Де R1 , R – нормальні реакцій на колесах, Н

L – база автомобіля, м.

Сила інерції, Р_і, Н, пропорційна його масі і прискоренню, визначається за формулою

. (4.3)

Рисунок 4.1 – Сили діючі на автомобіль при гальмуванні

де j – уповільнення автомобіля при гальмуванні, м/с².

Нормальні (вертикальні) реакції на колесах окремих осей автомобіля, R₁, R₂ і R_3, Н, обчислюють, виходячи з приведених вище рівнянь, за наступними формулами

, (4.4)

, (4.5)

де а – відстань центра ваги від передньої осі автомобіля, м;

b – відстань центра ваги від осі балансира, м.

Якщо гальмувати автомобіль з однаковими гальмовими зусиллями на передніх і задніх гальмових механізмах, то передні колеса недогальмовуються, а задні перегальмовуються. Отже, необхідно забезпечити визначений розподіл гальмових сил між колесами. Майже всі моделі вантажних автомобілів (КамАЗ, ЗІЛ, МАЗ і ін.) мають у складі гальмової системи регулятор и гальмових сил задньої осі. Гальмові сили передніх і задніх коліс повинні бути такими, щоб при однаковому коефіцієнті зчеплення колеса обох мостів одночасно блокувалися. Таке оптимальне співвідношення гальмових сил коліс передньої і задньої осів автоматично забезпечує регулятор гальмових сил. Інакше кажучи, завдання регулятора полягає в тому, щоб забезпечувати гальмове зусилля на задніх колесах автомобіля відповідно діючій на них у даний момент навантаженню, тобто реакціям R₂, R₃ (дивися малюнок 4.1). При цьому гальмові сили , створювані на задніх колесах, будуть пропорційні реакціям R₂, R₃ , тобто

; ; .

або .

При ідеальному розподілі гальмових сил між колесами можна одержати і максимальне уповільнення автомобіля (пружний зв'язок). Така установка регулятора забезпечує при переміщенні кузова по вертикалі (відбувається при гальмуванні автомобіля) зменшення тиску повітря (рідини), що підводиться до гальмових камер задніх коліс. Вимоги до ефективності гальмової системи автомобілів, що випускаються заводами, визначаються ГОСТ 22895-77.

4.2 Приклад розрахунку

Знайти співвідношення між гальмовими силами на колесах передньої і задньої осів автомобіля, що забезпечує повне використання зчіпної ваги при екстреному гальмуванні автомобіля ГАЗ-53А с повним навантаженням при русі по дорозі з асфальтобетонним покриттям при сухому стані покриття. Вихідні дані:

1. Повне навантаження автомобіля ГАЗ-53А, Н	Gа – 74000
2. Навантаження на передню вісь, Н	G1 – 18100
3. Навантаження на задню вісь, Н	G2 – 55900
4. Стале уповільнення, м/с2	j – 5, 5
5. Висота центра ваги, м	– 1, 15
6. База автомобіля, м	L – 3, 7

РІШЕННЯ

Визначити відстань центра ваги від передньої осі, а, м, відповідно до умов рівноваги (малюнок 4.1) за формулою

,

де – реакція на колеса передньої осі, Н.

При статичному стані або при рівномірному русі автомобіля

Визначити відстань центра ваги від задньої осі, b, м, за формулою

,

м.

Визначити реакцію на колеса передньої осі автомобіля при екстреному гальмуванні за формулою (4.4)

Н.

Визначити реакції на колесах задньої осі автомобіля при екстреному гальмуванні за формулою (4.5)

Н.

Таким чином, перерозподіл нормальних навантажень у нашому прикладі призводить до збільшення навантаження на передню вісь з 18100 Н при рівномірному русі автомобіля до 30600 Н. При екстреному гальмуванні, тобто більше ніж у 1, 7 рази і зменшенню на задню вісь з 55900 Н до 43400 Н, тобто менше чим у 0, 7 рази.

З приклада видно, що нормальні реакції і , діючі відповідно на передні і задні колеса автомобіля, під час гальмування значно змінюються.

Ці зміни оцінюються коефіцієнтами зміни реакцій і .

Під час гальмування автомобіля найбільші значення коефіцієнтів зміни реакцій знаходяться в наступних межах:

= 1, 5 ¸ 2; = 0, 5 ¸ 0, 7.

У нашому прикладі = 1, 7 і = 0, 7.

Вважають такий їх розподіл, при якому передні і задні колеса автомобіля можуть бути доведені до блокування одночасно.

Більшість гальмових систем забезпечують постійний розподіл гальмової сили між колесами автомобіля, що відповідає дорозі з визначеним коефіцієнтом зчеплення j.

Для виконання практичного завдання №4 необхідно згідно варіанта (варіант вибираємо за номером в навчальному журналі) виконати розрахунок співвідношення між гальмовими силами на колесах передньої і задньої осей автомобіля при гальмуванні.

Вихідні дані приведені в таблицях 4.1; 4.2; 4.3.

Після виконання практичного завдання отримані результати розрахунку необхідно проаналізувати на відповідність нормативним даним по гальмовій динамічності.

Таблиця 4.1 – Нормативи уповільнення робочої гальмової системи

Таблиця 4.2 – Значення висоти центра ваги

Автомобілі	Висота центра ваги , м (з повним навантаженням)	Автомобілі	Висота центра ваги , м (з повним навантаженням)
ЗАЗ 369А «Запорожець» ЗАЗ 698М Запорожець» ВАЗ 2101 «Жигулі» ВАЗ 2103 «Жигулі» ВАЗ 2106 «Жигулі» ВАЗ 2105 «Жигулі» ВАЗ 2107 «Жигулі» Москвич –412 ІЕ ІЖ-21251 ГАЗ-24 «Волга» ГАЗ-2402 «Волга» ГАЗ-3102 «Волга» ГАЗ-14 «Чайка»	0, 56 0, 58 0, 58 0, 58 0, 58 0, 58 0, 60 0, 60 0, 62 0, 62 0, 62 0, 56 0, 60	ЗІЛ-117 РАФ 2203 «Латвія» ПАЗ-672 ПАЗ-3201 ЛАЗ-695Н ЛАЗ-697Р УАЗ 451 ДМ УАЗ 451 М ГАЗ 53А ЗІЛ-130-76 МАЗ 5335 МАЗ 53352	0, 61   0, 75 1, 10 1, 10 0, 83 0, 83 0, 87 0, 87 1, 15 1, 22 1, 45 1, 45

Таблиця 4.3- Вихідні дані для виконання практичного завдання №4

ПРАКТИЧНЕ ЗАНЯТТЯ № 5

5.1 Вплив технічного стану автомобіля на його стійкість, керованість і плавність ходу

5.1.1 Вплив стану протектора на технічний стан автомобіля

На стійкість, керованість і плавність ходу насамперед впливає технічний стан ходової частини і органів керування автомобіля. Так, по мірі зношування і зменшення висоти виступів протектора шин, зменшується коефіцієнт зчеплення. На сухих дорогах із твердим покриттям коефіцієнт зчеплення шин з цілком зношеним протектором у 1, 5 – 2 рази менше, ніж у нових. Особливо помітне зменшення при русі автомобіля по мокрому покриттю з великою швидкістю. Зменшення коефіцієнта зчеплення приводить до збільшення гальмового і шляху зупинення автомобіля і втрати їм поперечної стійкості. Тому правила дорожнього руху забороняють експлуатацію автомобіля із шинами, у яких глибина протектора менше 2 мм.

Якщо з правої і лівої сторони автомобіля встановлені шини з різним ступенем зносу, то при гальмуванні виникає момент, який може привести до повороту автомобіля і аварії.

5.1.2 Вплив стану гальмових механізмів на технічний стан автомобіля

Неправильне регулювання гальмових механізмів і покриття мастилом фрикційних накладок може привести до різної величини гальмових моментів на колесах правої і лівої сторін автомобіля і, як наслідок, втрати стійкості. До таких же результатів приводить несправність одного з гальмових механізмів. Несправність переднього гальмового механізму більш небезпечна, чим несправність заднього. Автомобіль з несправними передніми гальмами відхиляється на більший кут, чим автомобіль, що має несправні задні гальмові механізми.

Несправність гальмових механізмів приводить до збільшення гальмового шляху і шляху зупинення автомобіля.

5.1.3 Вплив стану рульового керування і переднього моста на технічний стан автомобіля

При зношуванні деталей рульового керування і переднього моста (кермового механізму, кульових шарнірів тяг, шворнів і їхніх втулок) збільшується вільний хід кермового колеса, що негативно позначається на курсовій стійкості автомобіля. Рух автомобіля стає важко контрольованим, різко зростає частота поворотів кермового колеса, необхідна для збереження прямолінійного руху.

При наявності вільного ходу кермового колеса з'являється зона нечутливості.

Наприкінці маневру, коли кермове колесо повернуте в нейтральне положення, передні колеса залишаються усе ще повернені на деякий кут. Курсовий кут автомобіля також не дорівнює нулю, і для вирівнювання автомобіля потрібні додаткові дії.

Граничне значення вільного ходу, визначене за допомогою динамометра - люфтомера для автобусів і вантажних автомобілів, створених на базі легкових автомобілів, дорівнює 10° при зусиллі 7, 5 Н.

5.1.4 Вплив на рух автомобіля заклинювання рульового механізму

Різке збільшення зусилля, що прикладається до кермового колеса, приводить до втрати керованості автомобілем. Заклинювання рульового механізму може наступити внаслідок поломки його деталей (ролика, черв'яка), заїдання сухарів у кульових шарнірах, несправності пристрою проти викрадення.

Заклинювання рульового механізма звичайно приводить до дуже тяжких наслідків, тому що водій не зразу усвідомлює необхідність екстреного гальмування, а якийсь час намагається повернути кермове колесо.

Автомобіль же, утративши керованість, продовжує рухатися з поверненими передніми колесами і швидко виявляється на смузі зустрічного руху, що за межами дороги.

Якщо не враховувати зміщення коліс, то автомобіль за час , рухаючись по дузі постійного радіуса (малюнок 5.1), переміститься з положення I у положення II і повернеться на кут .

Замінивши приблизно дугу АА₁, довжина якої дорівнює шляху автомобіля , хордою, одержимо

.

Приймаємо = , тоді .

Довжина хорди .

Приймаємо = .

Тоді .

.

Відкіля курсовий кут

де - швидкість руху автомобіля, м/с;

- час руху автомобіля, с;

- кут повороту передніх коліс, °;

- база автомобіля, м.

Трикутник АОА₁ рівнобедрений, отже кути в основі рівні , а кут А₁АВ дорівнює .

Поперечний зсув правого переднього кута автомобіля в процесі повороту, , м, визначимо з рівняння

. (5.2)

Із малюнка 5.1 визначимо складові поперечного зсуву :

Підставляємо значення складових поперечного зсуву у рівняння (5.2) і одержимо поперечне зміщення автомобіля

, (5.3)

де - шлях, пройдений автомобілем після втрати керованості, м;

- відстань від заднього моста до передньої частини автомобіля, м;

- габаритна ширина автомобіля, м.

Аналіз дорожньо-транспортних випадків показує, що навіть при невеликих кутах повороту передніх коліс і швидкостях руху, поперечне зміщення зростає дуже швидко і через кілька секунд (= 1...5с) автомобіль цілком перекриє сусідню смугу руху або опинитися за межами дороги, що може привести до серйозних аварій.

а – схема повороту автомобіля; б – зміна поперечного зміщення

Рисунок 5.1. – Рух автомобіля при заклинюванні механізму

5.2 Приклад розрахунку

Визначити поперечний зсув автомобіля ГАЗ-24 при заклинюванні рульового механізму з кутом повороту керованих коліс на =1°, при швидкості руху автомобіля =10 м/с. Від заклинювання рульового механізму до прийняття водієм рішення екстреного гальмування пройшло 5 сек.

Вихідні дані:

1. Кут повороту керованих коліс,;

2. Швидкість руху автомобіля, - 10 м/с;

3. Час прийняття рішення водієм екстреного гальмування, с;

4. База автомобіля, =1, 82 м;

5. Відстань від заднього моста до передньої частини автомобіля, м.

РІШЕННЯ

Визначити курсовий кут руху автомобіля при заклинюванні рульового механізму, °,, по формулі (5.1)

.

Визначити поперечне зміщення правого переднього кута при заклинюванні рульового механізму, м,, по формулі (5.3)

м.

Отже автомобіль утративши керування з поверненими колесами (=1°) при швидкості руху 10 м/с, за час прийняття водієм рішення (=5с) зміститься в поперечному напрямку (=9 м) і опиниться на смузі зустрічного руху або за межами дороги.

Для виконання практичного завдання №5 необхідно згідно наданого варіанта (варіант вибирається за номером в навчальному журналі), визначити поперечний зсув автомобіля при заклинюванні рульового механізму.

Вихідні дані приведені в таблиці 5.1.

Таблиця 5.1 – Вихідні ванні для виконання практичного завдання № 5

ПРАКТИЧНЕ ЗАНЯТТЯ № 6

6.1 Складання дорожньо-транспортної експертизи дорожньо-транспортного випадку

Дорожньо-транспортною експертизою називається науково-технічне дослідження дорожньо-транспортного випадку фахівцями автомобільного транспорту.

Дорожньо-транспортним випадком (ДТВ) називають порушення режимів руху транспортних засобів на дорогах, що спричинили травмування та смерть людей, ушкодження транспортних засобів, штучних споруджень і вантажів або причинили інший матеріальний збиток.

Дорожньо-транспортна експертиза дає науково-технічну характеристику усіх фаз ДТВ, установлює причини його виникнення і з'ясовує поведінку окремих учасників.

Експерт з'ясовує технічні причини ДТВ, визначає швидкість руху транспортних засобів, величини гальмового і зупинного шляхів і т.д.

Вихідними даними для проведення експертизи служать результати огляду місця події й автомобілів, а також результати опитування учасників і очевидців події.

Якщо на місці події виявлений слід юзу шин по дорозі, то, виїхавши на місце події, вимірюють довжину сліду юза шин на покритті. Провівши слідчий експеримент, визначають коефіцієнт зчеплення і максимальне уповільнення, установивши шляхом огляду зони події тип і стан покриття, вибирають значення по таблицях. Задавши значення коефіцієнта ефективності гальмування (таблиця 3.1) знаходять відповідно до формули (3.7) приблизне максимальне уповільнення, вважаючи, що момент початку повного ковзання шин збігається з моментом виникнення максимального уповільнення.

Швидкість автомобіля перед гальмуванням,, м/с визначаємо по формулі

, (6.1)

де - час зростання уповільнення, с.

Нехтуючи останнім додатком підкореневого вираження внаслідок його малої величини, формула (6.1) приймає вид

. (6.2)

Розглянемо як приклад ДТВ, результатом якого був наїзд автомобіля на пішохода (малюнок 6.1). Автомобіль А рухався на відстані від тротуару, на краю якого знаходився пішохід П. Коли між автомобілем і пішоходом була відстань, пішохід почав рух по проїзжій частині дороги перпендикулярно напрямку руху автомобіля.

На малюнку 6.1 положення автомобіля і пішохода, що відповідає цьому моменту, відзначено цифрою I. Водій загальмував, однак уникнути наїзду не зміг. Автомобіль, ударивши пішохода (положення Ш), перемістився ще на деяку відстань і зупинився (положення IV).

Місце наїзду відзначене хрестиком.

Зразкова послідовність розрахунків при експертизі така. За схемою події визначають переміщення автомобіля після наїзду в загальмованому стані й обчислюють швидкість автомобіля в момент наїзду на пішохода.

Швидкість у момент наїзду на пішохода,, м/с, визначають по формулі

. (6.3)

Потім визначають швидкість автомобіля перед початком гальмування по формулі (6.2). Шлях зупинення і час руху автомобіля до наїзду.

Шлях зупинення автомобіля,, м, визначають по формулі

Рисунок 6.1 – Положення автомобіля та пішохода а момент дорожньо-транспортного випадку

, (6.4)

де - швидкість автомобіля перед початком гальмування, м/с;

- коефіцієнт ефективності гальмування (таблиця 3.1);

- час руху автомобіля з постійною швидкістю перед початком гальмування, що включає час реакції водія, час спрацьовування гальмових механізмів і час збільшення уповільнення від нуля до (застосовують для розрахунків 0, 5).

Значення величин, і приймають відповідно до практичного заняття №3.

Час руху автомобіля до наїзду, с, визначають по формулі

. (6.5)

При експертних розрахунках швидкість руху пішохода звичайно вважають постійною ().

При цих допущеннях час руху пішохода по проїзній частині,, с, визначають по формулі

, (6.6)

де - швидкість руху пішохода, м/с.

Умова своєчасності гальмування автомобіля має вигляд

.

Якщо ця умова не виконується і час менше часу, то водій діяв із запізненням і автомобіль встиг переміститися з положення I у положення П. Щоб установити, чи міг водій уникнути наїзду на пішохода, якби не допустив цього запізнення, а діяв вчасно, розрахунки продовжують, визначаючи проміжок часу прострочений водієм.

Час,, с, прострочений водієм визначають по формулі

.

Відстань, на яку переміститься автомобіль, рухаючись з початковою швидкістю,, м, визначають по формулі

. (6.9)

Відстань,, м між передньою частиною автомобіля і пішоходом у момент початку руху пішохода визначають по формулі

, (6.10)

де - відстань від місця удару до передньої частини автомобіля, м.

Якщо в результаті розрахунків вийде, що відстань більша шляху зупинення,, то водій міг, застосувавши екстрене гальмування, зупинити автомобіль до лінії проходження пішохода.

При водій не мав можливості запобігти наїзду шляхом гальмування тому що пішохід почав рух на занадто малій відстані перед чи автомобілем, який рухався з великою швидкістю.

Під час шляхово-транспортної експертизи досліджують також наїзди автомобіля на нерухому перешкоду, перекидання і зіткнення автомобілів. Результати експертизи слідчі і судові органи, поряд з іншими матеріалами, використовують як докази по розглянутій справі про подію.

6.2 Приклад проведення розрахунків розслідування

Автомобіль ГАЗ-24 рухався по проїзній частині дороги із сухим асфальтобетонним покриттям на відстані =4 м від тротуару, на якому стояв пішохід. Коли між автомобілем і пішоходом була відстань, водій побачив, що пішохід почав переходити проїзну частину дороги в напрямку, перпендикулярному руху автомобіля. Водій загальмував автомобіль, однак уникнути наїзду на пішохода не зміг.

Автомобіль ударив пішохода бічною поверхнею автомобіля на відстані =1, 2 м від передньої частини автомобіля, перемістився після удару на відстань = 20 м. Довжина сліду юза шин на покритті = 40 м.

Установити, чи міг водій уникнути наїзд на пішохода, використовувавши максимально експлуатаційні якості автомобіля при грамотному і своєчасному прийняті рішення.

Установлено, що за умовами стану проїзної частини дороги коефіцієнт зчеплення можна прийняти = 0, 8.

Приймаємо зразкову швидкість пішохода =0, 6 ¸ 0, 8 м/с.

РІШЕННЯ

Визначаємо максимальне уповільнення, м/с², автомобіля в момент екстреного гальмування по формулі (3.7)

м/с².

Обчислюємо швидкість автомобіля,, м/с, у момент наїзду на пішохода по формулі (6.3)

м/с.

Обчислюємо швидкість автомобіля,, м/с, перед початком гальмування по формулі (6.2)

, м/с.

Визначаємо зупинний шлях, м, по формулі (6.4)

, м.

Визначаємо час руху автомобіля,, с, до наїзду по формулі (6.5)

, с.

Визначаємо час руху пішохода,, с, по проїзній частині дороги по формулі (6.6)

, с.

Умову своєчасності гальмування автомобіля можна записати в такий спосіб.

У нашому випадку, тобто умова своєчасності гальмування не виконана. Водій діяв із запізненням і автомобіль устиг переміститися з положення I у положення П (малюнок 6.1).

Щоб установити, чи міг водій уникнути наїзду на пішохода, якби не допустив цього запізнювання, а діяв вчасно, визначається проміжок часу,, с, прострочений водієм по формулі (6.8).

, с.

За цей проміжок часу автомобіль, рухаючись з початковою швидкістю, переміститься на відстань,, м, визначається по формулі (6.9)

м.

Відстань між передньою частиною автомобіля і пішоходом у момент початку руху останнього по проїзній частині дороги,, м визначається по формулі (6.10)

м.

У результаті розрахунків відстань =172 м між передньою частиною автомобіля і пішоходом у момент початку руху останнього по проїзній частині дороги більше шляху зупинення м. Це дає нам можливість робити висновок, що водій міг, застосувавши екстрене гальмування, зупинити автомобіль до лінії проходження пішохода.

Отримані результати розрахунків правомірні для технічно справного автомобіля і нормального стану здоров'я водія.

Для виконання практичного завдання №6 необхідно згідно наданого варіанта (варіант вибираємо по номеру в навчальному журналі) зробити розрахунки усіх фаз дорожньо-транспортного випадку, й установити причини його виникнення і з'ясувати поведінку окремих учасників.

Вихідні дані для виконання практичного заняття №6 приведені в таблиці 6.1.

Таблиця 6.1 – Вихідні дані для виконання практичного заняття № 6.