No Image

Большие крены авто в повороте

СОДЕРЖАНИЕ
0
598 просмотров
20 августа 2019

Дата публикации: 4 июля 2016 г.

При прохождении автомобилем поворота возникает центробежная сила, которая стремится накренить автомобиль или, как крайний случай, — опрокинуть его. Соответствующие формулы для расчета этих сил даны в приложении. Величина крена зависит от величины центробежных сил и расстояния между точкой приложения центробежных сил (т. е. центра тяжести автомобиля) и метацентром автомобиля, т. е. от величины опрокидывающего момента автомобиля.

Автомобиль с упругой подвеской кренится относительно метацентра, положение которого зависит от способа соединения колес с подрессоренной массой автомобиля. На рисунке 1 показан способ определения положения метацентра для наиболее типичных схем установки колес.

Рис. 1. Определение метацентра при различных способах
крепления колес

На первом рисунке речь идет о короткой качающейся оси, центр качания которой обозначен S1. Координаты метацентра определяют следующим образом: точку контакта шины с землей соединяют с центром качания полуоси колеса; точка пересечения этой прямой с плоскостью симметрии автомобиля даст положение его метацентра S.

Аналогично поступают во втором случае, когда колесо подвешено на двух поперечных рычагах разной длины. Верхний рычаг поворачивается вокруг точки S1, а нижний — относительно точки S2. На продолжении осей этих рычагов в точке пересечения находится действительный мгновенный центр качания колеса S3. Соединив его с точкой контакта колеса с дорогой, находят метацентр S на высоте h2 над землей в точке пересечения этой прямой с плоскостью симметрии автомобиля.

Мгновенный центр качания колеса при применении подвески Мак Ферсон находят следующим образом: проводят перпендикуляр к оси телескопического упругого элемента подвески в верхней точке его крепления и продляют ось нижнего рычага, качающегося относительно точки S1. Действительный мгновенный центр качания колеса находится на их пересечении, т. е. в точке S2; положение метацентра S определяют уже описанным методом: он находится на высоте h3.

При повороте центробежная сила приложена в центре тяжести автомобиля и чем ближе по высоте центр тяжести расположен к метацентру, тем меньше по величине опрокидывающий момент. Пример укороченной качающейся полуоси автомобиля показан на рис. 2.

Рис. 2. Крен автомобиля с короткими качающимися полуосями

Расстояние от центра тяжести Т до метацентра S в данном случае равно t, величина опрокидывающего момента при этом равна Ot, где О — центробежная сила подрессоренной массы.

Этот момент должен восприниматься и гаситься упругими элементами подвески автомобиля, в которой возникает так называемый возвратный момент. Его величина в данном случае равна 2h’ca’, где h’ — сжатие упругого элемента подвески; с — жесткость элемента подвески.

Очевидно, что в данном случае крен автомобиля будет небольшим.

Если метацентр расположен низко, то крен автомобиля и плечо t будут большими. Малая жесткость упругих элементов подвески также ведет к увеличению крена автомобиля.

Для снижения крена автомобиля, особенно если он имеет мягкую подвеску, на него устанавливают стабилизатор. Чаще всего применяют торсионные стабилизаторы (см. рис. 3).

Рис. 3. Передняя подвеска автомобиля Альфета с торсионом 6 в качестве упругого элемента


Стабилизатор 1 также имеет торсион. Для регулировки нагруженности один из верхних рычагов 2 имеет регулируемую длину.

Это специальная торсионная пружина, установленная поперек автомобиля и соединенная рычагами с колесами. Если оба колеса одновременно наедут на препятствие, то стабилизатор повернется, но не скрутится. Если же на препятствие наедет одно колесо, стабилизатор, скручиваясь, стремится поднять и другое колесо. При прохождении автомобилем поворота упругий элемент подвески внутреннего (по отношению к повороту) колеса сжимается, стабилизатор стремится сжать упругий элемент подвески наружного колеса (к повороту), тем самым препятствуя чрезмерному крену автомобиля. Скручиваясь, стабилизатор сильнее сжимает наружный (к повороту) упругий элемент подвески, при этом внутренний (к повороту) разгружается.

Существует много различных способов стабилизации автомобиля. При применении гидравлической или пневматической подвесок можно установить простейший стабилизатор — поперечную листовую рессору, которая крепится в двух резиновых блоках, как показано на рис. 4.

Рис. 4. Передний мост автомобиля Фиат с поперечной листовой рессорой, установленной в двух резиновых блоках и служащей стабилизатором

При подъеме одного колеса рессора прогнется, центр ее сместится вниз, а конец рессоры с другой стороны сместится вверх.

Автомобиль с задним расположением двигателя сзади имеет укороченные качающиеся полуоси, а передние колеса закреплены на двух поперечных рычагах. Согласно рис. 1 на первом рисунке высота метацентра h1 велика, а у переднего моста на втором рисунке — мала h2. Если рассматривать автомобиль как жесткое целое, то его крен будет ограничиваться главным образом задним мостом, что проявляется повышенной нагрузкой на наружное заднее колесо. Поскольку стабилизатор в некоторой степени перераспределяет нагрузки на колеса, увеличивается и боковой увод колес, и автомобиль приобретает некоторую избыточную поворачиваемость. Если стабилизатор установить на переднем мосту, то увеличится величина возвратного момента (Hм/°) и устойчивости автомобиля против крена. Тем самым увеличится его нагрузка и боковой увод, в результате чего избыточная поворачиваемость автомобиля может смениться на недостаточную поворачиваемость.

Для более точного расчета боковой устойчивости автомобиля необходимо учитывать и упругость кузова на скручивание. Оба моста соединены одной торсионной пружиной. Необходимо, чтобы кузов имел достаточную жесткость на скручивание и не работал как некоторый упругий незаглушенный элемент, влияющий на управление автомобилем. Жесткость кузова на кручение выражают моментом Нм, который вызывает относительный поворот на 1° двух плоскостей кузова, удаленных друг от друга на 1 м. Жесткости кузова некоторых автомобилей приведены в таблице 7.

Таблица 7. Жесткость кузова легковых автомобилей

Параметры Модели автомобилей
Симка 1000 Татра 603 Вартбург Мерседес-Бенц
220 SE
Колея передних колес (мм) 1250 1403 1190 1470
Колея задних колес (мм) 1234 1400 1260 1485
Колесная база (мм) 2220 2750 2450 2750
Рабочий объем двигателя (см³) 944 2472 1000 2195
Полный вес автомобиля (кг) 1040 1960 1300 1810
Нагрузка на передний мост (кг) 450 880 625 840
Нагрузка на задний мост (кг) 590 1080 675 970
Нагрузочная сила (Н) 4000 6000 4000 6000
Нагрузочный момент (Нм) 4000 4000 2000 3000
Максимальный прогиб (мм) 1,08 0,52 0,64 0,67
Максимальное скручивание (°) 0°9,5′ 0°13,4′ 0°8,28′
Жесткость на изгиб (Н/мм) 4820 11500 6000 13320
Жесткость на кручение (Нм/°) 25300 8950 21700

Автомобиль Симка 1000 из таблицы 7


Фото автомобиля Simca 1000.

Тюнинг подвески — целое искусство, темный лес для многих. В то время когда большинство поглощены наращиванием лошадиных сил, управляемсоть традиционно остается на заднем плане. В любом случае те кто мало-мальски вникает в суть любой быстрой, хорошо технически продуманной гражданской машины, знает, что настройка подвески имеет ценность ничуть не меньшую, чем увеличения поголовья коников.

С ростом популярности дрифтинга, Time Attack контестов, и всевозможных Track Days, тюнинг подвески и настройка управляемости становится более важным для тех кто ранее тратил свои кровные в рассчете на улучшение показателей динамики.
Найти спецов, которые смогут увеличить мощность — проще простого. Гораздо сложнее найти гуру что заставят вашу машину хорошо проходить повороты. Решение? Сделайте себя гуру! Если ваши интересы больше, чем просто давить педаль в пол на дамбе у местной водокачки, то самое время приниматься за работу.

В серии этих статей мы раскроем тайны управляемости автомобиля вцелом. В этой статье начнем с четырех фундаментальных первых шагов.

1.Шаг первый. "Липкие" шины…

Шины — самый эффективный способ найти объект нашего вожделения -силу сцепления. Установив комплект шин с улучшенными характеристиками, вы проделаете самый огромный шаг к улучшению поворачиваемости. Другими словами цель — установить максимально широкие и большие шины из тех что вместятся в колесные арки без каких либо доработок. Не менее важно здесь склонить выбор шин в сторону класса UHP (Ultra High Performance)
Список шин данного класса можно растянуть на много километров. Доступны они в любом шинном маркете. Выбор огромен, Разброс цен — естественно тоже.
Для примера:
Michelin Pilot Sport 2
Dunlop Direzza dz101
Bridgestone Potenza re001
и так далее…(список приведен как пример, америкосовский оригинал отличается)
Все эти шины предназначены для уличного использования, дорог общего назначения. Если же вы ставите акцент на всяческие события на гоночных трэках, автокрос, или тупо желаете получить максимально возможное сцепление имеет смысл обзавестить шинами которые допускаются как для соревнований так и для уличного использования. Некоторые из них:
Yokohama A048, A032R
Toyo RA-1, R888
У шин подобного класса есть и минусы. Во первых — цена, во вторых износ у таких покрышек очень высок, и в третьих, количество циклов разогрева состава резины для получения номинального уровня сцепления -ограничено. То есть жизнь их может закончиться вовсе не износом до метки, а разрушением самой химической формулы, позволяющей получить феноменальное сцепление с дорогой. Многие из таких шин просто никакие в дождь и холодную погоду. Поэтому покупая такие шины для использования каждый день вы скорее потратите деньги зря. Затраты не оправдают их скоротечный износ, разрушение состава от частых прогревов и охлаждений, как следствие -низкий уровень сцепления.
Большинство грамотных юзеров подобных шин используют их только на гоночных трассах.

В основном практически в любой автомобиль можно установить шины на два размера больше чем стоковые. К примеру машина с завода оснащенная колесами размерностью 185/70-14" на диске шириной 5" обычно без проблем позволяет разместить в арках 205/50-15" на диске шириной 7". Установка шин на диск рекомендованной ширины тоже имеет большое значение.

Увеличение посадочного размера шины и уменьшение высоты профиля -вещь хорошая. Низкопрофильные шины имеют боле жесткие боковины, что улучшает отзывчивость на движение руля и позволяет сохранить пятно контакта с покрытием. Как бы то ни было с фанатизмом к снижению высоты профиля относиться нельзя.

Сверхнизкопрофильные шины более чувствительны к изменениям вносимым в подвеску и углам развала. Жесткие боковины и абсолютно плоский протектор не так хорошо прилегают к полотну. Это делает сверхнизкопрофильные шины чувствительными к ударам, толчкам, так как низкой боковине просто некуда сжиматься, поглощая мелочь на дороге. Импульсы при езде по грубым покрытиям вызовут постоянное соскальзывание и подпрыгивания, потерю сцепления. Так же большие размеры колес и шин увеличивают неподрессореные массы.

Например многие энтузиасты, устанавливают на свои компактные хетчи-малолитражки колеса дюймов на 17 с профилем 40. Выглядит несомненно круто, но это "комбо" слишком велико и слишком тяжело для оптимальных характеристик. Хардкорные пилоты, использующие в качестве болидов точно такие же машины предпочитают легковесные 15" дюймовые колеса с шинами от 195- до 225/50.

Огромные колеса так же увеличивают передаточное отношение. Их большой вес увеличивает эффект маховика, уменьшая показатели разгона и черезмерно нагружает тормоза. Максимальны практичный диаметр дисков -18", для самых крупных машин. Да вобщем то этот размер ныне самый большой для выпукаемых гоночных шин.

Само собой чтобы добиться нормальной работы подвески нужно максимально снижать неподрессоренные массы, в которые в том числе входят и рычаги подвески, тормоза, половина амортизатора.
Лучший пример больших неподрессоренных масс -это американские Монстр-траки. Даже ввиду того что у них ходы подвесок измеряются уже не в сантиметрах а в дециметрах, неподрессоренные массы не дают водителю возможности точно и адекватно управлять автомобилем.

Неподрессоренные массы монстров вполне сравнимы с подрессоренными, благодаря огромным осям, шинам и элементам подвески. Это крайне негативно сказывается на работе амортизаторов, которым приходиться выполнять кучу работы, дабы погасить кол*цензура*ия. Уменьшите неподрессоренные массы и работа амортизаторов станет гораздо эффективней, колеса всегда будут иметь контакт с полотном.

Свниманием подходите к выбору колесных дисков, чем они легче -тем проще разгоняться и тормозить, они так же способны серьезно снизить неподрессоренные массы.
Легким весом способны похвастаться кованые диски, а так же диски исполненные по технологии MAT(most advanced technology) -у таких колес обод прочнее чем центральная часть, благодаря хитрому центробежному литью. такие производят к примеру Enkei и Kosei.

Остерегайтесь дешевых легкосплавных колес, известны множество случаев поломки или пластилиновой мягкости, при использовании подобных изделий на гоночных трассах. такие не выдерживают элементарных нагрузок, не говоря уже об атаковании поребриков.

Ответы (1)

Крены – это повороты кузова автомобиля вокруг его продольной оси. Это очень важная характеристика, которая учитывается при настройке подвески автомобиля. Существуют два центра крена – передний и задний, которые, соответственно, находятся в центре передней и задней оси. Центр крена сам по себе представляет теоретическую точку, вокруг которой кренится подвеска автомобиля. Кроме того, существует такое понятие, как ось крена – это воображаемая линия, соединяющая передний и задний центры крена. Угол крена автомобиля в повороте зависит от того, как расположена ось крена относительно центра тяжести машины. Чем она ближе к центру тяжести, тем меньшие углы крена будут у кузова автомобиля в поворотах. И, естественно, чем дальше от центра тяжести находится ось крена, тем больше автомобиль будет поворачивать вокруг его продольной оси. Регулировкой центров крена и положения их относительно центра тяжести каждой модели занимаются конструкторы на предприятиях-производителях автомобилей. Передний центр крена отвечает за поворачиваемость при ускорении во время прохождения середины виража и при выходе автомобиля из него. Чем ниже передний центр крена, тем лучше у автомобиля поворачиваемость при ускорении, но отзывчивость ее меньшая. Такое размещение центра переднего крена подходит для авто, перемещающихся по ровным трассам с затяжными поворотами. При высоком размещении переднего центра крена у автомобиля меньшая поворачиваемость при ускорении, но само авто лучше управляется. Такой центр крена подходит для перемещения по трассам с множеством поворотов.

Задний же центр крена отвечает за управляемость автомобилем при ускорении и со сброшенным газом во всех стадиях поворота (вхождение, середина и выход из виража). При низком расположении заднего центра крена автомобиль имеет отличное сцепление с дорогой при ускорении, но плохое – при торможении. Такое расположение центра крена способствует увеличению сцепления шин с дорогой, а также предотвращает быстрый износ самих задних покрышек. При высоком заднем центре крена авто обладает меньшей поворачиваемостью при ускорении, но авто лучше управляется.

Комментировать
0
598 просмотров
Комментариев нет, будьте первым кто его оставит

Это интересно
Adblock
detector