Безопасность движения

Наиболее полно безопасность движения портальных автомобилей характеризуют их устойчивость и тормозные качества.

Устойчивость. Потеря устойчивости портального автомобиля выражается в боковом опрокидывании или боковом заносе.

Боковое опрокидывание возникает вследствие действия центробежной силы, поперечной составляющей силы тяжести,

Основные данные осветительных и сигнальных приборов

наезда на препятствие, бокового ветра, ударов о неровности дороги и, как следствие, резонансных явлений, возникающих при соответствующих скоростях движения.

Устойчивость против бокового опрокидывания характеризуется несколькими параметрами, к числу которых относится

Рис. 44. Схема предельного устойчивого положения автомобиля при боковом опрокидывании

коэффициент боковой устойчивости h₀, равный тангенсу угла опрокидывания а.

Из рис. 44 видно, что

где h_g—высота расположения центра тяжести в м.

Для портальных автомобилей характерно высокое положение центра тяжести, около 1,2—1,6 м, и увеличенные размеры колеи (табл. 19), причем положение центра тяжести у этих автомобилей, в отличие от обычных автомобилей и автобусов, с увеличением нагрузки не повышается, а, наоборот, снижается в среднем на 10—15%. Поэтому коэффициент боковой устойчивости h_Q у партальных автомобилей практически не бывает

Значения коэффициента боковой устойчивости и критической скорости устойчивости движения для некоторых моделей портальных автомобилей

меньше 0,5, что соответствует минимальному значению статического угла опрокидывания, равному примерно 27°. Для обычных автомобилей с нагрузкой' значения h₀ равны в среднем 0,65—0,76, для автобусов 0,50—0,65, т. е. угол допустимого крена в статическом состоянии и равен 27—33°.

Величина поперечного уклона дорог I, II и III категорий, на которых в основном- эксплуатируются портальные автомобили цри двускатном (выпуклом) профиле, равна в. зависимости от типа покрытий всего 0,015—0,030.

Коэффициент h₀, характеризует устойчивость портального автомобиля в статическом состоянии, при котором практически опрокидывания .не происходит. Но он является также одним из Основных параметров, характеризующих устойчивость вовремя Движения й определяющих остальные параметры устойчивости. Так, например, коэффициент боковой устойчивости входит в формулу для определения величины критической- (предельно допустимой) скорости движения автомобиля v«_p на повороте |(при отсутствии заноса и поперечного уклона), при которой возникает потеря устойчивости:

При определении скорости v_Kp не учитывается уклон, дороги, наклон „ автомобиля, появляющийся в результате односторонней деформации-„шин и упругих элементов подвески, а также возможнее б_оковое скольжение _(занос).

Как видно из графиков, приведенных на рис. 45, с уменьшением радиуса R_mm скорость v_Kp. снижается до таких пределов, Что даже при минимальном значении Rmim равном 4 м, портальный автомобиль теоретически мог бы двигаться, без. .снижения скорости. Указанное обстоятельство имеет .очень важное значение, так как в процессе эксплуатации' этих автомобилей приходится часто производить крутые повороты. Из приведенных в табл.-19 данных-видно, что коэффициент боковой устойчивости (статический угол опрокидывания) и критическая скорость движения на> повороте у портальных автомобилей несколько меньше, чем у обычных автомобилей и автобусов.

Однако в процессе эксплуатации возможны случаи опрокидывания портальных автомобилей даже с высоким коэффициентом боковой устойчивости. Причины таких аварий — наезд Колеса при боковом скольжении автомобиля на какое-либо препятствие: неровность дороги, кромку тротуара и т. д.

Боковое скольжение, вызывающее опрокидывание портальных автомобилей, появляется при движении по дорогам с поперечным уклоном, боковом ветре, повороте управляемых колес, вследствие разных тормозных усилий на правых и левых

меньшее влияние на боковую устойчивость портального автомобиля оказывает величина коэффициента бокового сцепления шин с дорогой. Особенно опасным является сочетание криволинейного участка дороги с поперечным уклоном. Движение по дорогам -с уклоном и по кривой связано с не-которыми дополнительными явлениями, усиливающими вероятность опрокидывания портального автомобиля и не всегда учитываемыми в расчетах. К ним относится, например, появление бокового заноса вследствие изменения вертикального давления каждого ведущего колеса на опорную поверхность, происходящего под влиянием неровностей дороги. В этом случае устойчивость портального автомобиля зависит в значительной степени от эластичности шин в радиальном направлении, конструкции «подвески, наличия амортизаторов, соотношения весов неподрес-соренных и подрессоренных масс.

Большое влияние на боковую устойчивость автомобиля оказывает отношение расстояния между упругими элементами подвески к колее. Чем больше это отношение, тем больше боковая жесткость,

тем устойчивее движение автомобиля. У (портальных автомобилей это отношение равно или очень близко к единице, а у обычных автомобилей и автобусов оно составляет 0,54—0,60. С этой точки зрения портальные автомобили более устойчивы. •

Опрокидывание автомобиля в продольной плоскости в процессе преодоления крутого подъема большой длины мало вероятно в связи с возникновением буксования ведущих колес, вызывающего сползание портального автомобиля.

Критический угол подъема (критический уклон дороги) а_кр, при котором еще возможно движение автомобиля без буксования, определяется следующим выражением:

Тормозные качества. Требования к тормозным качествам портальных автомобилей не отличаются от аналогичных требований, предъявляемых к- обычным автомобилям. В связи с этим оценка действия тормозов портального автомобиля также производится по показателям экстренного торможения, причем основным оценочным параметром эффективности торможения является тормозной путь.

Величина реализуемой тормозной силы зависит от условий торможения и ограничивается тормозным моментом или сцеплением колес с дорогой, а э некоторых случаях и тем и другим одновременно: на одних колесах — сцеплением, на других — тормозным моментом (смешанное ограничение). При этом после ограничения тормозной силы она не изменяется и является установившейся величиной, которой соответствует определенная величина замедления.

Для определения характера ограничения тормозных сил, величины суммарной тормозной силы и установившегося замедления при экстренном торможении (резком нажатии на пе-

даль), а также величины тормозного пути можно воспользо-ватся графо-аналитическим методом.

На рис. 46 приведены графики для расчета тормозных сил и установившегося замедления автомобиля Т-80 с грузом 5 т на дороге с коэффициентом сцепления ср = 0,5, построенные с помощью этого метода [10].

Рис. 46. График тормозных сил и установившегося замедления автомобиля Т-80

Для определения тормозных сил, возможных по сцеплению колес (шин) с дорогой и действующих соответственно на колесах передней и задней осей, использовались формулы

высокого расположения центра тяжести перераспределение осевых нагрузок у портальных автомобилей гораздо больше, чем у обычных автомобилей. Соответственно больше изменение и тормозных сил.

Примерно равные статические нагрузки на все колеса, одинаковая конструкция и размеры тормозных механизмов и сравнительно короткие трубопроводы обеспечивают синхронность начала и конца торможения колес портального автомобиля, а также одинаковый характер нарастания тормозных моментов на них. В связи с этим тормозные силы, развиваемые тормозными механизмами соответственно на колесах передней и задней осей.

мента на колесах этой оси позволило бы повысить эффективность тормозной системы при движении вперед, однако на заднем ходу это привело бы к ранней блокировке колес и усиленному износу протектора шин. Поэтому для повышения эффективности торможения при движении в обоих направлениях желательно было бы, чтобы величина тормозного момента на колесах каждой оси автомобиля определялась прямой, проведенной из точки а параллельно оси абсцисс (прямая аа'). В этом случае сцепление задних колес с дорогой всегда будет использоваться полностью, а передние колеса (по ходу) не будут доводиться до блокировки. В совокупности с противоблоки-ровочными устройствами задних колес, исключающими их скольжение, такая тормозная система значительно повысит безопасность и эффективность торможения.

Дальнейшее увеличение тормозного момента на передних колесах не желательно, так как появляется опасность их блокировки на скользких дорогах, которая может привести к полной потере управляемости портального автомобиля,.

Наиболее доступным средством улучшения тормозных качеств портальных автомобилей без ухудшения их управляемости является применение ступенчатого регулятора в тормозном приводе, позволяющего в определенных пределах: изменять величину и соотношение тормозных-сил на передних и задних колесах, обеспечивающего пропорциональность тормозных сил сцепному весу на каждой оси и., исключающего вероятность блокировки при экстренном торможении на любой дороге и при различной нагрузке автомобиля.

Величины тормозных сил могут ограничиваться не только силами сцепления, но и величиной усилия нажатия на педаль тормоза при гидроприводе или давления воздуха в системе с пневмоприводом. В этом случае величины тормозных сил не достигают значений сил сцепления, а скольжение колес даже при самом резком торможении не наступает.

Используя зависимость тормозной силы от замедления

для доведения всех колес до скольжения и достигают значения, равного силе сцепления, практически одновременно, В связи с этим значение коэффициента К₉ близко к единице. Коэффициент К₉ учитывает не только эксплуатационное состояние тормозов (регулировку, износ, замасливание накладок и т. п.), но и несоответствие фактических тормозных сил на колесах величинам сцепного веса, определяемое конструктивными параметрами тормозов и нагрузкой на автомобиль. В связи с этим для приближения расчетных данных к величинам тормозных путей, определенных экспериментально, значение К_э должно выбираться в зависимости от нагрузки автомобиля: чем больше нагрузка, тем большей должна приниматься величина К₉-

Поэтому нормативы на показатели торможения при движении автомобилей на сухой горизонтальной дороге с асфальтовым покрытием, установленные «Правилами движения по улицам городов, населенных пунктов и дорогам СССР», дифференцированы «в зависимости от полного веса транспортного средства без нагрузки.

Величина тормозного пути нагруженных автомобилей не регламентирована, в среднем она увеличивается на 15— 21%.

В табл. 20 приведены значения тормозного пути некоторых автомобилей с грузом, из которых видно, что у большинства современных автомобилей величина этого основного параметра, как правило, удовлетворяет требованиям безопасности движения.

Стояночный тормоз должен обеспечивать замедление нагруженного портального автомобиля не менее 2 м/сек² или тормозной путь не более 6 м при торможении со скорости 15 км/ч. Кроме того, он должен удерживать нагруженный автомобиль на дороге с уклоном 16% (примерно 9°). Стояночные тормоза автомобилей Валмет удерживают автомобили с грузом на уклоне 10%.

Эксплуатационный режим у портальных автомобилей примерно такой же, как у автобусов. Это дает основание сопоставить и условия работы их тормозов, (частые остановки при коротких ездках, значительное число притормаживаний со скорости 15—20 кмЫ до 8—10 км/ч и т. п.).

Приняв, что в среднем на 1 км пробега производится 6—8 полных торможений и 20—25 притормаживаний — служебные торможения, включая притормаживания при маневрировании во время наезда на груз и оставления его, при которых среднее замедление не превышает 40—50% максимально возможного, получаем, что при среднегодовом пробеге портальных автомобилей, равном примерно 40 тыс. км, тормозами пользуются не менее 1000—1300 тыс. раз в год. Аналогичные цифры получаются и для автобусов. Практика экплуатации автобусов в условиях города показывает, что смену тормозных накладок при соответствующем качестве их материала и толщине около 20 мм производят после 20—25 тыс. км пробега. Смена тормозных накладок тормозов портальных автомобилей производится реже, в среднем через 40 тыс. км пробега, что объясняется следующими причинами.

Известно, что достаточно объективным критерием износа тормозных накладок является удельная работа трения, т. е. работа трения колесных тормозов, приходящаяся на единицу (1 см²) суммарной поверхности накладок:

Если учесть также, что половину общего пробега портальные автомобили обычно совершают без груза, когда удельная работа трения еще больше снижается, то станет понятным,' почему, несмотря на более частое пользование тормозами и больший полный вес портальных автомобилей, чем обычных автомобилей и автобусов, износ тормозных накладок у этих автомобилей меньше.

Значения удельной работы трения поверхности тормозных накладок рабочих тормозов портальных автомобилей

Существенное влияние на эффективность торможения оказывает температура тормозных механизмов. В качестве параметра для оценки нагрева тормозов может быть принято отно-

шение —— . Если у обычных автомобилей и автобусов отноше-

ние — в среднем можно считать равным 2,0—4,0 кг/см²] то у F

портальных автомобилей этот параметр, как это видно из табл. 21, несколько больше, что указывает на повышенную напряженность работы тормозной системы. -Это вполне допустимо вследствие более низких средних скоростей движения и меньших замедлений портальных автомобилей, а также лучших условий охлаждения их колесных тормозов, более открытых для обдува со стороны тормозного диска.