Управляемость как эксплуатационное качество, обеспечивающее активную безопасность автомобиля, Влияние технического состояния автомобиля на его устойчивость и управляемость — Управляемость автомобиля и безопасность движения

Требования к техническому состоянию автомобиля и его влияние на безопасность движения

Критерии оценки безопасности эксплуатируемых автотранспортных средств (АТС) регламентируются статьями Федерального закона Российской Федерации «О техническом регулировании» и включают в себя:

• • безопасность дорожного движения;
• • экологическую безопасность;
• • пожарную безопасность;

• • взрывобезопасность;
• • биологическую безопасность.

В нашей стране установлены три системы обязательных эксплуатационных требований к безопасности АТС, которые обязывают владельцев автомобилей принимать меры по восстановлению их работоспособности и безопасности.

Первая, предусмотренная Правилами дорожного движения, служит основанием для запрещения участия автомобилей в дорожном движении; вторая является основанием для запрещения эксплуатации АТС и применения санкций к собственнику (установлена «Основными положениями по допуску транспортных средств к эксплуатации и обязанности должностных лиц. »). Третья определяет требования, предъявляемые при государственном техническом осмотре (установлена техническим регламентом «О безопасности колесных транспортных средств»).

Все эти требования универсальны для АТС разных изготовителей, не зависят от возраста автомобилей и обязательны для соблюдения на территории России всеми собственниками и должностными лицами, ответственными за безопасность автотранспорта. Оценка соответствия эксплуатируемых АТС требованиям технического регламента устанавливается национальными стандартами России.

Классификация эксплуатационных требований к безопасности АТС базируется на составе требований безопасности к техническому состоянию транспортных средств, включающем в себя:

Управляемость как эксплуатационное качество, обеспечивающее активную безопасность автомобиля

Влияние технического состояния автомобиля на его устойчивость и управляемость

На устойчивость и управляемость прежде всего влияет техническое состояние ходовой части и органов управления автомобиля. Так, по мере изнашивания и уменьшения высоты выступов протектора шин падает коэффициент сцепления. На сухих дорогах с твердым покрытием коэффициент сцепления у шин с полностью изношенным протектором в 1,5…2 раза меньше, чем у новых. Особенно заметно уменьшение ц при движении автомобиля по мокрому покрытию с большой скоростью (рисунок 3.1, a). Уменьшение коэффициента сцепления приводит к увеличению тормозного и остановочного путей автомобиля и потере им поперечной устойчивости. Поэтому правила дорожного движения запрещают эксплуатацию автомобилей с шинами, у которых глубина протектора менее 1. 2 мм.

Рисунок 3.1 Влияние износа протектора на эксплуатационные показатели: а — на коэффициент сцепления цх; б — на коэффициент сопротивления уводу kув; 1 — сухое покрытие; 2 — мокрое покрытие; 3 — вертикальная нагрузка 14 кН; 4 — вертикальная нагрузка 9 кН

Если с правой и левой сторон автомобиля установлены шины с различной степенью износа, то при торможении возникает момент, который может привести к повороту автомобиля и аварии. Вместе с тем по мере изнашивания протектора и уменьшения его высоты увеличивается сопротивление шины уводу. Коэффициент kув у полностью изношенных шин на 50…70% больше, чем у новых (рисунок 3.1, б). Поэтому при установке на передний мост более изношенных шин автомобиль может приобрести излишнюю поворачиваемость, что ухудшит его управляемость.

Неправильная регулировка тормозных механизмов и замасливание фрикционных накладок могут привести к различной величине тормозных моментов на колесах правой и левой сторон автомобиля и, как следствие, к потере устойчивости. К таким же результатам приводит неисправность одного из тормозных механизмов. Неисправность переднего тормозного механизма более опасна, чем неисправность заднего. Автомобиль с неисправными передними тормозами отклоняется на больший угол, чем автомобиль, имеющий неисправные задние тормозные механизмы (рисунок 3.2).

Рисунок 3.2 Угловое отклонение автомобиля при торможении:

1 — неисправен один передний тормозной механизм; 2 — неисправен один задний тормозной механизм

При изнашивании деталей рулевого управления и переднего моста (рулевого механизма, шаровых шарниров тяг, шкворней и их втулок) увеличивается свободный ход рулевого колеса, что отрицательно сказывается на курсовой устойчивости автомобиля. Движение автомобиля становится трудно контролируемым, резко возрастает частота поворотов рулевого колеса, необходимых для сохранения прямолинейного движения.

В таблице 3.1 приведены результаты дорожных испытаний автобуса ПАЗ-672 с различным техническим состоянием рулевого управления и переднего моста (по данным МАДИ).

Скорость поперечного смещения автобуса, м/с

Состояние рулевого управления и переднего моста

Скорость движения, км/ч

Рулевое управление отрегулировано

Пробки шарниров рулевых тяг отпущены на 0,5 оборота

Зазор в подшипниках ступиц равен 0,12 мм

Зазор между шкворнем и втулками равен 0,45 мм

Нарушена регулировка рабочей пары

При наличии свободного хода нарушается кинематическая связь между рулевым колесом и передними колесами, что затрудняет выполнение маневра. На рисунке 3.3 показано, как изменяются углы поворота управляемых колес и траектории автомобиля при различном свободном ходе рулевого колеса. Если свободный ход рулевого колеса отсутствует, то при постоянном передаточном числе рулевого управления законы изменения углов поворота рулевого колеса ирк и передних колес и аналогичны. Если свободный ход рулевого колеса отсутствует, то в конце маневра ирк и и равны нулю, а автомобиль движется параллельно прежнему направлению.

Рисунок 3.3 Изменение поворота передних колес и траектории автомобиля: 1 — при отсутствии свободного хода рулевого колеса; 2 — при наличии свободного хода рулевого колеса.

При наличии свободного хода рулевого колеса (линия 2) появляются зоны нечувствительности — горизонтальные участки. При изменении направления вращения рулевого колеса угол поворота управляемых колес остается некоторое время неизменным. Эпюра и = и(t) и траектория автомобиля утрачивают симметричность. В конце маневра, когда рулевое колесо возвращено в нейтральное положение (точка В), передние колеса остаются все еще повернутыми на некоторый угол и0. Курсовой угол автомобиля также не равен нулю, и для выравнивания автомобиля нужны дополнительные действия.

Предельные значения свободного хода, определенные с помощью динамометра-люфтомера, приведены в таблице 3.2. Для автобусов и грузовых автомобилей, созданных на базе легковых автомобилей, предельное значение свободного хода равно 10° при усилии 7,5 Н.

Предельные значения свободного хода рулевого колеса

Собственная масса автомобиля, приходящаяся на управляемые колеса, т

Усилие по шкале

Свободный ход, не более

При недоброкачественном ремонте или техническом обслуживании автомобиля в результате слишком плотной посадки шкворней во втулки и чрезмерной затяжки гаек рулевых тяг может значительно возрасти усилие, необходимое для поворота передних колес, что также осложняет работу водителя и ухудшает управляемость.

Примерные значения предельных усилий приведены в таблице 3.3.

Резкое увеличение прикладываемого к рулевому колесу усилия, приводящее к потере управляемости автомобилем, может быть вызвано заклиниванием рулевого управления вследствие поломки деталей рулевого механизма (ролика, червяка), заедания сухарей в шаровых шарнирах или неисправности противоугонного устройства. Заклинивание рулевого управления обычно приводит к весьма тяжелым последствиям, так как водитель не сразу осознает необходимость экстренного торможения, а некоторое время пытается повернуть рулевое колесо. Автомобиль же, утратив управляемость, продолжает двигаться с повернутыми передними колесами и быстро оказывается на полосе встречного движения или за пределами дороги.

Если не учитывать увода колес, то автомобиль за время t, двигаясь по дуге постоянного радиуса R (рисунок 3.4, а), переместится из положения 1 в положение 2 и повернется на угол г.

Примерные значения усилий на ободе рулевого колеса.

Вид рулевого привода

Собственная масса автомобиля, приходящаяся на управляемые колеса, т

Предельное усилие. Н

Грузовые и автобусы

Грузовые и автобусы

Грузовые и автобусы

Грузовые и автобусы

Заменив приближенно дугу АА1, длина которой равна пути автомобиля S, хордой, получим:

S = vЧt = RЧг ? гЧL /и

Отсюда курсовой угол:

Треугольник АОА1 равнобедренный, следовательно, углы у основания равны 90 — г/2, а угол A1AB равен г/2.

Рисунок 3.4 Движение автомобиля при заклинивании рулевого управления: а — схема поворота автомобиля; б — изменение поперечного смешения у автомобиля

Поперечное смещение правого переднего угла автомобиля в процессе поворота:

у = l1 + l2 + l3 = (SЧsin (г/2) — 0,5ЧBa) + L’ Чsin г + 0,5ЧBaЧcos г.

На рисунке 3.4, б показана зависимость поперечного смещения у легкового автомобиля от времени t при и = 0,01 рад (0,6°) и v = 10 и 15 м/с. Принятые при расчете значения угла поворота и скорости невелики, однако поперечное смещение нарастает весьма быстро. При v=10 м/с через 5 с оно достигает 4 м, следовательно, неуправляемый автомобиль, поворачиваясь, полностью перекроет соседнюю полосу движения, что может привести к серьезной аварии.

В процессе движения автомобиля даже по дороге с покрытием отличного качества происходят колебания управляемых колес. Эти колебания увеличивают динамические нагрузки на детали ходовой части и рулевого управления и при больших размахах могут привести к потере автомобилем управляемости [18].

Особенно велики угловые колебания при дисбалансе колес.

На рисунке 3.5 приведены результаты испытаний грузового автомобиля с различным дисбалансом передних колес. С увеличением дисбаланса растут амплитуда колебания Аср (рисунок 3.5, а) и усилия в рулевом приводе Ррп (рисунок 3.5, б).

Рисунок 3.5 Влияние дисбаланса колес на амплитуду Аср колебаний и усилия Ррп в рулевом приводе: 1 — дисбаланс колес равен 4,5…4,8ЧНЧм; 2 — дисбаланс колес равен 1,2ЧНЧм; 3 — сбалансированные колеса

Вертикальные колебания колес и кузова обычно гасятся амортизаторами. При неисправных амортизаторах колебания затухают медленно. Если частота ударов от неровностей на дороге близка частоте собственных колебаний, то возможен резонанс и отрыв колес от дороги. На рисунке 3.6 показано изменение вертикальных нагрузок на колеса легкового автомобиля с неисправными амортизаторами при скорости около 20 м/с. Испытания проводили на участке дороги, где произошло несколько аварий из-за потери автомобилем управляемости. Как видно из графика, менее чем за 0,5 с вертикальная нагрузка 5 раз была равна нулю, т. е. колесо отрывалось от дороги. Поскольку каждый вертикальный толчок обычно связан с боковым ударом, то колеса в момент отрыва могли поворачиваться. Таким образом, неудовлетворительная плавность хода автомобилей могла быть причиной повышенной аварийности на данном участке.

Рисунок 3.6 Изменение вертикальных нагрузок Rz на колеса легкового автомобиля на аварийном участке дороги

Техническое состояние транспортных средств и его влияние на безопасность дорожного движения

Кухта, В. С. Техническое состояние транспортных средств и его влияние на безопасность дорожного движения / В. С. Кухта, Е. М. Джаналиев. — Текст : непосредственный // Молодой ученый. — 2017. — № 6 (140). — С. 51-55. — URL: https://moluch.ru/archive/140/39400/ (дата обращения: 08.08.2022).

В статье рассмотрены основные факторы, влияющие на транспортный процесс, произведен анализ неисправностей, оказывающих влияние на уровень дорожной безопасности транспортных средств.

Ключевые слова: дорожно-транспортное происшествие, неисправность, безопасность, транспортное средство

Усовершенствование автомобильных дорог и постепенное приспособление человеческого организма к движению с все большими скоростями позволяют достигнуть огромных скоростей. Развитие конструкции автомобилей, казалось бы, подтверждает это мнение. На протяжении двадцатого века максимальная скорость легкового автомобиля возросла с 30–40 до 120 –200 км-ч; гоночного со 100 до 300 км-ч, а на рекордных автомобилях достигнуты скорости, превышающие 1000 км-ч. Наибольшая скорость отечественных автомобилей возросла вдвое с 40–50 до 85–100 км-ч, скорость междугородних автобусов неуклонно приближается к скорости легкового автомобиля.

Увеличилась втрое и скорость, разрешаемая в городах с учетом требований безопасности. Рост скоростей со всей остротой постоянно ставил перед автомобилистами одну проблему за другой — необходимость эффективного торможения автомобиля, стабилизации колес, управляемости, послеаварийной и экологической безопасности, каждый раз требовался радикальный пересмотр конструкции автомобиля, иные методы управления им и параллельно существенное изменение условий движения, качества дорог и управления дорожными движениями, введение новых правил, организация технического обслуживания [1].

Автомобиль достиг такого уровня совершенства, когда он редко отказывает в исполнении команд водителя. Человек, хоть и развился физически и духовно, сохранил почти на прежнем уровне быстроту реакции. Пока человек молод, его реакция быстрее, но он подвержен азарту соревнования, увлечен скоростью. Когда он в летах его реакция замедляется. Но в любом возрасте он испытывает влияние: условий освещения, климата, пережитых незадолго до управления автомобилем радостей или огорчений, поглощенных пищи и лекарств, не говоря уже об алкоголе; важно отметить, что более половины дорожно-транспортных происшествий происходит по вине водителей.

Безопасность дорожного движения стала проблемой номер один в Республике Казахстан. Автомобили создавались на пользу и радость людям, но их развитие было таким стремительным и пошло по такому направлению, что вошло в резкое противоречие с развитием городов и дорог, с психофизиологическими возможностями людей, с необходимыми топливными и иными ресурсами. Безопасность движения зависит от множества факторов. Водитель может повлиять лишь на ходовые качества автомобиля — что, однако, весьма существенно, тогда как на его движение прямо или косвенно оказывают влияние все остальные факторы.

Техническая эксплуатация автомобилей определяет следующие факторы транспортного процесса:

1. Материальные затраты на поддержание автомашин в работоспособном состоянии. Всего в Казахстане в год расходуется около 100 млн $ на поддержание автомобилей в работоспособном состоянии, в России — 1 млрд $, в США — около 25 млрд $, в мире — около 80 млрд $. По данным Американской автомобильной ассоциации (ААА) среднегодовые затраты в целом на эксплуатацию автомобиля в США составляют 1700 $.
2. Трудовые затраты. Структура трудовых затрат за всю жизнь автомобиля определяется соотношением: изготовление — 2 %, ТЭА — 91 %, капитальный ремонт (КР) — 7 %. Трудоемкость изготовления автомобиля в России составляет около 150 нормо-часов, в то время, как в силу старения автопарков, трудоемкость ТО, текущего ремонта (ТР) и капитального ремонта (КР) превышает 1000 нормо-часов. В настоящее время в Казахстане в области ТЭА занято более 150 тыс. человек.
3. Вредное влияние на человека и среду. Экологичность автомобиля определяется количеством и составом отработавших газов (ОГ) (самые вредные — СО, СnНm, NОх и бензапирен, а также свинец для этилированных бензинов), шумами, вибрациями, отработавшими техническими жидкостями.
4. Безопасность дорожного движения. Ежегодно по вине автомобильного транспорта в Казахстане гибнет около 2 тыс. человек, в России — около 30 тыс. человек, в США — около 50 тыс. В среднем на каждые 200 тыс. км движения водитель попадает в ДТП с тяжелыми последствиями [2].

Технически неисправные автомобили являются причиной около 10 % ДТП, в том числе по неисправностям (рис. 1.):

Рис. 1. Виды неисправностей

1. Потребление топливно-энергетических ресурсов. Основной источник их для АТ — нефть, где расходуется около 70 % топлив нефтяного происхождения от общих расходов на транспортном комплексе. Неграмотная техническая эксплуатация автомобилей вызывает по прогнозам полуторный перерасход топливно-энергетических ресурсов.

Также важно отметить, что одной из важнейших проблем стоящих перед автомобильным транспортом, является повышение эксплуатационной надежности автомобилей, и снижение затрат на их содержание. Решение этой проблемы, с одной стороны, обеспечивается автомобильной промышленностью, за счет:

− выпуска автомобилей с большой надежностью и технологичностью (ремонтопригодностью).

С другой стороны за счет:

− совершенствования методов технической эксплуатации автомобилей;

− повышения производительности труда;

− снижения трудоемкости работ по техническому обслуживанию (ТО) и ремонту автомобилей;

− увеличения их межремонтных пробегов.

Это требует создания необходимой производственной базы для поддержания подвижного состава в исправном состоянии, широкого применения средств механизации и автоматизации производственных процессов, расширения строительства и улучшения качества дорог.

Требования к надежности транспортных средств повышаются из-за:

− роста скоростей и интенсивности движения,

− мощности, грузоподъемности и вместимости автомобилей,

− технологической и организационной связи автомобильного транспорта с обслуживающими предприятиями и другими видами транспорта.

Содержание автомобильного парка страны требует больших затрат, связанных с его ТО и ремонтом. Автомобильный транспорт расходует значительное количество запасных частей, материалов, использует при ТО и ремонте разнообразное технологическое оборудование и оснастку.

Автомобиль представляет собой сложную систему, совокупность совместно действующих элементов — систем и механизмов, обеспечивающих выполнение ее функций.

По отношению к автомобилю элементами являются агрегаты и механизмы, а по отношению к агрегатам и механизмам — детали. Автомобиль, агрегат, механизм, деталь могут объединяться общим понятием — объект или изделие. Современный автомобиль среднего класса состоит из 15–18 тыс. деталей, из которых 7–9 тыс. теряют свои первоначальные свойства при работе, причем 3–4 тыс. деталей имеют срок службы меньше, чем автомобиль, и являются объектом особого внимания при эксплуатации. Из них 150–300 деталей «критических» по надежности, чаще других требуют замены, вызывают наибольший простой автомобилей, трудовые и материальные затраты в эксплуатации и как следствие могут повлиять на безопасность дорожного движения.

В процессе эксплуатации автомобиль взаимодействует с окружающей средой, а его элементы взаимодействуют между собой. Это взаимодействие вызывает:

− их взаимные перемещения,

− химические преобразования и изменение в процессе работы физических величин и конструктивных параметров:

− взаимного расположения деталей, зазоров,

− электрических и других данных — что несет в себе опасность возникновения ДТП или вредного воздействия на экологию.

В процессе работы автомобиля параметры технического состояния изменяются от начальных или номинальных значений до предельных, что обуславливает соответствующее изменение диагностических параметров. Например, при работе тормозов в результате изнашивания тормозных накладок и барабанов происходит увеличение зазора между накладками и тормозными барабанами, что вызывает рост тормозного пути и возникновению «шума» [3].

Различают пять видов технического состояния автомобиля:

1. Исправное состояние (исправность) — состояние автомобиля, при котором он соответствует всем требованиям нормативно-технической и конструкторской документации (НТКД).
2. Неисправное состояние (неисправность) — состояние автомобиля, при котором он не соответствует хотя бы одному из требований НТКД.
3. Работоспособное состояние (работоспособность) — состояние автомобиля, при котором значения всех параметров, характеризующих способность выполнять заданные функции, соответствуют требованиям НТКД.
4. Неработоспособное состояние (неработоспособность) — состояние автомобиля, при котором значение хотя бы одного параметра, характеризующего способность выполнять заданные функции, не соответствует требованиям НТКД. Неработоспособный автомобиль всегда неисправен, а работоспособный может быть и неисправным.
5. Предельное состояние — состояние автомобиля или его конструктивного элемента (КЭ), при котором его дальнейшая эксплуатация недопустима или нецелесообразна, наступает при превышении допустимых пределов эксплуатационных параметров. При достижении предельного состояния требуется ремонт КЭ или автомобиля в целом. Например, недопустимость и нецелесообразность эксплуатации автомобильного двигателя, достигшего предельного состояния, обусловлена возрастанием токсичности отработавших газов (ОГ), шумов, вибраций, расходов топлив, масел и т. д.

Надежность автомобиля — это свойство автомобиля выполнять заданные функции, сохраняя свои эксплуатационные показатели в заданных пределах в течение требуемого отрезка времени или наработки. А это значит, что надежность — это способность автомобиля работать без поломок и преждевременного износа деталей, нарушения регулировок механизмов и систем, то есть работать без остановок по техническим причинам в течение определенного времени (пробега).

Надежность в основном зависит:

− от запасов прочности деталей и рациональности конструкции узлов, определяющих работоспособность автомобиля;

− от стабильности регулировки механизма;

− от безотказности действия систем питания и зажигания двигателя;

− от совершенства технологии и качества изготовления как самого автомобиля, так и всех используемых на нем изделий и конструкционных материалов смежных изготовителей;

− от качества и своевременности технического обслуживания и ремонта автомобиля.

В свою очередь, надежность, как комплексный показатель, обусловливается:

Изменение технического состояния автомобилей, агрегатов и механизмов происходит под влиянием постоянно действующих причин, обусловленных работой самих механизмов, случайных причин, а также внешних условий, при которых работает или хранится автомобиль. К случайным причинам относятся скрытые дефекты и перегрузки конструкции, превосходящие допустимые пределы и др.

Основными постоянно действующими причинами изменения технического состояния деталей и автомобиля в целом являются:

− физико-химические изменения материала деталей (старение).

Знание основных причин изменения технического состояния важно как для совершенствования конструкции автомобилей, так и для выбора наиболее эффективных мероприятий по предупреждению неисправностей в эксплуатации.

В практике обычно выделяют изнашивание:

− абразивное (следствие режущего и царапающего действия твердых частиц);

− эрозионное (в результате воздействия потока жидкости или газа);

− усталостное (когда поверхностный слой материала в результате трения и циклической нагрузки становится хрупким и разрушается);

− окислительное (сочетание механического изнашивания и агрессивного действия среды);

− изнашивание при дретинге (при малых колебательных движениях);

− электроэрозионное изнашивание (под воздействием разряда при прохождении электрического тока).

Сегодня прослеживается однозначная тенденция у ведущих западных фирм в отрасли автомобилестроения снижение срока службы автомобиля. Можно вспомнить двигатели «миллионники» которые сегодня успешно ушли в историю автопрома. Причина этого простая, к моменту списания автомобиля в металлолом в большинстве случаях двигатель выработать свой моторесурс не успевал.

Вместе с тенденцией, которая зародилась в машиностроении примерно в конце восьмидесятых годов прошлого столетия, а сегодня здесь достигнут значительный результат — это значительный рост надёжности узлов автомобиля.

Эти два фактора свели на нет проведение капитальных ремонтов автомобилей, необходимость в капитальных ремонтах отпала.

Сегодня важнейшим фактором поддержания транспортных средств в технически исправном состоянии является техническое обслуживание автомобиля. Применение планово предупредительного ремонта автомобиля, несомненно, повысит безопасность дорожного движения.

Очень большое количество параметров в автомобиле сегодня контролирует компьютер. Сообщая водителю, что тот или иной параметр вышел за пределы установленные производителем автомобиля. Это позволяет предупреждать аварийную ситуацию на дороге.

Наиболее существенно влияет на безопасность дорожного движения состояния ходовой части автомобиля. Количество параметров контролируемых процессором автомобиля в ходовой части автомобиля минимально, а контроль износа трущихся пар полностью отсутствует.

Поэтому при проведении плановых ТО постоянно уделять внимание состоянию ходовой части автомобиля.

1. Афанасьев Л. Л. Конструктивная безопасность автомобиля [Текст] / Л. Л. Афанасьев, А. Б. Дъяков, В. А. Иларионов. — М.: Машиностроение, 1983. — 212 с.
2. Иларионов В. А. Правила дорожного движения и основы безопасного управления автомобилем [Текст]: учебник для ПТУ / В. А. Иларионов, А. И. Куперман, В. М. Мишурин. — М.: Транспорт, 1991. — 416 с.
3. Допматовский Ю. А. Автомобиль в движении. — М.: Транспорт, 1987. — 283 с.

Основные термины (генерируются автоматически): автомобиль, состояние автомобиля, автомобильный транспорт, дорожное движение, Казахстан, исправное состояние, параметр, работоспособное состояние, Россия, скорость, США, техническое обслуживание, ходовая часть автомобиля.

Источник https://studref.com/609774/tehnika/trebovaniya_tehnicheskomu_sostoyaniyu_avtomobilya_vliyanie_bezopasnost_dvizheniya

Источник https://studbooks.net/2444668/tehnika/upravlyaemost_ekspluatatsionnoe_kachestvo_obespechivayuschee_aktivnuyu_bezopasnost_avtomobilya

Источник https://moluch.ru/archive/140/39400/