля в данных
условиях.
Для сравнения проходимости автомобилей в части их предрасположения к буксованию ведущих колес используется следующая зависимость:
D? = Gв/Ga ?,
где:
D? – сцепной фактор автомобиля;
Gв – вес автомобиля, приходящийся на ведущие колеса;
Ga – полный вес автомобиля;
? – коэффициент сцепления; (? = 0,1, что соответствует движению
автомобиля по обледенелой, наиболее скользкой дороге).
Следует отметить, когда значение Dр больше, то автомобиль меньше предрасположен к буксованию колес и застреваниям и хорошо преодолевает подъемы на скользкой дороге.
6. Радиус поворота автомобиля.
Чем меньше радиус поворота автомобиля, тем удобнее водителю маневрировать при езде по дорогам с большим количеством поворотов и препятствий (рис. 14).
Рис. 14.Схема поворота автомобиля
7. Максимальная высота автомобиля (или расстояние от высшей точки автомобиля до плоскости опоры колеса).
Это качество важно главным образом автобусам, предназначенным для работы в городских условиях, где им приходится проезжать под мостами и другими сооружениями.
К оценке проходимости относятся и такие измерителя, как вес автомобиля и его распределение по осям, высота центра тяжести, габариты, высота расположения механизмов, ограничивающих глубину преодолеваемого брода, возможность преодолевания препятствий: вертикальных стенок, рвов и т. п.
Приведенными выше измерителями свойство проходимости автомобиля не исчерпывается полностью, но уже в достаточной мере определяет его.
Проходимость — способность автомобиля преодолевать различные дорожные препятствия и двигаться по дорогам, не имеющим твердого покрытия, и по бездорожью.
Проходимость автомобилей зависит в первую очередь от их конструкции. Например, автомобиль ЗИЛ-151 может преодолевать подъемы до 26°, броды глубиной до 0,8 м, двигаться по глубокому снегу и т. Д. Автомобили различных классов и марок имеют различную проходимость.
Проходимость автомобиля ЗИЛ-150, предназначенного в основном для движения по дорогам, значительно ниже. От чего зависит проходимость автомобиля? Как можно ее повысить?
Проходимость автомобиля зависит, во-первых, от мощности двигателя. Из автомобилей одного и того же веса и типа успешнее преодолевает слабые участки пути тот автомобиль, на котором установлен более мощный двигатель. Следовательно, для того чтобы сохранить высокую проходимость автомобиля, следует правильно эксплуатировать двигатель. Плохой уход за двигателем приводит к понижению его мощности. Во-вторых, проходимость автомобиля зависит от качества сцепления колес с грунтом. Из двух автомобилей одного типа с двигателями одинаковой мощности тот автомобиль может преодолеть более крутой и скользкий - подъем, у которого лучше сцепление колес с грунтом. При движении по грязи сцепление колес с грунтом уменьшается, .что приводит к углублению колеи и сопротивлению движению, поэтому для лучшего сцепления колес с почвой следует применять цепи противоскольжения или шины, имеющие протектор с сильно развитыми грунтозацепами, При движении по влажным грунтам частицы грунта вдавливаются в покрышку и при буксовании происходит трение грунта
Результаты многолетней эксплуатации автомобилей показывают, что покрышки с мелким рисунком имеют меньшую величину сцепления с грунтом, чем покрышки с крупным рисунком. Величина сцепления колес автомобиля с грунтом зависит от полезной нагрузки. У груженых автомобилей сцепление колес с грунтом выше, чем у автомобилей без груза.
Слабый грунт
Автомобиль, погружаясь в слабый грунт, испытывает все возрастающее сопротивление движению вследствие увеличения глубины колеи. При значительном погружении клиренс полностью выбирается и автомобиль начинает прессовать задним мостом грунт. Прессование продолжается до тех пор, пока автомобиль не «сядет» на задний мост . При этом начнется буксование, так как сцепление колес с грунтом снизится до минимума. Для повышения проходимости автомобиля уменьшают удельное давление путем увеличения опорной поверхности колес автомобиля или путем укладки на грунт дорожных покрытий. Последний способ дает также возможность уменьшить неравномерность удельного давления. Чем меньше давление колес, тем меньше глубина образуемой колеи и, следовательно, меньше сопротивление движению и возможность застревания автомобиля.
Водителям автомобилей ЗИЛ-151 хорошо известно, что при движении по неплотному грунту эти автомобили больше, чем автомобили других марок, «зарываются» передними колесами. Это вызвано увеличением веса, приходящегося на переднюю ось, что неизбежно ухудшает условия движения по неплотному грунту.
Подготовка водителя
И, наконец, на проходимость автомобиля влияет подготовка водителя, заключающаяся в умении выбирать путь с наименьшим сопротивлением движению, в своевременном переключении передач и в умении использовать разгон автомобиля для преодоления труднопроезжаемых мест. Правильный режим движения по дорогам и целине повышает проходимость автомобиля. Решающим условием проходимости является сопротивление движению, вызываемое образованием колеи и толчками на дорогах с неровной твердой поверхностью.
Деформация дорог
Целина в отличие от дорог, покрытых твердой одеждой, имеет различную прочность и в зависимости от этого по-разному деформируется под колесами автомобилей .
При движении автомобиля на поверхность грунта действуют вес автомобиля, передающийся через колеса, и силы сцепления, возникающие на ободе ведущих колес. Эти усилия в отдельных случаях разрушают поверхность грунта. Разрушение грунтов в большинстве случаев происходит от переувлажнения, в результате чего изменяется их несущая способность. По мере увеличения влажности несущая способность грунта уменьшается, и при проходе автомобилей образуются колеи.
Глубина колеи увеличивается от последовательного проезда автомобилей и может достичь такой величины, что передняя ось автомобиля и дифференциал коснутся междуколейного земляного вала и дальнейшее движение по колонному пути будет невозможным. Сопротивление движению автомобилей по неплотному грунту зависит также от совпадения следов передних и задних колес. Так, у автомобилей ЗИЛ-150, МАЗ-200 каждое заднее колесо расширяет след переднего колеса более чем на 300 мм,. . Преодолевает дополнительное сопротивление движению. При этом следует учесть, что грунт по краям следа переднего колеса уплотняется и сопротивление его разрушению задним колесам увеличивается. У автомобилей, имеющих двойной скат задних колес, возможность использования уплотненных следов передних колес исключается, поэтому применение двойного ската задних колес нерационально. Как известно, в конструкциях автомобилей повышенной проходимости применяют одинарный скат задних колес при одинаковой ширине колеи передних и задних колес (автомобиль ГАЗ-6З и др.).
Установление сопротивления движению еще не решает вопроса о проходимости, так как остается неизвестным, сможет ли автомобиль преодолеть это сопротивление по условиям сцепления ведущих колес с грунтом или по мощности мотора.
Показатели проходимости автомобилей
Проходимость автомобилей может оцениваться показателями, характеризующими пределы проезжаемости грунта.
Под пределами проезжаемости имеются в виду показатели, которые характеризуют грунт и взаимодействие автомобиля с ним и при которых наступает потеря проходимости, т. Е. Автомобиль останавливается вследствие буксования или недостаточной мощности двигателя.
Показателями, характеризующими грунт, являются влажность и плотность. Проходимость каждого автомобиля удобнее определять по предельным показателям влажности и плотности грунта, которые определяются в полевых условиях при помощи несложных приборов. Так, зная пределы проходимости для автомобилей по показателям грунта и имея данные разведки о состоянии грунтов в том районе, где предстоит совершить передвижение, можно установить, какой проходимости должен быть автомобиль.
Следует иметь в виду, что для некоторых грунтов не все показатели являются характерными. Например, на сыпучем песке влажность не является главным показателем проезжаемости, каким она является для других грунтов. Для сыпучих грунтов основным свойством, определяющим проезжаемость, является плотность.
Не зная свойств грунта и характера его взаимодействия с колесами, нельзя определить проходимость автомобиля.
Высокая проходимость автомобилей может быть достигнута только при отличном их вождении. Качество вождения автомобиля по целине определяется, однако, не только умением водителей использовать свойства машины, но и умением использовать основные свойства грунтов.
Единичная проходимость
Следует различать единичную проходимость — способность одиночных автомобилей двигаться своим ходом в условиях бездорожья по пересеченной местности, по увлажненным и заболоченным участкам, преодолевая отдельные неровности рельефа (при этом допускается снижение скорости на отдельных коротких участках до 5 км/час), и проходимость автомобильных колонн — способность автомобилей двигаться многократно по одному следу со скоростью 15—20 км/час.
В связи с особенностями режима влажности целины и грунтовых дорог может быть различное сочетание напластования грунта, отличающееся твердостью. Это напластование может состоять из одного и того же грунта, имеющего разную степень увлажнения и уплотнения, и из грунтов разного механического состава. Опытным путем установлено, что зона грунта, воспринимающего вертикальные усилия при движении автомобиля, достигает 40 см, а деформация сдвига в грунте распространяется на глубину 15 см, определяющую его устойчивость.
При выборе направления колонного пути важно определить, какое количество автомобилей может пройти по данному участку целины или дороги без каких-либо мер усиления. Для этого прежде всего следует определить вероятное наибольшее количество проходов автомобилей по одному следу до посадки машины дифером на грунт.
«накатывание»
Для связных грунтов, обладающих достаточным количеством глинистых частиц, характерно «накатывание», происходящее вследствие работы проходящих колес автомобиля при переходе грунта из состояния избыточного увлажнения к более низкой влажности и заключающееся в постепенном уплотнении грунта по мере потери им влажности. Эффект накатывания особенно значителен от движения тяжелых автомобилей и проявляется в дополнительном увеличении глубины колеи после проезда следующего автомобиля в среднем на 4—6 см. Процесс накатывания происходит путем уплотнения частиц грунта под давлением проходящих колес, причем такое уплотнение возможно, пока имеется в порах вода, облегчающая подвижность частиц и уменьшающая трение между ними.
Полевые данные свидетельствуют о том, что влажность грунта в колее после прохода автомобиля всегда уменьшается по сравнению с первоначальной. Например, после проезда 10 автомобилей ГАЗ-бз по одной колее влажность грунта снизилась на 6% по сравнению с первоначальной. При повторных проездах автомобиля по одному и тому же следу уплотненность дна колеи увеличивается.
Глубина колеи под колесом характеризует несущую способность грунта. До Великой Отечественной войны проезжаемость болот оценивалась глубиной погружения в грунт, падающей с определенной высоты 2-м цилиндрической железной штанги диаметром 2,4 см и весом 7,84 кг, а также погружением в грунт падающей с той же высоты винтовки. В период Великой Отечественной войны были попытки оценить проезжаемостъ болот по проходу по ним солдата-разведчика. В последние годы все большее распространение приобретает метод оценки проезжаемости болот и грунтов гиревым ударником. Опытным путем установлена связь между глубиной погружения ударника и проходимостью. Проезд по грунтам, на которых ударник погружается менее чем за пять ударов, является весьма затруднительным.
Оценка проезжаемости
Ё настоящее время для оценки проезжаемости грунта используются гиревой ударник, лом-ударник и плотномер конструкции Московского автодорожного института с пружинным динамометром и клиновидным наконечником.
Эти приборы являются равноценными и между их показаниями могут быть установлены зависимости. Наибольшее применение находит гиревой ударник, так как при пользовании им исключается возможность искажений, вносимых наклонным падением стержня и засыпанием пробитого в грунте отверстия.
Однако правильную оценку проезжаемости грунтов можно получить в том случае, если испытанию подвергается вся толща грунта, которая влияет на проезжаемость.
Учитывая, что время, отводимое для выбора направления колонного пути, обычно ограничено, разведка должна быть в основном сведена к определению оценки проезжаемости грунта простейшими приборами.
Вопрос полевой оценки проходимости автомобилей по целине и грунтовым дорогам в периоды распутицы и зимой имеет большое практическое значение. В войсковых условиях, особенно при проведении инженерной разведки путей движения, могут быть рекомендованы следующие методы определения проходимости автомобилей по грунтовой целине.
Плотность грунта определяют ломом-ударником и гиревым ударником. Количественную оценку влажности грунта производят плотномером-влагомером инженера Ковалева.
Места опробования грунтов приборами выбираются с таким расчетом, чтобы можно было полнее охарактеризовать качество грунтов целины или пашни на сильно увлажненных участках пути, представляющих затруднения для проезда автомобилей. Места замеров отмечаются точками на карте или схеме с планом маршрута, около которых наносятся средние значения показателей приборов.
В периоды переувлажнения грунта (весной, осенью, в дождливое время) значительно повышается роль инженерной разведки путей, которая в каждой конкретной обстановке должна своевременно определять возможность проезда автомобилей по целине или необходимость усиления слабых участков.
Состояние грунта
Определение состояния грунта на глаз, т. Е. По чисто внешним признакам, под силу, пожалуй, только очень опытному саперу. Поэтому возникает необходимость иметь простейший прибор пользуясь которым, любой сапер мог бы с достаточной точностью определить, какое количество автомобилей можно пропустить по тому или иному участку дороги без усиления проезжей части. Одним из таких простейших приборов является хорошо знакомый саперам гиревой ударник. Ударник очень портативен и удобен тем, что позволяет опробовать грунт на сравнительно большую глубину, чего нельзя достичь приборами неударного действия.
Если для погружения штампа в грунт до шайбы требуется менее 10 ударов, то это свидетельствует о слабости верхнего 10-го слоя грунта, который следует снять лопатой и произвести замер снова. Эта операция повторяется до тех пор, пока или количество ударов гири, вызывающих погружение штампа, не превысит 10, или замеры не будут произведены в слое, находящемся на глубине, равной клиренсу автомобиля (у ГАЗ-бз — 28 см, у ЗИЛ-151—27 см и МАЗ-200—29 см). В таких случаях необходимо брать среднее арифметическое количество ударов от всех замеров (за исключением явно нехарактерных).
Загрузка...