Устойчивость автомобиля - способность автомобиля сохранять движение по заданной траектории, противодействуя силам, вызывающим его занос и опрокидывание в различных дорожных условиях при высоких скоростях движения.

Различают следующие виды устойчивости:

· поперечная при прямолинейном движении (курсовая устойчивость). Ее нарушение проявляется в рыскании (изменении направления движения) автомобиля по дороге и может быть вызвано действием боковой силы ветра, разными величинами тяговых или тормозных сил на колесах левого или правого борта, их буксованием или скольжением, большим люфтом в рулевом управлении, неправильными углами установки колес и т.д.;

· поперечная при криволинейном движении, нарушение которой приводит к заносу или опрокидыванию автомобиля под действием центробежной силы. Особенно ухудшает устойчивость повышение положения центра масс автомобиля (например, большая масса груза на съемном багажнике на крыше);

Критериями поперечной устойчивости являются максимально возможные скорости движения по окружности и углы поперечного уклона дороги (косогора). Поэтому поперечная устойчивость оценивается:

· критической скоростью движения на кривой в плане, соответствующей началу заноса или скольжения автомобиля;

· критической скоростью движения на кривой в плане, соответствующей началу опрокидывания;

· критическим углом косогора, при котором возникает поперечное скольжение транспортного средства;

· критическим углом косогора, соответствующим началу опрокидывания транспортного средства.

Расчёт критической скорости по условию опрокидывания порожнего и груженого автомобиля при разных радиусах поворота

Расчёт критической скорости по условию опрокидывания автомобиля определяется по формуле:

(13)

где В – ширина колеи автомобиля, м;

R – радиус поворота, м;

h_цт – высота центра тяжести, м.

Для автомобиля в порожнем состоянии при радиусе поворота 100 м.:

V_кр.о. =  = 29,7 м/с.

Аналогично проводим расчёт для значений R = 100, 200, 300, 400, 500, 600, 700, 800, 900, 1000 м для автомобиля в порожнем и груженом состоянии и результаты расчётов сводим в таблицу 5.

Таблица 5 - Критическая скорость по условию опрокидывания

На основании таблицы 5 строится график зависимости критической скорости по условию опрокидывания от радиуса поворота V_кр.о. = f(R) рисунок 7.

Рисунок 7 – График зависимости критической скорости по условию опрокидывания от радиуса поворота

При увеличении радиуса поворота критическая скорость по условию опрокидывания также увеличивается. Для порожнего автомобиля критическая скорость по условию опрокидывания больше чем для автомобиля в груженом состоянии.

Расчёт критической скорости по условию скольжения автомобиля

Расчёт критической скорости по условию скольжения автомобиля при разных радиусах поворота на дорогах с разным покрытием находится по формуле:

,(14)

При радиусе поворота 100 м для щебеночного сухого покрытия:

V_кр.с. = = 24 м/с.

Аналогично проводим расчёт для значений R = 100, 200, 300, 400, 500, 600, 700, 800, 900, 1000 м для всех типов покрытий, и результаты расчётов сводим в таблицу 6.

Таблица 6 – Критическая скорость по условию скольжения

На основании таблицы 6 строится график зависимости критической скорости по условию скольжения от радиуса поворота V_кр.с. = f(R) рисунок 8.

Рисунок 8 - График зависимости критической скорости по условию скольжения от радиуса поворота

При увеличении радиуса поворота критическая скорость по условию скольжения также увеличивается. Тип покрытия также влияет на критическую скорость по условию скольжения: на асфальтобетонном сухом покрытии критическая скорость больше чем при гололеде.

Расчёт критического угла по условию опрокидывания порожнего и груженого автомобиля

Критический угол по условию опрокидывания определяется по формуле:

, (15)

где В/h_ц.т.- коэффициент поперечной устойчивости.

Для порожнего автомобиля:

b_кр.о. = аrctg(1.8/2*1) = 71º

Для груженого автомобиля:

b_кр.о. = аrctg(1.8/2*1,1) = 75º

Расчёт критического угла по условию скольжения автомобиля на дорогах с разным покрытием

Критический угол по условию скольжения рассчитывается по формуле:

.(16)

Для щебеночного сухого покрытия:

b_кр.с. = arctg0,6=54º

Аналогично проводим расчёт для грунтового мокрого покрытия, и результаты расчётов сводим в таблицу 7.

Таблица 7 – Критический угол по условию скольжения

На основании таблицы 8 строится график зависимости критического угла по условию скольжения от коэффициента сцепления шин с дорогой b_кр.с. = f(j) рисунок 9

Рисунок 9 - График зависимости критического угла по условию скольжения от коэффициента сцепления шин с дорогой

При изменении коэффициента сцепления шин с дорогой критический угол по условию скольжения также изменяется. Для асфальтобетонного и цементобетонного покрытий критический угол по условию скольжения минимальный, а при гололёде максимальный.

Коэффициент поперечной устойчивости

Потеря устойчивости по опрокидыванию более опасна, чем по боковому скольжению. Для предотвращения опрокидывания необходимо выполнения следующего условия,

(17)

или

(18)

Нормативными документами НАМИ установлены нормы для автотранспортных средств различных категорий по определению критического угла по условию опрокидывания β_кр.о. при неподвижном автомобиле.

 при 0,55 1;

 при >1.

Т.к. h_п.ц.=B/2h_ц.т.=0,9<1 поэтому  

Минимально допустимое значение b_кр.о. для порожнего автомобиля:

b_кр.о. = 42.4*0.9-2.4º=35º.

Для груженого:

b_кр.о. =42,4*0,81-2,4º=32º

Поэтому максимальная высота центра тяжести автомобиля h_ц.т. при обеспечении минимально допустимого значения b_кр.о. для порожнего автомобиля:

h_ц.т. = 1,8/2*tg35º=0,42;

Для груженного:

h_ц.т. =1,8/2*tg32º=0.59

Значение коэффициента, j при котором не будет опрокидывания для порожнего автомобиля:

j=1,8/2*0.42=2.15

Для груженого:

j=1,8/2*0.59=1.5