Повышаем проходимость автомобиля: советы от профессионалов. Геометрическая проходимость автомобиля От каких характеристик зависит проходимость машины

Проходи́мость - способность транспортного средства передвигаться по дорогам низкого качества и вне дорожной сети, а также - преодолевать искусственные и естественные препятствия без привлечения вспомогательных средств . Проходимость является одной из составных характеристик подвижности транспортного средства, как правило - она задаётся при проектировании техники исходя из её предполагаемого назначения с учётом экономической целесообразности .

По своей проходимости транспортная техника подразделяется на машины обычной, повышенной и высокой проходимости:

Типичные виды препятствий

Неровная дорога

Езда по неровной дороге снижает срок службы автомобиля. Если сила тяги, развиваемая автомобилем, недостаточна, он может застрять.

Для того, чтобы автомобиль справлялся с неровными дорогами, применяют такие меры:

• Автомобили высокой проходимости существенно прочнее, чем дорожные. У них более прочные кузов и рама, плюс усиленная подвеска.
• Высокий крутящий момент двигателя. Желателен полный привод , блокировка дифференциала .
• Высокий клиренс .
• Мягкие рессоры , большой ход подвески.
• Лебёдка для вытаскивания застрявшего автомобиля.

Точечные препятствия

Небольшие, но высокие препятствия (камни, пни, кочки) автомобиль должен пропускать под днищем. Для этого важны:

• Высокий клиренс .
• Чтобы препятствиями не повредить двигатель, внизу моторный отсек защищён прочным поддоном.
• Шарниры равных угловых скоростей с резиновыми пыльниками очень уязвимы. ШРУСы надёжно защищают, чтобы корягой нельзя было прорвать пыльник. Либо используют зависимую переднюю подвеску , в которой ШРУС находится внутри металлического кулака.

Подъёмы и спуски

При езде на подъём двигатель может заглохнуть. Если не хватает сцепления шин, автомобиль может сорваться вниз. При езде поперёк склона автомобиль может опрокинуться. При переходе с подъёма или спуска на ровное место автомобиль может зацепиться кузовом и застрять.

В трансмиссии должны быть пониженные передачи, которые позволяют взбираться по крутым склонам и двигаться по мягкому грунту .

Удельная мощность

Тяговооружённость

Отношение силы тяги к массе автомобиля.

Опорно-сцепные параметры

Удельное давление на грунт

На первых внедорожных автомобилях, а также их последователях военного и хозяйственного назначения традиционно использовались автомобильные шины высокого удельного давления на грунт с развитыми грунтозацепами. С одной стороны, малая ширина резины способствовала уменьшению сопротивления качению, что повышало скорость передвижения по твердым грунтам, улучшало показатели топливной экономичности. С другой стороны, узкие колеса, за счет большего удельного давления, давали лучшие возможности сцепления на неглубоких вязких и рыхлых грунтах. Преодоление заведомо непроходимых, без вспомогательных технических средств, местностей с глубокими вязкими грунтами (болота, сыпучие песчаники, снежные целины) не входило в задачи подобных автомобилей. На выполнение таких задач были ориентированы другие виды самодвижущейся техники - многоколесные, гусеничные вездеходы и пр.

Как только внедорожные автомобили стали активно использоваться на дорогах с твердым покрытием, появился новый уровень требований к их активной безопасности; для улучшения управляемости и возможностей торможения, стали использоваться более широкие колеса. Конструкция таких автомобилей стала предусматривать более мощные силовые агрегаты, за счет чего были отчасти нивелировано возросшее сопротивление качению.

Тем не менее, на автомобили повышенной проходимости, не рассчитанные на постоянное использование на дорогах с твердым покрытием, стараются установить колеса, имеющие как можно меньшее удельное давление на грунт, за счет их увеличенного диаметра и ширины. При наличии развитых грунтозацепов, такая конструкция колеса позволяет двигаться по относительно глубоким вязким грунтам. Увеличенный диаметр позволяет преодолевать препятствия большей высоты, в том числе улучшает способности машины по накату колеи и увеличивает дорожный просвет автомобиля.

На вездеходах на пневматическом ходу используются колеса сверхбольшого диаметра и ширины с низким внутренним давлением. Крайне низкое давление на грунт позволяет не повреждать поверхности почв, растения, а также обеспечивает плавучесть (при достаточном внутреннем объёме пневматической шины). Развитые грунтозацепы используются редко, так как фактически, их роль выполняет эластичная шина, повторяющая в месте пятна контакта форму грунта и за счет этого, повышающая силу трения.

Тип подвески

Специфика использования предъявляет к автомобилям повышенной проходимости следующие требования: повышенный, по сравнению с автомобилями дорожных модификаций, дорожный просвет, большая энергоемкость и долговечность упругих и демпфирующих элементов, большие ходы подвески, а также устойчивость элементов подвески к механическим воздействиям (удары о грунт, препятствия).

В большинстве случаев, зависимая конструкция подвески улучшает проходимость машины на пересеченной местности за счет больших, по сравнению с независимой, артикуляционных возможностей. Иными словами, на переломах профиля грунта, колеса, при такой конструкции подвески, с большей вероятностью смогут сохранять контакт с поверхностью грунта. У автомобилей с независимой подвеской и отсутствием блокирующихся дифференциалов, или систем, имитирующих их эффект, в подобных условиях возникает вывешивание колеса, что приводит к потере автомобилем подвижности. Картер моста зависимой подвески зачастую выполняет роль защиты картера двигателя, что важно при преодолении поверхностей с выступающими элементами (бревна, камни, пр.) С другой стороны, независимая подвеска, за счет высоко расположенного корпуса дифференциала, увеличивает дорожный просвет автомобиля. Также, независимая подвеска имеет большее количество нагруженных подвижных элементов, что понижает её надежность и повышает стоимость изготовления и обслуживания.

Однако, существует и тип зависимой подвески, способный значительно увеличить дорожный просвет автомобиля, при сохранении основных достоинств зависимой конструкции - мосты с колесными редукторами. Балка моста в них расположена выше оси вращения колес, дифференциал традиционно располагается на самой балке, однако редукторные механизмы расположены непосредственно у каждого колеса. Самые известные автомобили, использующие подобную конструкцию - Unimog, Volvo и УАЗ. Мосты подобной конструкции называют «портальными». К недостаткам могут быть отнесены повышенная вибро- и шумонагруженность, повышенная масса, потери в динамике, и, конечно, редкость и дороговизна.

С точки зрения управляемости, при скоростном передвижении по пересеченной местности, наиболее предпочтительна независимая конструкция подвески. В первую очередь, это обусловлено меньшим объёмом её неподрессоренных масс, большей энергоемкостью и меньшей склонности к крену. Именно такая конструкция используется на большинстве легковых автомобилей для ралли-рейдов, в том числе знаменитом Париж-Дакар.

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.

— это его способность двигаться по плохим дорогам и в условиях бездорожья, а также преодолевать различные препятствия, встречающиеся на пути. Проходимость опре­деляется способностью преодолевать сопротивление качению (исполь­зуя тяговые силы на колесах), габаритными размерами транспортного средства, способностью автомобиля преодолевать препятствия, встре­чающиеся на дороге.

Основным фактором, характеризующим проходимость, является соотношение между наибольшей тяговой силой, и силой сопротивления движению. В большинстве случаев проходимость автомобиля ограничивается недостаточной силой сцепления колес с дорогой и в свя­зи с этим невозможностью использовать максимальную тяговую силу. Для оценки проходимости автомобиля по грунту пользуются ко­эффициентом сцепной массы, определяемым делением массы, приходя­щейся на ведущие колеса на общую массу автомобиля.

Коэффициент сцепной массы для различных автомобилей отличается и наибольшую проходимость имеют автомобили, у которых все колеса являются ведущими.

В случае применения прицепов, увеличивающих общую массу ав­топоезда, но не изменяющих сцепную массу, проходимость резко сни­жается.

На величину сцепления ведущих с дорогой значительное влияние оказывает удельное давление на дорогу и рисунок про­тектора. Удельное давление определяется делением массы, приходя­щейся на колесо, на площадь отпечатка шин. На рыхлых грунтах про­ходимость автомобиля будет лучше, если удельное давление будет меньше. На твердых и скользких дорогах проходимость улучшается при большом удельном давлении.

Шины с крупным рисунком протектора на мягких грунтах будут иметь отпечаток большей площади и меньшее удельное давление; на твердых грунтах отпечаток этой шины будет меньшей площади и удель­ное давление увеличивается.

При движении по мягкому или заболоченному грунту применяют арочные шины, дающие большой отпечаток и меньшее удельное дав­ление, а также применяют автомобили, где давление воздуха в шинах может регулироваться.

На проходимость автомобиля влияет также разная ширина колеи передних и задних колес. При совпадении колеи передних и задних колес задние колеса катятся по уже прорезанной колее, поэтому со­противление их качению уменьшается, а проходимость автомобиля повышается, за исключением болотистой местности, где задние колеса могут проваливаться.

Проходимость автомобиля определяется и по габаритным размерам.

Габаритные параметры проходимости - показатели, характери­зующие проходимость подвижного состава по неровностям дороги и его способность вписываться в дорожные габариты. Основными габа­ритными параметрами проходимости являются: до­рожный просвет h, углы переднего α1 и заднего α2 свеса, продольный ρ1 и поперечный ρ2 радиусы проходимости, наружный Rн и внутрен­ний Rв радиусы поворота, поворотная ширина bк коридора, углы гибкости βв в вертикальной и αг в горизонтальной плоскостях.

Рис. Габаритные параметры проходимости автомобиля

Рис. Углы гибкости в вертикальной (а) и горизонтальной (б) плоскостях

Дорожный просвет — это расстояние между низшей точкой подвижного состава и дорогой. Он характеризует воз­можность движения без задевания сосредоточенных препятствий (кам­ней, пней, кочек и т.д.). Обычно дорожный просвет находится под кар­тером главной передачи. Величина его зависит от типа подвижного состава и условий его эксплуатации. Так, для грузовых автомобилей дорожной проходимости дорожный просвет составляет 245 …290 мм, а для повышенной проходимости - 315 … 400 мм. Увеличение дорожного просвета приводит к повышению проходимости, что может быть достигнуто увеличением диаметра колес и уменьшением габари­тов главной передачи (например, разнесенная главная передача). Однако увеличение дорожного просвета приводит к повышению центра тяжести подвижного состава, в результате чего может ухудшиться его устойчивость.

Углы переднего и заднего свеса — это углы, образованные плоскостью дороги и плоскостями, каса­тельными к передним и задним колесам и к выступающим низшим точ­кам передней и задней частей подвижного состава. Они характеризуют проходимость по неровным дорогам во время въезда или съезда с пре­пятствия (наезд на бугор, переезд через канаву, яму, кювет и т.д.).

Чем больше величина углов аь и аг, тем большей крутизны дорожные неровности может преодолеть подвижной состав. Для грузовых авто­мобилей дорожной проходимости углы свеса составляют: а1=25……42° и а2 - 18 …38°, а для повышенной проходимости - соответственно 35 … 55° и 32 … 42°.

Продольные и поперечные радиусы проходимости — это радиусы окружностей, касатель­ных к колесам и низшим точкам подвижного состава соответственно в продольной и поперечной, плоскостях. Эти радиусы определяют контуры препятствий, преодолеваемых подвижным составом без их за­девания. Чем меньше указанные радиусы, тем выше проходимость; подвижного состава. Так, например, продольный радиус проходимости для обычных грузовых автомобилей составляет 2,7 … 5,5 м, а для; повышенной проходимости - 2,0 …3,5 м.

— это углы возможного отклонения оси сцепной петли прицепа от оси тягового крюка. Угол вертикальной гибкости автопоезда характеризует его проходимость по неровностям дороги, а угол горизонтальной гибкости - способность к поворотам, т. е. его маневренность. Для автопоездов с двухосными прицепами углы гибкости составляют: βв не менее ±62° α г не менее ±55°, а для седельных автопоездов βв не менее ±8° и α ± 90°.)

Маневренность автомобиля определяется:

• Внутренним и наружным радиусами поворота называются расстояния от центра поворота соответственно до ближайшей и наиболее удаленной точек подвижного состава при максимальном повороте управляемых колес.
• Поворотной шириной коридора называется раз­ность между наружным и внутренним радиусами поворота.
• Радиусы поворота и поворотная ширина коридора характеризуют маневренность подвижного состава, т. е. его способность поворачиваться на минимальной площади. Одиночные автомобили более маневренны, чем автопоезда. Маневренность автопоездов снижается при увеличении количества единиц прицепного состава.

Под проходимостью понимают свойство автомобиля двигать­ся по неровной и труднопроходимой местности не задевая за не­ровности нижним контуром кузова. Проходимость автомобиля характеризуется двумя группами показателей: геометрическими показателями проходимости и опорно – сцепными показателями проходимости. Геометрические показатели характеризуют веро­ятность задевания автомобиля за неровности, а опорно – сцепные характеризуют возможность движения по труднопроходимым участкам дорог и бездорожью.

По проходимости все автомобили можно разделить на три группы:

– автомобили общего назначения (колесная формула 4x2, 6x4);

– автомобили повышенной проходимости (колесная формула 4x4, 6x6);

– автомобили высокой проходимости, имеющие специальную компоновку и конструкцию, многоосные со всеми ведущими колесами, гусеничные или полугусеничные, автомобили – амфи­бии и другие автомобили, специально предназначенные для работы только в условиях бездорожья.

Рассмотрим геометрические показатели проходимости.

Дорожный просвет – это расстояние между низшей точкой ав­томобиля и поверхностью дороги. Этот показатель характеризу­ет возможность движения автомобиля без задевания за препят­ствия, расположенные на пути движения (рис.5.9).

Радиусы продольной и поперечной проходимости, соответствен­но r пр и r поп, представляют собой радиусы окружностей, касатель­ных к колесам и низшей точки автомобиля, расположенной внут­ри базы (колеи). Эти радиусы характеризуют высоту и очертания препятствия, которое может преодолеть автомобиль, не задевая за него. Чем они меньше, тем выше способность автомобиля пре­одолевать значительные неровности без задевания за них своими низшими точками.

Передний и нижний углы свеса, соответственно α п1 и α п2 , обра­зованы поверхностью дороги и плоскостью, касательной к пере­дним или задним колесам и к выступающим низшим точкам пере­дней или задней части автомобиля.

Максимальная высота порога, который может преодолеть ав­томобиль, для ведомых колес составляет 0,35...0,65 радиуса коле­са. Максимальная высота порога, преодолеваемого ведущим ко­лесом, может достигать радиуса колеса и иногда ограничивается не тяговыми возможностями автомобиля или сцепными свойства­ми дороги, а малыми величинами углов свеса или просвета.

Максимально необходимая ширина проезда при минимальном радиусе поворота автомобиля характеризует возможность манев­рировать на малых площадках, поэтому проходимость автомоби­ля в горизонтальной плоскости часто рассматривают как отдель­ное эксплуатационное свойство маневренность. Наиболее манев­ренными являются автомобили со всеми управляемыми колесами. В случае буксировки прицепом или полуприцепов маневренность автомобиля ухудшается, так как мри поворотах автопоезда прицеп смешается к центру поворота, именно поэтому ширина полосы дви­жения автопоезда больше, чем одиночного автомобиля.

К опорно – сцепным показателям проходимости относятся сле­дующие.

Максимальная сила тяги - наибольшая сила тяги, которую спо­собен развивать автомобиль па низшей передаче.

Сцепной вес – сила тяжести автомобиля, приходящаяся на ве­дущие колеса. Чем больше сцен пой вес, тем выше проходимость автомобиля. Среди автомобилей с колесной формулой 4x2 наи­большую проходимость имеют заднемоторные заднеприводные и переднемоторные переднеприводные автомобили, так как при такой компоновке ведущие колеса всегда нагружены массой дви­гателя.

Удельное давление шин на опорную поверхность определяется как отношение вертикальной нагрузки на шину к площади контакта, замеренной по контуру пятна контакта шины с дорогой q = G: F.

Этот показатель имеет большое значение для проходимости автомобиля. Чем меньше удельное давление, тем меньше разру­шается грунт, меньше глубина образуемой колеи, меньше сопро­тивление качению и выше проходимость автомобиля.

Коэффициент совпадении колеи представляет собой отношение колеи передних колес к колее задних колес. При полном совпаде­нии колеи передних и задних колес задние катятся по грунту, уплотненному передними колесами, и сопротивление качению при этом минимально. При несовпадении колеи передних и задних колес затрачивается дополнительная энергия на разрушение зад­ними колесами уплотненных стенок колеи, образованной передни­ми колесами. Поэтому у автомобилей повышенной проходимос­ти часто на задние колеса устанавливают одинарные шины, умень­шая тем самым сопротивление качению.

Проходимость автомобиля во многом зависит от его конструк­ции. Так, например, в автомобилях повышенной проходимости применяют дифференциалы повышенного трения, блокируемые межосевые и межколесные дифференциалы, широкопрофильные шины с развитыми грунтозацепами, лебедки для самовытаскива­ния и другие приспособления, облегчающие проходимость авто­мобиля в условиях бездорожья.

Проходимость автомобиля

Основными показателями состояния дороги (грунта) являются сопротивление качению колес и сцепление колес с дорогой (грунтом). Эти величины определяются коэффициентами. Параметры, характеризующие технические возможности автомобиля двигаться в тяжелых дорожных условиях и по бездорожью, принято называть параметрами проходимости. К ним относятся масса автомобиля и ряд показателей, связанных с ней, а также некоторые геометрические размеры.

Масса легкового автомобиля сравнительно невелика и практически не лимитирует движение автомобиля по дорогам. На бездорожье она может ограничивать движение лишь по слабым грунтам, имеющим коркообразный покров (болото, снег с обледенелой коркой). При этом чем меньше масса, тем проходимость лучше. Масса является составляющей в ряде других параметров проходимости, к которым прежде всего относится удельная мощность. Она характеризует тягово-динамические качества автомобиля, и в частности возможность двигаться по дорогам (грунту) с высоким сопротивлением качению колес (песок, снег, грязь). Удельная мощность выражается в киловаттах максимальной мощности двигателя, приходящихся на одну тонну полной массы автомобиля. У современных легковых автомобилей она достаточно высока и достигает 25-40 кВт/т (для сравнения укажем, что у грузовиков она не превышает 10- 12 кВт/т, а у автопоездов - 5-7 кВт/т и менее).

Сцепная масса (масса, приходящаяся на ведущие колеса) создает силу сцепления ведущих колес с дорогой, а та в свою очередь обеспечивает реализацию силы тяги.

Может ли водитель, варьируя сцепной массой, увеличить проходимость автомобиля по тяжелой дороге с большим сопротивлением качению и малым коэффициентом сцепления колес с дорогой (по грязи, песку, снегу)? Опыт показывает, что может. Подтвердим это небольшим примером.

Водитель автомобиля BA3-21013 двигался по грунтовой дороге. В машине было четыре пассажира. Впереди оказался участок, покрытый глубоким слоем густой грязи. Примем, что на этом участке коэффициент сопротивления качению был 0,1, а коэффициент сцепления 0,2. Водитель решил, что без пассажиров ему будет легче преодолеть грязный участок, и высадил их. Однако проехать через него все равно не смог, автомобиль забуксовал и остановился.

Правильно ли поступил водитель, высадив пассажиров? Вероятно, нет. Элементарные расчеты подтверждают это. Собственная масса автомобиля BA3-21013 без пассажиров составляет 1050 кг, из них на задние ведущие колеса приходится 480 кг. При таких показателях сила сопротивления качению составила 105 кгс (1050X0,1), а сила сцепления на ведущих колесах 96 кгс (480X0,2). Такая сила сцепления может обеспечить и реализацию силы тяги также не более 96 кгс. Из сопоставления этих цифр видно, что не соблюдается основное условие движения, которое требует, чтобы сила тяги превышала силу сопротивления.

Теперь представим себе, что водитель оставил в машине всех пассажиров. Тогда общая масса автомобиля составила 1350 кг, сила сопротивления качению колес возросла до 135 кгс. Но с увеличением общей массы автомобиля увеличилась нагрузка и на заднюю ось и сцепная масса составила уже 740 кг. Пропорционально увеличилась до 148 кгс и сила сцепления и, конечно, реализуемая ею сила тяги. В этом варианте основное условие движения уже было соблюдено (сила тяги больше силы сопротивления), и автомобиль с пассажирами успешно преодолел тяжелый участок дороги.

Из приведенного примера следует практический вывод: для уверенного преодоления участков с большим сопротивлением качению колес надо стремиться максимально увеличить сцепную массу автомобиля.

Удельное давление колес на грунт (давление, приходящееся на квадратный сантиметр площади опоры шины) - показатель, нередко являющийся решающим при движении автомобиля по болоту, сыпучему песку, раскисшему глинистому грунту в распутицу.

Чем меньше удельное давление, тем меньше колеса погружаются в грунт и тем вероятнее возможность преодоления такого участка. Малое удельное давление колес на грунт достигается прежде всего снижением давления воздуха в шинах. Например, на грузовых автомобилях повышенной проходимости, таких как ГАЗ -66, ЗИЛ -131, «Урал-4320», давление воздуха в шинах может изменяться водителем в движении, что сильно повышает проходимость этих автомобилей по слабым грунтам. И на легковых автомобилях можно допустить как крайнюю меру снижение давления воздуха в шинах перед преодолением тяжелого участка. Для этого давление снижается во всех четырех колесах; после преодоления участка оно тут же доводится до нормы.

Геометрические параметры проходимости автомобиля характеризуют его способность преодолевать препятствия и двигаться по дорогам или бездорожью с большими неровностями. Такими параметрами являются дорожный просвет (клиренс), углы въезда и съезда, база и колея, рабочий радиус колеса, продольный радиус проходимости.

Рис. 1. Геометрические параметры проходимости автомобиля: П - просвет, v‘-угол въезда; v“-угол съезда; Б - база; К- колея; г - радиус колеса; R - продольный радиус проходимости

Рис. 2. Малый угол съезда легковых автомобилей приводит к задеванию за дорогу задней частью автомобиля при съезде с порогового препятствия: у‘- угол въезда: у“- угол съезда

Обратим внимание на углы въезда и съезда. Они образуются плоскостью дороги и плоскостями, проведенными через выступающие спереди и сзади автомобиля точки кузова касательно к окружностям колес, и характеризуют возможности автомобиля по преодолению порогов, канав, ям и других подобных препятствий. На легковых автомобилях обычно угол съезда меньше угла въезда, и водитель должен всегда об этом помнить. Дело в том, что при таких углах можно въехать на какое-то пороговое препятствие, но при съезде задеть за него Задней частью кузова.

На автомобилях могут применяться самые различные средства повышения проходимости. Наиболее распространенными являются Средства, улучшающие Сцепление колес с грунтом: цепи противоскольжения, различные браслеты, противобуксовочные колодки и др. Эти средства применяются только при преодолении труднопроходимых участков местности и устанавливаются на машину непосредственно перед ними. При выезде на хорошую дорогу эти средства снимаются, так как они вызывают усиленный износ ходовой части и особенно шин. При необходимости двигаться с ними скорость движения не должна превышать 40 км/ч.

К атегория: - Управление автомобилем