Poloměr otáčení – základní definice, principy a aplikace v různých oblastech.

Poloměr otáčení automobilu je důležitou charakteristikou, která určuje schopnost vozidla zatáčet. Odkazuje na minimální poloměr kruhu, kterým může vozidlo jet bez otáčení dozadu nebo manévrů. Velikost poloměru otáčení je spojena s mnoha faktory, které je třeba vzít v úvahu při výběru nebo řízení auta.

Jedním z hlavních faktorů ovlivňujících poloměr otáčení je rozvor vozidla. Rozvor je vzdálenost mezi přední a zadní nápravou. Čím delší rozvor, tím větší poloměr otáčení vůz bez problémů projede. Větší rozvor totiž zajišťuje stabilnější a plynulejší jízdní dynamiku.

Dalším faktorem, který ovlivňuje poloměr otáčení, je geometrie zavěšení vozidla. Pokud je odpružení naladěno pevně a sportovně, dokáže zkrátit poloměr otáčení, díky čemuž je vůz agilnější, ale méně komfortní. Naopak měkké a elastické odpružení dokáže zvětšit poloměr otáčení, čímž vůz získá větší stabilitu a pohodlí.

Průměr a šířka kol navíc ovlivňuje i poloměr otáčení vozu. Široká a velká kola mohou zkrátit váš poloměr otáčení, protože poskytují lepší trakci a zlepšují ovladatelnost. Větší průměry kol však mohou zhoršit ovladatelnost vozidla, zejména při parkování nebo ve stísněných prostorách.

Koncept poloměru otáčení automobilu:

Poloměr otáčení závisí na několika faktorech. Za prvé to souvisí s geometrií vozu, jako je délka a šířka vozu, rozvor, posuvný kryt pod uzavřenými poloměry otáčení a úhel kol. Za druhé, fyzický stav povrchu vozovky a stav vozovky také ovlivňují poloměr otáčení. A konečně, zkušenosti a dovednosti řidiče mohou ovlivnit jeho schopnost zatáčet, stejně jako poloměr otáčení vozidla.

Díky pochopení poloměru otáčení mohou řidiči plánovat svou trasu a jezdit s větší manévrovatelností a bezpečností. Znalost svých schopností a omezení vám pomůže vyhnout se neočekávaným situacím na silnici a efektivněji zatáčet v různých podmínkách.

Definice a funkce

Funkcí poloměru otáčení je zajistit bezpečnou a pohodlnou jízdu. Znalost poloměru otáčení umožňuje řidiči určit, jak omezený je prostor pro manévrování, a zvolit vhodnou rychlost a trajektorii.

Poloměr otáčení závisí na různých faktorech, včetně geometrie vozidla, typu zavěšení, velikosti kol, přítomnosti a funkčnosti řízení, tuhosti kloubu atd. U různých typů vozidel, jako jsou osobní automobily, nákladní automobily a autobusy, se může lišit.

Pochopení poloměru otáčení vašeho vozidla je důležité pro bezpečnou a efektivní jízdu. Řidiči musí zvážit svůj poloměr otáčení při výběru parkovacího místa, zatáčení na křižovatkách, manévrování za snížené viditelnosti a v jiných jízdních situacích.

Důležité parametry poloměru otáčení

1. Geometrie vozidla: Při určování poloměru otáčení hraje roli délka a šířka vozidla. Čím větší vozidlo, tím větší poloměr otáčení můžete očekávat. Je však také důležité vzít v úvahu geometrické vlastnosti vozidla, jako jsou výstupky, které mohou zvětšit poloměr otáčení.
2. Řízení: Důležitým faktorem je účinnost řízení vozidla. Čím lepší je systém řízení, tím přesněji auto reaguje na zatáčky a menší poloměr otáčení.
3. Podvozek: Poloměr otáčení může ovlivnit stav odpružení a tlumičů, typ a šířka pneumatik a přilnavost vozidla k vozovce. Dobrý podvozek poskytuje lepší stabilitu vozidla a manévrovatelnost, což ovlivňuje poloměr otáčení.
4. Rychlost: Rychlost vozidla ovlivňuje i jeho poloměr otáčení. Čím vyšší rychlost, tím větší poloměr otáčení bude vyžadován pro bezpečné procházení zatáčky.

S ohledem na všechny tyto faktory musí být řidiči ostražití a přizpůsobit svou jízdu různým jízdním situacím, aby zajistili bezpečnost svou i ostatních účastníků silničního provozu.

Vliv rychlosti na poloměr otáčení

Při zatáčení při nízkých rychlostech je vůz schopen ostřeji zatočit, protože vnitřní kolo se může otáčet pomaleji než vnější kolo. To umožňuje vozu ostřejší manévry při nízkých rychlostech.

S rostoucí rychlostí se však zvětšuje poloměr otáčení vozidla. Je to způsobeno přenosem gravitačního momentu z vnějšího kola na vnitřní. Čím vyšší rychlost, tím větší síla působí na vnější kolo. To má za následek zvětšený poloměr otáčení.

Je třeba poznamenat, že při zatáčení vysokou rychlostí je důležité vzít v úvahu stav vozovky a stav povrchu vozovky. Mokrý nebo příliš hladký povrch vozovky může výrazně snížit trakci a zvětšit poloměr otáčení vašeho vozidla.

Uvědomte si také, že poloměr otáčení se může lišit v závislosti na různých faktorech, jako je typ a design vozidla, stav pneumatik a odpružení a hmotnost vozidla a rozložení nákladu.

V tabulce jsou uvedeny přibližné hodnoty poloměru otáčení vozidla v závislosti na rychlosti. Mějte však na paměti, že tyto hodnoty se mohou lišit v závislosti na výše uvedených faktorech.

Rychlost tedy hraje roli při určování poloměru otáčení automobilu. Čím vyšší rychlost, tím větší poloměr otáčení. Aby však bylo možné bezpečně odbočit, je třeba vzít v úvahu další faktory, jako je stav vozovky a stav vozidla.

Role konstrukce a typu vozidla v poloměru otáčení

Při určování poloměru otáčení hraje důležitou roli konstrukce vozidla. Hlavními faktory, které ovlivňují poloměr otáčení, jsou délka rozvoru, odpružení a řízení. Délka rozvoru, vzdálenost mezi přední a zadní nápravou, má přímý vliv na poloměr otáčení: čím delší je rozvor, tím větší poloměr otáčení může automobil udělat. Odpružení je také důležité, protože ovlivňuje úhly náklonu a účinnost otáčení kol. A konečně typ řízení, který používáte, může mít vliv na ovladatelnost vašeho vozidla. Například vozidla se sloupkovým řízením mohou mít větší poloměr otáčení než vozidla s hřebenovým řízením.

Typ vozidla má také vliv na poloměr otáčení. Například sportovní auta nebo malá městská auta mají obvykle menší poloměr otáčení než velká nákladní auta nebo SUV. Malá auta mají obvykle kompaktnější rozměry a kratší rozvor, což jim umožňuje provádět těsnější zatáčení.

Při určování poloměru otáčení tedy hraje důležitou roli konstrukce a typ vozidla. Tyto faktory je důležité vzít v úvahu při výběru vozidla, zvláště pokud je pro vás důležitým kritériem manévrovatelnost.

Nyní si přečtěte:

• Zásady pro určování poloměru otáčení automobilu – fyzika, geometrie a technické.
• Auto se točí v kruhu – zjistěte si minimální rychlost!
• Automobilová geometrie – proč je důležitá a jak ovlivňuje jízdu a bezpečnost?
• Výkres s rozměry odpružení auta – jak správně změřit a seřídit komponenty

Osnova přednášky 12.1. Zatáčení vozu 12.2. Síly působící na vůz při zatáčení 12.3. Geometrie kol automobilu 12.4. Kmity řízených kol Ovladatelnost vozidla je jednou z nejdůležitějších provozních vlastností, které určují možnost jeho bezpečného pohybu vysokou průměrnou rychlostí, zejména na silnicích s hustým provozem.

12.1. Otáčení auta

Hlavní parametry charakterizující zatáčení automobilu jsou poloměr otáčení a poloha středu otáčení. Na Obr. 12.1 a 12.2 znázorňují schémata zatáčení vozu s tuhými a elastickými koly. Tečka О představuje střed otáčení. Nachází se v průsečíku kolmiček nakreslených na vektory rychlosti všech kol (náprav) automobilu. Poloměr otáčení R (R_Э) představuje vzdálenost od středu otáčení k podélné ose vozidla. U vozu s tuhými koly (viz obr. 12.1), u kterého se vektory otáček kol shodují s rovinou jejich otáčení, leží střed otáčení na prodloužení osy zadních kol, a poloměr otáčení (od OAB)

Doporučené materiály

Maran softwarové inženýrství
Softwarové inženýrství
Technický úkol
Inženýrská grafika
Návrh a výzkum mechanismů terénních vozidel
Teorie mechanismů a strojů (TMM)
Návrh a výzkum mechanismů diesel-vzduchového dmychadla 13-A
Teorie mechanismů a strojů (TMM)
Speciální matematika a základní statistika (témata 5-13)
Speciální matematika a základní statistika
500 390 rublů.
Speciální matematika a základní statistika Témata 5-13, závěrečný, kompetenční test
Speciální matematika a základní statistika
329 280 rublů.

kde L — základna vozu; θ je úhel natočení řízených kol. Rýže. 12.1. Schéma zatáčení pro vůz s pevnými koly: О — střed otáčení; A, B — středy náprav předních a zadních kol; v₁ v₂ – vektory rychlosti předního a zadního kola Rýže. 12.2. Schéma pro otáčení vozu s elastickými koly: О — střed otáčení; A, B — středy náprav předních a zadních kol; С – vzdálenost mezi středem В nápravy zadních kol a bod Б — průmět středu otáčení na podélnou osu vozidla; v_b v₂ – vektory rychlosti předních a zadních kol Proto poloměr otáčení vozu R u pevných kol závisí pouze na úhlu natočení řízených kol. U automobilu s pružnými koly (viz obr. 12.2), jejichž vektory rychlosti se neshodují s rovinou jejich otáčení, je střed otáčení umístěn v určité vzdálenosti С od osy zadních kol a poloměru otáčení (od OAB и OB B) kde δ₁ δ₂ — úhly skluzu předních a zadních kol (náprav). Poloměr otáčení vozu s pružnými koly tedy závisí na úhlu natočení řízených kol a úhlech prokluzu předních a zadních kol, kvůli jejich pružnosti při působení boční síly. S přihlédnutím k poloměru otáčení R₃ najít vzdálenost С (z OBB): V důsledku toho poloha středu otáčení vozu s pružnými koly závisí na úhlu natočení řízených kol a úhlech prokluzu předních a zadních kol (náprav). Technické vlastnosti vozu udávají nejmenší poloměr otáčení podél dráhy předního vnějšího kola. Tento poloměr je určen experimentálně při maximální rotaci řízených kol. Lze určit poloměr otáčení vozidla po dráze předního vnějšího kolapodle následujícího vzorce: kde V – rozchod předních kol.

12.2. Síly působící na auto při zatáčení

Proces pohybu automobilu v zatáčce zahrnuje tři fáze (obr. 12.3, A): vjezd do odbočky (oddíl AB), otočit se (BV) a cesta ven (VG). Při vjezdu do zatáčky se řízená kola vozu pohybujícího se v přímém směru zatáčejí a pohybuje se po zatáčce s klesajícím poloměrem. Při zatáčení jsou řízená kola natočena pod určitým úhlem a pohyb probíhá po křivce s konstantním poloměrem. Při výjezdu ze zatáčky se řízená kola vrátí do neutrálu a vozidlo se pohybuje po zatáčce se zvětšujícím se poloměrem a poté rovně. Při jízdě v zatáčce směrem k autu (obr. 12.3, b) působí tyto síly: odstředivé Р_ц a jeho příčný Р_у a podélné Р_х komponenty a také boční reakce vozovky: R_y1 – do popředí a Е_U2 – na zadní nápravy. Hlavní působící silou při otáčení je příčná složka Р_у odstředivá síla, která směřuje kolmo k podélné ose vozu a je součtem tří sil: Force R’u dochází vždy při křivočarém pohybu. Je úměrná druhé mocnině rychlosti a působí během celého tahu. Pevnost R”_у se objevuje jako výsledek změny úhlu natočení řízených kol a působí při vjíždění a výjezdu ze zatáčky. Pevnost R»’_у vzniká v důsledku změn rychlosti a působí pouze při nerovnoměrném pohybu při zatáčení. Ze tří zmíněných složek je nejdůležitější pevnost R’_у, což představuje 80 % síly Р_у. Proto u vozidel pro všeobecné použití a specializovaných vozidel R”y и R»’_у zanedbané. Rýže. 12.3. Otočení auta: а — fáze procesu soustružení; б — síly působící při otáčení; A – G – charakteristické body trajektorie otáčení vozidla; v_u v₂ – vektory rychlosti předních a zadních kol Berou se v úvahu pouze u speciálních vozidel (hasiči, sanitky atd.) pohybujících se v zatáčkách vyšší rychlostí. Při rovnoměrném pohybu v zatáčkách příčná složka odstředivé síly Je úměrná druhé mocnině rychlosti pohybu, takže s rostoucí rychlostí rychle roste. Příčné reakce vozovky na přední a zadní nápravě při rovnoměrném průjezdu zatáčkou Z těchto výrazů vyplývá, že odstředivé síly působící na přední a zadní nápravu lze považovat za úměrné jejich hmotnosti G₁ и G₂.

12.3. Vyrovnání kol automobilu

Prokluz kola je schopnost kola odvalovat se pod úhlem k rovině jeho rotace v důsledku působení boční síly. Pružné kolo (obr. 12.4) se při nepřítomnosti boční síly odvaluje v rovině svého otáčení a při působení boční síly se odvaluje pod určitým úhlem. Úhel 5uw tvořený vektorem rychlosti v_K kolo a jeho rovina valení se nazývá úhel skluzu. Na Obr. Obrázek 12.5 ukazuje závislost úhlu prokluzu kola na boční síle, která na něj působí. Křivka OABV zahrnuje následující charakteristické oblasti: OA — prokluzování kola při absenci bočního prokluzu pneumatiky (δ_uv= 4°); AB — prokluzování s částečným bočním prokluzem pneumatiky; BV – plná pneumatika klouže do stran Р_у = P_си (δ_uv = 12°). Rýže. 12.4. Odvalování elastického kola v nepřítomnosti (A) a akce (b) boční síla: A-B, А₁ – v₁ , А₂–В₂ – charakteristické body kola Rýže. 12.5. Závislost úhlu prokluzu kola na boční síle: A—B— charakteristické body křivky Rýže. 12.6. Závislost součinitele prokluzu kola na svislém zatížení na něm a tlaku vzduchu v pneumatice: Р_V1 —P_Vz – Hodnoty tlaku vzduchu v pneumatikách Úhel prokluzu kola lze určit podle vzorce kde k_uv — koeficient prokluzu kola. Součinitel odporu proti prokluzu kola závisí na velikosti a konstrukci pneumatiky, tlaku vzduchu v ní a svislém zatížení kola. S rostoucí velikostí pneumatiky a tlakem vzduchu v ní se tedy zvyšuje koeficient odporu proti prokluzu. S rostoucím vertikálním zatížením kola se nejprve zvětšuje a poté snižuje (obr. 12.6). Pro pneumatiky nákladních automobilů a autobusů jsou hodnoty tohoto koeficientu 30 kN/rad a pro pneumatiky osobních automobilů – 100 kN/rad. Boční prokluz kola do značné míry závisí na hodnotě koeficientu prokluzu. Čím nižší je tento koeficient, tím dříve začne boční posuv.

12.4. Oscilace řízených kol

Při pohybu se mohou řízená kola automobilu kývat kolem čepů (os rotace) ve vodorovné rovině. Takové vibrace způsobují opotřebení pneumatik a převodky řízení, zvyšují jízdní odpor a zvyšují spotřebu paliva. Mohou vést ke ztrátě kontroly nad vozidlem a snížení bezpečnosti jízdy. Důvody způsobující tyto vibrace jsou gyroskopické spojení řízených kol, jejich nevyváženost (nevyváženost) a dvojí spojení kol s nosným systémem (rám, karoserie) prostřednictvím pohonu řízení a zavěšení. Rýže. 12.7. Schéma výskytu samobuzených kmitů (samokmitů) řízených kol se závislým zavěšením Když jedno z kol svým závislým zavěšením narazí na nerovnosti vozovky (obr. 12.7), dojde k vychýlení přední nápravy. Řízená kola se naklánějí a mění se poloha jejich osy otáčení. To vede k výskytu gyroskopického momentu М_rх, který působí ve vodorovné rovině a otáčí řízená kola kolem kingpinů. Otočení kol kolem čepů způsobí vznik dalšího gyroskopického momentu. M_rz, který pracuje ve vertikální rovině a má tendenci zvyšovat nesouosost náprav a náklon kol. Nesouosost mostu tedy způsobuje vibrace řízených kol kolem čepů a ty zase zvyšují nesouosost mostu, tzn. oba oscilační systémy jsou propojeny a vzájemně se ovlivňují. Kmity řízených kol kolem čepů, které v tomto případě vznikají, se neustále opakují (samobuzení), jsou stabilní a nejnebezpečnější. Při otáčení nevyváženého kola (obr. 12.8) vzniká odstředivá síla Р_ц. Jeho vertikální složka P_z má tendenci pohybovat kolem ve svislém směru a naklánět jej, což způsobuje vzhled gyroskopického momentu М_х. Horizontální složka Р_х odstředivá síla má tendenci otáčet kolem otočného čepu. Oscilace řízených kol jsou zvláště významné, když obě kola nejsou vyvážená a nevyvážené části jsou umístěny na různých stranách os otáčení, protože v tomto případě jsou momenty otáčení М_х složit nahoru. Oscilace se také zvyšují se zvyšující se rychlostí vozidla kvůli skutečnosti, že hodnoty komponentů P_z и Р_х odstředivá síla P_ц hodně záleží na rychlosti. Rýže. 12.8. Nevyváženost volantu: а — síly působící na nevyvážená kola; б – schéma vzniku točivého momentu Rýže. 12.8. Spojení řízených kol s nosným systémem vozidla: A – závěs; Oh, oh — středy kmitání; aa, bb — trajektorie pohybu závěsu Řízená kola vozu mají dvojí spojení s nosným systémem, které se provádí prostřednictvím zavěšení a pohonu řízení. Lidi zajímá i tato přednáška: 23 Charakteristika ruského průmyslu. Při vertikálních pohybech kola (obr. 12.8) se závěs Ah spojující podélnou tyč řízení s ramenem kloubu řízení se musí pohybovat v oblouku bb středem v bodě O₁ což je dáno kinematikou pohonu řízení. Navíc pant А musí se také pohybovat v oblouku aa středem v bodě Oh což je způsobeno zvláštnostmi kinematiky zavěšení. Nicméně, oblouky aa и bb se rozbíhají, takže vertikální pohyby řízených kol jsou doprovázeny jejich rotací kolem čepů. Řízená kola oscilují kolem čepů při vysokých a nízkých frekvencích. Kolísání vysokých frekvencí přesahující 10 Hz s amplitudou nejvýše 1,5. 2° se vyskytují v rámci pružnosti pneumatik a řízení. Tyto vibrace se nepřenášejí na řidiče a nevedou ke zhoršení ovladatelnosti vozidla, protože jsou absorbovány v řízení. Vysokofrekvenční vibrace však způsobují dodatečné opotřebení pneumatik a dílů řízení, zvyšují odolnost vozidla a zvyšují spotřebu paliva. Nízkofrekvenční oscilace (méně než 1 Hz) s amplitudou 2 ​​3 narušují ovladatelnost vozidla a bezpečnost provozu. Chcete-li je odstranit, musíte snížit rychlost vozu. Vibrace řízených kol kolem čepů nelze zcela eliminovat – lze je pouze snížit. To je zajištěno použitím nezávislého zavěšení řízených kol, které oslabuje gyroskopické spojení mezi nimi, využitím vyvažování kol, čímž se eliminuje jejich nevyváženost, a snížením vlivu dvojitého spojení kol s nosným systémem, který je dosaženo různými konstrukčními opatřeními.