Центр тяжести автомобиля газ

На вираже дороги

При движении на автомобиль действуют всевозможные силы, различные по величине и направлению – сила тяжести и сила реакции грунта, сила тяги и сопротивления качению колес, сила инерции, сила сопротивления воздуха и т.д.

На вираже дороги к существующим силам добавляется еще и центробежная сила. Именно она заставляет машины опрокидываться и «вылетать» на обочину.

Центробежная сила

Если взять теннисный мячик, привязать к нему резинку и раскручивать над головой, то по мере увеличения скорости вращения резинка будет растягиваться все больше и больше. Это работает центробежная сила. Она стремится порвать резинку и отбросить мячик подальше от Вас (от центра поворота).

С автомобилем происходит то же самое. Центробежная сила на вираже дороги пытается «отбросить» автомобиль от центра поворота на обочину. И зачастую это ей удается!

К счастью, вестибулярный аппарат человека прекрасно воспринимает радиальные ускорения. Прислушиваясь к своим ощущениям, водитель в состоянии определить критическую скорость движения на повороте, превышение которой может привести к боковому скольжению или опрокидыванию автомобиля.

Вместе с тем, Вы должны знать и учитывать то, что центробежная сила находится в квадратичной зависимости от скорости движения! Увеличение скорости в 2 раза приводит к увеличению центробежной силы в 4 раза!

Следовательно, если Вы хотите существенно уменьшить центробежную силу, то во время прохождения поворота Вам следует хотя бы немного снизить скорость движения. И наоборот, чтобы перевернуться, достаточно лишь немного прибавить «газу», и центробежная сила быстро вырастает до той величины, которая позволяет ей «выбросить» машину на обочину.

Экспериментируя с критической скоростью на вираже дороги, нельзя забывать о траектории движения. Выбирать траекторию прохождения поворота следует с учетом возможного смещения, то есть немного ближе к центру поворота, чтобы у Вас оставался некоторый запас расстояния до обочины (рис. 61). Если центробежная сила достигнет опасной величины и Вам не захочется переворачиваться, то Вы всегда сможете ослабить эту силу, сместившись чуть дальше от центра поворота.

Рис. 61. Смещение автомобиля на повороте

Центр тяжести

Как Вы думаете, какой автомобиль будет более устойчивым против опрокидывания на повороте – груженый или порожний?

Сомневаетесь в ответе? Тогда представьте себе такую картину. В крутой поворот на большой скорости входят две машины – одна с огромным холодильником на крыше (рис. 62 б), другая вообще без верхнего багажника (рис. 62 а). В какой машине Вам будет легче перевернуться?

Правильно, в той, что с холодильником. Вот видите, даже не находясь за рулем, Вы уже можете находить правильные решения. Для этого надо лишь представить себе ситуацию и прислушаться к своим ощущениям.

Рис. 62. Центр тяжести легкового автомобиля: а) без груза; б) с грузом

А как доказать, что груженый автомобиль менее устойчив против опрокидывания по сравнению с порожним?

Да очень просто. Центробежная сила всегда имеет точку приложения, и точкой этой является центр тяжести автомобиля.

У порожнего легкового автомобиля центр тяжести находится где-то между передними сиденьями на уровне пола салона (рис. 62 а). В машине с пассажирами суммарный центр тяжести хоть и немного, но все же будет выше.

А если на крышу машины и в правду водрузить нечто типа холодильника? Тогда центр тяжести переместится вверх от днища кузова на значительное расстояние и окажется намного выше, чем у порожнего автомобиля (рис. 62 б).

Дальше остается вспомнить школьные опыты на уроках начальной физики либо просто поиграть со спичечным коробком. Попробуйте уронить вертикально стоящий коробок, толкая его спичкой в узкое ребро внизу, по центру и в самом верху. Очень быстро Вы убедитесь в том, что: Чем выше точка приложения усилия, тем легче уронить предмет.

Поскольку точкой приложения центробежной силы является центр тяжести предмета, то, применительно к машине на вираже дороги, приходим к следующему выводу: Чем выше расположен центр тяжести автомобиля, тем легче его опрокинуть.

Теперь давайте сделаем окончательные выводы по этой главе:

Выбирая траекторию движения при входе в поворот, следует учитывать центробежную силу, способную сместить автомобиль в сторону от центра поворота.

С увеличением скорости движения на повороте центробежная сила увеличивается пропорционально квадрату скорости.

Центр тяжести груженого автомобиля располагается выше, чем у автомобиля без груза и пассажиров.

Вероятность опрокидывания груженого автомобиля на повороте значительно выше, чем у автомобиля без груза и пассажиров.

Большая Энциклопедия Нефти и Газа

Центр — тяжесть — автомобиль

Центр тяжести автомобиля — это условная точка, в которой сосредоточивается весь его вес. Расположение центра тяжести оказывает большое влияние на устойчивость и управляемость автомобиля, что должен всегда учитывать водитель автомобиля. Расположение центра тяжести по высоте зависит от характера и веса груза. Например, если легковой автомобиль нагружен грузом, расположенным только в кузове, то его центр тяжести будет значительно ниже, чем при перевозке груза на багажнике, расположенном над крышей. Однако независимо от характера груза и его размещения центр тяжести груженого автомобиля будет всегда выше, нежели у негруженого. Поэтому мнение, бытуемое у многих водителей, что нагруженный автомобиль более устойчив и тем более против опрокидывания — ошибочно. [1]

Высота центра тяжести автомобиля влияет на перераспределение нормальных реакций по колесам при разгонах и торможении, а также при наклонах автомобиля, что отражается на сцепной массе и, следовательно, на максимальной тяговой силе. [2]

Расположение центра тяжести автомобиля имеет существенное значение. Оно характеризует устойчивость автомобиля против опрокидывания. Конструкторы стремятся расположить центр тяжести автомобиля как можно ближе к поверхности дороги. [4]

К центру тяжести автомобиля приложена сила тяжести G M Ag, а также сила инерции Р и поступательно движущихся масс, направленная противоположно ускорению. [6]

Кроме того центр тяжести автомобиля немного смещают в сторону передней оси, что увеличивает составляющую центробежной силы, действующую на управляемые колеса. [7]

О — центр тяжести автомобиля ; Рв — сила инерции; G — весовая нагрузка на передние колеса; О к — весовая нагрузка на эадние колеса; Р — дополнительная нагрузка на передние колеса, возникающая от действия сил инерции; Рд — усилие, уменьшающее весовую нагрузку на задние колеса, которое возникает под действием сил инерции; РТ-тормозные силы, действующие в плоскости контакта шины с дорогой; Л — высота центра тяжести. [9]

Для снижения центра тяжести автомобиля и уровня пола кузова лонжеронам над передней и задней осями придают выгибы в вертикальной плоскости с тем, чтобы средняя часть рамы располагалась ниже. Изгибающие моменты, действующие на раму, воспринимаются лонжеронами. Они создают необходимую жесткость рамы в продольной плоскости. Для лонжеронов применяют высокие открытые или закрытые профили, имеющие большой экваториальный момент инерции. [10]

Чем выше расположен центр тяжести автомобиля , тем ниже по условиям опрокидывания должна быть допустимая скорость движения на повороте. У автомобилей ( особенно грузовых и автобусов), в нагруженном состоянии центр тяжести располагается выше, чем у порожнего автомобиля. Поэтому мнение некоторых водителей, что автомобиль с грузом более устойчив против опрокидывания и что с грузом на повороте можно ехать быстрее, ошибочно. [11]

Уменьшение Я позволяет понизить центр тяжести автомобиля и за счет этого улучшить его устойчивость. [12]

Поперечный наклон шкворня вызывает подъем центра тяжести автомобиля при повороте управляемых колес. В действительности поворачиваемое колесо, опираясь на дорогу, вызывает соответствующий подъем передней оси и центра тяжести автомобиля. Если отпустить рулевое колесо, то передняя часть автомобиля опустится вниз, и передние колеса возвращаются в положение, соответствующее прямолинейному движению. Стабилизирующий момент, действующий на управляемые колеса, с увеличением угла наклона шкворня и веса, приходящегося на переднюю ось, возрастает. [14]

Устойчивость автомобиля зависит от высоты центра тяжести автомобиля , величины расстояния между осями ( базы автомобиля) и колеи. [15]

Определение координат центра тяжести

1.1.4 Определение координат центра тяжести.

Базу автомобиля L выбирают, ориентируясь на существующие конструкции – аналоги; координаты центра масс определяют по выражениям:

Рис.2 : a — расстояние от передней оси до ц.м.

b — расстояние от задней оси до ц.м.

L — база автомобиля.

— для двухосного автомобиля: a = G₂ * L/G_a , м

h_д = (0,7…0,8), м (для легковых автомобилей)

За аналог принимаем следующий автомобиль изображённый на рис.3.

L = 2160 см = 2,16 м

а= 4582,251*2160/8485,65=1166,4 см

b = 2160-1166,4=993,6 см

Шины для автомобилей выбираются, исходя из нагрузки, приходящейся на опорные колёса наиболее нагруженной оси автомобиля и несущей способности шины (допустимой нагрузки), которая указана в технической характеристике автомобильных шин всех типоразмеров. По конструктивным признакам шины делят на диагональные и радиальные. Размер диагональных шин обозначается двумя числам – в виде сочетания размеров B – d (B – ширина профиля шин; d– посадочный диаметр обода шины). Размер радиальных шин обозначается тремя числами и буквой R. В этом обозначении первая буква В – ширина профиля шины; вторая – отношение высоты профиля шины Н к её ширине В, %, R – шина радиальная; третья буква d – посадочный диаметр обода шины. Размеры В и d (в дюймах и миллиметрах).

Мы задаём (выбираем) размеры шин по справочнику:

— посадочный диаметр обода колеса d (дюймы) = 13

— ширина профиля шин В, мм = 165

1.1.6 Механический КПД трансмиссии

Механический КПД трансмиссии зависит от количества и свойств кинематических пар, которые передают механическую энергию от коленчатого вала на ведущие колёса автомобиля. Его значение можно выбрать по таблице:

Принимаем КПД трансмиссии :

= 0,92

1.1.7 Фактор обтекаемости автомобиля kF

Фактор обтекаемости kF характеризует удельное (на единицу квадрата скорости) аэродинамическое сопротивление автомобиля. Чем оно меньше , тем меньше потери мощности автомобиля на преодоление сопротивления воздуха. Фактор обтекаемости проектируемого автомобиля выбирают, ориентируясь на литературные данные. Его можно выбирать ориентировочно по таблице:

Принимаем фактор обтекаемости kF = 0,55

1.2 Тяговый расчёт автомобиля

1.2.1 Определение эффективной мощности двигателя и построение внешней скоростной характеристики двигателя

Для определения необходимой эффективной мощности двигателя используют уравнение мощностного баланса. Поскольку в исходных данных на курсовую работу задана максимальная скорость движения автомобиля и его грузоподъёмность, реализации этих исходных параметров проектируемого автомобиля определяют эффективную мощность двигателя при реализации его максимальной скорости при номинальной грузоподъёмности. Эта мощность может быть определена по формуле:

P_ev = (1)

где Р_v – мощность двигателя при максимальной скорости движения, кВт;

f_v – коэффициент сопротивления качению колёс автомобиля при его

максимальной скорости движения;

V_max – максимальная (проектная) скорость автомобиля;

kF – фактор обтекаемости автомобиля, Нс 2 /м 2 .

При скоростях свыше 20…22 м/с, коэффициент сопротивления качению можно определить по зависимости:

f_v = f(1+13*V_a 2 /20000) , f – коэффициент сопротивления качению при

движении автомобиля со скоростью меньше

f_v = 0,014*(1+13*35 2 /20000)=0,02514

V_a – текущее значение скорости движения автомобиля.

P_ev = кВт

Мощность определяется по зависимости (1), соответствует частоте оборотов коленчатого вала двигателя , при которой скорость движения автомобиля будет максимальной.

Для бензиновых двигателей легковых автомобилей и автобусов:

430…550 с -1 , =(1,15…1,20)

принимаем 430 с -1 , = 1,15*430= 494,5 = 495 с -1

= 70…80 с -1 (принимаем 75)

Типа двигателя выбираем, исходя из определённой максимальной мощности, назначения автомобиля, условий его эксплуатации, установленных в задании на курсовую работу.

Принимаем за аналог двигатель автомобиля изображённого на рис.3.

Внешняя скоростная характеристика двигателя – это совокупность графиков, устанавливающих зависимость эффективной мощности P_e от крутящего момента М_е, от частоты вращения коленчатого вала двигателя при полностью открытой дроссельной заслонке или полной подаче рейки топливного насоса. Эти параметры могут быть определены по зависимостям:

P_e_{_}_max = ,кВт (2)