Автомобилист

Содержание

В центр тяжести тела измеримого размера — это точка, в которой его вес считается примененным. Поэтому это одна из основных концепций статики.

Первый подход в задачах элементарной физики состоит в предположении, что любой объект ведет себя как точечная масса, то есть не имеет размеров и вся масса сосредоточена в одной точке. Это справедливо для коробки, автомобиля, планеты или субатомной частицы. Эта модель известна какмодель частиц.

Это, конечно, приближение, которое очень хорошо работает для многих приложений. Рассмотреть индивидуальное поведение тысяч и миллионов частиц, которые может содержать любой объект, — непростая задача.

Однако необходимо учитывать реальные масштабы вещей, если мы хотим получить результаты, более близкие к реальности. Поскольку мы обычно находимся вблизи Земли, вездесущая сила, действующая на любое тело, — это как раз вес.

Боковой крен кузова в повороте

При движении в повороте центробежная сила, приложенная в центре тяжести автомобиля,    наклоняет кузов. Величина крена зависит от упругих характеристик подвески и ее воспри­имчивости к деформации, а также от плеча действия центробежной силы (расстояние между осью крена и центром тяжести авто­мобиля). Ось крена является одновременно мгновенной осью вращения кузова относи­тельно поверхности дороги. Подобно всем жестким телам, кузов автомобиля подверга­ется совместному воздействию на него скру­чивающих и поворачивающих усилий, усу­губляющих крен; это движение дополняется боковым смещением вдоль мгновенной оси.

Чем ближе расположена ось крена к центру тяжести автомобиля, тем выше его попереч­ная устойчивость и меньше крен при движе­нии в повороте. Однако обычно это вызывает соответствующее перемещение вверх колес, что приводит к изменению колеи и оказывает негативное влияние на безопасность дви­жения. Поэтому следует стремиться к тому, чтобы высокое расположение мгновенного центра крена сочеталось с минимальными изменениями колеи автомобиля. Таким об­разом, целью конструкторов является рас­положение мгновенных осей наклонов колес как можно выше относительно кузова и одно­временно как можно дальше от него.

Таблица «Критические скорости при прохождении поворотов»

Часто для нахождения (приблизительного) оси крена определяются центры вращения (цен­тры крена) так называемого эквивалентного кузова. При этом рассматривают перемещение кузова в двух вертикальных относительно до­роги плоскостях, проходящих через переднюю и заднюю оси автомобиля. Центры крена — это те гипотетические точки на кузове, которые остаются неподвижными при крене. Ось крена, в свою очередь, представляет собой линию, соединяющую эти точки. Графическое пред­ставление центров крена базируется на правиле, согласно которому мгновенные центры враще­ния трех систем в состоянии относительного движения лежат на одной линии.

Сложность операций, требующихся для более точного определения пространствен­ных соотношений, описывающих движение колеса, делает целесообразным использова­ние трехмерной модели.

Пример HTML-страницы

РЕКОМЕНДУЮ ЕЩЁ ПОЧИТАТЬ:

Пример HTML-страницы

Как рассчитывается центр тяжести?

В принципе, если центр тяжести (CG) и центр масс (см) совпадают, поскольку гравитационное поле однородно, то можно рассчитать см и нагрузку на него.

Рассмотрим два случая: первый — это тот, в котором распределение масс дискретно; то есть каждую массу, составляющую систему, можно подсчитать и присвоить ей номер i, как это было сделано в предыдущем примере.

Координаты центра масс для дискретного распределения масс:

Естественно, сумма всех масс равна общей массе системы M, как указано выше.

Три уравнения сводятся к компактному виду, если рассматривать вектор r_см или вектор положения центра масс:

А в случае непрерывного распределения массы, когда частицы имеют разный размер и их нельзя различить для их подсчета, сумма заменяется интегралом, который рассчитывается по объему, занимаемому рассматриваемым объектом:

куда р — вектор положения дифференциальной массы дм и определение массовой плотности использовалось для выражения разницы масс дм содержится в разнице объемов dV:

Как рассчитать Центр гравитации

от Стива Спата, директор по технической помощи NTEA Встреча с нашими экспертами

Эта статья была опубликована в июле.

От члена NTEA
Я собираю грузовик, и мне нужно определить, находится ли его центр тяжести в пределах, установленных OEM. Как мне выполнить эти расчеты?

Трехмерное расположение центра тяжести автомобиля (ЦТ) определяет распределение веса в каждом измерении. Например, горизонтальное положение будет определять, какая часть общего веса будет приходиться на переднюю и заднюю оси, тогда как поперечное положение будет диктовать любое смещение веса из стороны в сторону на всех осях. Наряду с вертикальным положением ЦТ эта физическая характеристика влияет на динамические характеристики, торможение и управляемость автомобиля, поэтому OEM-производители устанавливают предельные размеры, чтобы гарантировать соответствие транспортных средств различным федеральным/канадским стандартам безопасности транспортных средств (F/CMVSS) и другим требованиям к характеристикам.

OEM-производители имеют различные ограничения для допустимых размеров ЦТ, с которыми производители многоступенчатых систем должны сравнивать свои расчетные значения. Вертикальное положение ЦТ готового транспортного средства является обычно публикуемым пределом, обычно относительно земли или иногда верхней части рамы шасси. На легковых автомобилях могут быть дополнительные вертикальные ограничения только для комбинированного кузова и добавленного оборудования CG, которые влияют на аварийные характеристики различных F/CMVSS.

Несмотря на то, что физика расчета ЦТ автомобиля одинакова, важно сначала просмотреть неполный документ OEM-производителя шасси (IVD). Эти документы являются основой для определения соответствия транспортного средства действующему F/CMVSS, поэтому рекомендации, которые они предоставляют, будут специфичными для создаваемого вами транспортного средства и основаны на собственных испытаниях/разработках/анализе OEM-производителя на соответствие различным стандартам безопасности и выбросов

Поскольку во многих из этих стандартов учитываются вес и расположение центра тяжести, любые ограничения центра тяжести будут включены и/или упомянуты в различных заявлениях о соответствии, содержащихся в IVD.

OEM-производители могут использовать свои собственные формулы для этих расчетов. Хотя расчеты центра тяжести являются частью общего анализа веса, руководство OEM может потребовать расчета только одного или двух размеров центра тяжести. Например, сохранение фактической массы в пределах номинальной полной массы транспортного средства (GVWR) является важным начальным шагом в определении пригодности шасси для конкретного применения, которое не требует расчета координат центра тяжести. Или OEM-производитель может указать ограничение только для вертикального компонента ЦТ, чтобы сравнить его с установленным ограничением тормозной системы. Другие OEM-расчеты могут включать допустимый диапазон вертикального положения ЦТ готового транспортного средства в зависимости от горизонтального положения. Эти расчеты могут быть основаны на базовой математике OEM, которая уже учитывает ряд факторов, поэтому следование методам расчета в IVD имеет решающее значение для определения значений для сравнения с указанными пределами, даже если методы расчета выглядят иначе, чем традиционный баланс уравнения моментов для определения трех измерений ЦТ.

Дополнительные указания могут быть предоставлены в информации OEM-производителей кузовов, поэтому обязательно ознакомьтесь с этими материалами вместе с соответствующим IVD шасси для получения конкретных ссылок. Например, готовые автомобили, такие как пикапы, не поставляются с IVD, но производители по-прежнему руководствуются теми же соображениями в отношении соответствия требованиям F/CMVSS при снятии коробки и других операциях с измененными этапами.

RWD — задний привод

Задний привод — классический, им оснащались первые автмомобили еще в 30-х гг. прошлого века.

Двигатель располагается спереди, крутящий момент передается через КП, карданный вал и мост на заднюю ось колес.

Сегодня RWD встречается на старых авто и некоторых современных автомобилях премиум-класса (BMW, Toyota), а также устанавливается на спорткары. Особенно ценят задний привод любители дрифтинга.

Достоинства заднего привода — автомобили на нем отличаются отличной динамикой разгона, потому что когда водитель нажимает на газ, вес машины передается на заднюю ось.

Из-за того, что на авто с задним приводом передняя пара колес только задает траекторию поворота, уменьшается его радиус, что позволяет водителю удачно «вписываться» в изгибы дороги даже на большой скорости. Кузов на заднеприводных автомобилях не вибрирует от работы двигателя вообще, что повышает комфорт пассажиров.

Из минусов привода RWD — дороговизна его исполнения, а также конструктивные особенности: из-за наличия карданного вала, через который передается крутящий момент на колеса, используются специальные туннели, в результате полезная площадь внутри салона и багажника уменьшается.

Также к недостаткам заднеприводных автомобилей относят управляемость: на заснеженной скользкой дороге машина с RWD легко уходит в занос, поэтому задний привод рекомендуется для более опытных водителей. В то же время, справиться с заносом или не допустить его на заднеприводном автомобиле проще — достаточно слегка повернуть руль в обратную сторону.

Коэффициент усиления рыскания

Коэффициент усиления рыскания опреде­ляет степень рыскания автомобиля в ответ на изменение угла поворота рулевого колеса в квазиустойчивом состоянии. Коэффициент усиления рыскания можно определить, вы­полнив следующее испытание: при движении с постоянной скоростью рулевое колесо по­ворачивается из стороны в сторону с частотой менее 0,2 Гц. Амплитуда угла поворота рулевого колеса выбирается таким образом, чтобы мак­симальное боковое ускорение составило около 3 м/с2. Начиная со скорости 20 км/ч, маневр повто­ряется с увеличением скорости каждый раз на 10 км/ч. При условии отсутствия аэродинамических воздействий на высоких скоростях (подъемных сил, воздействующих на переднюю и заднюю оси), результаты испытания дают кривые коэф­фициента усиления рыскания, в основном согла­сующиеся со следующим уравнением, выведен­ным из одноколейной линейной модели:

(Ψ/δ)_stat = v/(l+EG⋅v2)

На рис. «Зависимость коэффициента усиления рыскания от скорости» показан коэффициент усиления ры­скания для автомобиля, имеющего тенденцию к избыточной поворачиваемости (EG<0), нейтральную управляемость (EG=0) и тен­денцию к недостаточной поворачиваемости (EG>0). При высоких скоростях движения приемлемой является только недостаточная поворачиваемость, обеспечивающая тре­буемую динамику автомобиля даже во время движения по прямой. Скорость, при которой автомобиль, имеющий тенденцию к недо­статочной поворачиваемости, демонстрирует максимальную реакцию рыскания, известна как характеристическая скорость v_char. В ли­нейной одноколейной модели эта скорость выражается как:

Пример HTML-страницы

v_char = √¯l/EG

Диапазоны бокового ускорения

На современных легковых автомобилях бо­ковое ускорение может достигать 10 м/с2. Величина бокового ускорения разделяется на следующие диапазоны (рис. «Диапазоны бокового ускорения» ):

Диапазон от 0 до 0,5 м/с2 известен под на­званием диапазона малого сигнала. В этом диапазоне явление возникает при прямоли­нейном движении под действием таких воз­мущений, как неровности дороги и боковой ветер. Ветровые возмущения возникают вследствие порывов ветра и при въезде в за­крытые от ветра зоны и выезде из них.

Диапазон от 0,5 до 4 м/с2 известен под на­званием линейного диапазона, поскольку по­ведение автомобиля в этом диапазоне может быть описано при помощи линейной, одноколейной модели. К типичным маневрам, свя­занным с динамикой поперечного движения, относятся резкое манипулирование рулем, пе­рестроения из ряда в ряд, а также комбинации маневров, связанных с изменением динамики как продольного, так и поперечного движения, например, вследствие реакций на изменения нагрузки при прохождении поворотов.

В диапазоне бокового ускорения от 4 до 6 м/с2, в зависимости от конструктивных особенно­стей автомобиля, его поведение в отношении бокового ускорения может оставаться линей­ным или становиться нелинейным. Поэтому этот диапазон рассматривается как переход­ной. В этом диапазоне автомобили с макси­мальным боковым ускорением от 6 до 7 м/с2 (например, внедорожные автомобили) уже демонстрируют нелинейные характеристики, в то время как автомобили, достигающие более высоких уровней бокового ускорения (напри­мер, спортивные автомобили) продолжают показывать линейные характеристики.

Боковое ускорение свыше 6 м/с2 достигается только в экстремальных ситуациях, поэтому рассматривается как предельный диапазон. В этом диапазоне характеристики автомобиля в основном нелинейные и оказывают влияние на устойчивость автомобиля. Этот диапазон достигается на спортивных трассах или в си­туациях, в условиях обычного дорожного дви­жения приводящих к авариям.

Для среднего водителя боковое ускорение обычно составляет до 4 м/с2. Это означает, что при субъективной оценке ситуации водитель управляет автомобилем таким образом, что бо­ковое ускорение находится в диапазоне малого сигнала или в границах линейного диапазона (рис. Диапазоны бокового ускорения). Для среднего водителя вероятность возникновения бокового ускорения экспонен­циально снижается с падением скорости.

Проходимость автомобиля

Проходимостью автомобиля называется 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, используемой на ведущих колесах, 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 сцепного веса, определяемым делением веса, приходящегося на ведущие колеса, на общий вес автомобиля. Наибольшую проходимость имеют автомобили, у которых все колеса являются ведущими. В случае применения прицепов, увеличивающих общий вес, но не изменяющих сцепной вес, проходимость резко снижается.

На величину сцепления ведущих колес с дорогой значительное влияние оказывает удельное давление шин на дорогу и рисунок протектора. Удельное давление определяется давлением веса, приходящегося на колесо, на площадь отпечатка шины. На рыхлых грунтах проходимость автомобиля будет лучше, если удельное давление будет меньше. На твердых и скользких дорогах проходимость улучшается при большем удельном давлении. Шина с крупным рисунком протектора на мягких грунтах будет иметь отпечаток большей площади и имеет меньшее удельное давление, а на твердых грунтах отпечаток этой шины будет меньшей площади и удельное давление увеличивается.

Параметры проходимости автомобиля

Проходимость автомобиля по габаритным размерам определяется по:

• продольному радиусу проходимости;
• поперечному радиусу проходимости;
• наименьшему расстоянию между низшими точками автомобиля и дорогой;
• переднему и заднему углу проходимости (углы въезда и съезда);
• радиусу поворотов горизонтальной проходимости;
• габаритным размерам автомобиля;
• высоте центра тяжести автомобиля.

Динамика поперечного движения автомобиля

Ветер может вызывать динамические эффекты в боковом направлении. Реакция автомобиля на эти внешние воздействия проявляется в виде отклонения от желаемой траектории дви­жения, бокового ускорения и изменения углов рыскания и крена. Чтобы противодействовать этим изменениям, водитель пытается вы­полнить корректирующие действия. Следова­тельно, необходимо учитывать скорость реак­ции водителя, а также способность автомобиля к коррекции. Согласно результатам исследова­ния, непосредственная реакция автомобиля на боковой ветер является основной переменной величиной для субъективной оценки общей устойчивости автомобиль под действием бо­кового ветра. Это дает преимущество, заклю­чающееся в том, что реакцию автомобиля на боковой ветер можно эффективно оценить посредством анализа.

Характеристически средний водитель вос­принимает два состояния, вызываемые возмущениями в виде бокового ветра:

• Естественный ветер, направление и ско­рость которого могут изменяться во время движения;
• Въезд и выезд из областей «ветровой тени», когда на автомобиль могут воздействовать силы, значительно изменяющиеся по величине.

В автомобилестроении стремятся свести к минимуму эффекты возмущений, вызываемых ветровыми нагрузками, учитывая следующие факторы:

• «Жесткость в повороте» шин, т.е. степень изменения поперечной силы при увеличении угла увода. При этом считается, что нагрузка на колесо остается постоянной;
• Общая масса автомобиля;
• Положение центра тяжести автомобиля;
• Характеристики оси;
• Симметричность и упругость подвески;
• Демпфирование;
• Кинематика и эластокинематика осей;
• Аэродинамическая форма и площадь лобовой поверхности автомобиля.

Замена дисков как наиболее эффективный вариант развесовки

Развесовку можно провести путём замены дисков с литых на кованные или наоборот. Средняя масса литого диска составляет 9 кг, а кованного – чуть меньше 7. Соответственно, при замене всех четырёх колес транспортное средство станет легче почти на 9 кг. Однако, если брать в расчёт динамику, разгрузка транспортного средства составит около 350 кг (пропорция здесь берётся 1 к 40).

Установка кованых дисков на один из мостов позволяет проводить направленную развесовку.

Теперь вы знаете, что такое развесовка и на что она влияет. Ну а мы можем лишь посоветовать обращать с данной процедурой к опытным механикам, так как неверно выполненная развесовка может повлиять на управление транспортным средством.

Нахождение центра тяжести тела

Вокруг нас полно твердых тел сложной формы. Если с линейкой все было достаточно просто, то как найти центр тяжести более сложного тела?

Попробуем сделать это на практике. Вырежем фигуру произвольной неправильной формы из картона. Подвесим ее, используя отвес (рисунок 3, а).

Рисунок 3. Нахождение центра тяжести плоского тела сложной формы

На нашу фигуру действуют две силы: сила тяжести и силы упругости. Сила тяжести направлена вертикально вниз, а сила упругости — вдоль нити. Так как мы используем отвес, задающий идеальную вертикальную линию, то сила упругости будет направлена вертикально вверх. 

Картонная фигура покоится. Значит, эти две силы уравновешивают друг друга. Они равны по величине и направлены в противоположные стороны. Мы можем сказать, что точки приложения этих сил находятся на одной вертикальной прямой, которую отмечает отвес. Отметим эту линию карандашом на картоне. 

Теперь отцепим нашу фигуру и подвесим ее снова, но в другой точке (рисунок 3, б). Снова проведем линию по отвесу. Мы можем провести бесконечное множество линий, подвешивая фигуру в разных ее точках. Все эти линии будут пересекаться в одной точке (рисунок 3, в). Эта точка и будет центром тяжести тела C.

Это легко проверить. Возьмем фигуру из картона и поставим ее на острие карандаша а найденном центре тяжести (точка C). Фигура не будет крениться в какую-либо сторону, не упадет — она будет находится в равновесии (рисунок 3, г).

Устойчивость в движении.

Само понятие устойчивости или устойчивого движения автомобиля определяется его способностью сохранять постоянный контакт всех колес с дорогой при отсутствии бокового скольжения. Автомобиль может потерять устойчивость под действием центробежной и разворачивающей силы.

Центробежная сила – возникающая во время движения автомобиля на повороте и направленная  в сторону, противоположную приложенной центростремительной силы. Если центробежная сила не превышает центростремительную силу, то автомобиль движется по устоявшейся кривой поворота. Если же центробежная сила превышает центростремительную силу, то автомобиль выбрасывает с дороги по результирующему вектору, направленному от центра поворота.
 

Разворачивающая сила является следствием несоответствия силы инерции движения и коэффициенту сцепления колес с дорогой. В этом случае она будет направлена в сторону колес с меньшим коэффициентом сцепления, а рычагом разворота автомобиля будет его база. Центром вращения (разворота) будут колеса с большим коэффициентом сцепления.

Результатом действия этой силы будет возникновение бокового заноса автомобиля, а в некоторых случаях, кроме того бокового вращения.
 

В большинстве случаев скользят колеса заднего моста, но с этим можно и нужно бороться. Причинами возникновения бокового заноса чаще всего на скользкой дороге является разгон и торможение. Поэтому для предотвращения тяжелых последствий начинающегося заноса необходимо прекратить начатый разгон или торможение. Необходимо помнить, что при торможении ВСЕГДА задние колеса разгружаются, коэффициент их сцепления с дорогой уменьшается тем больше, чем сильнее мы тормозим! При таком торможении они более всего подвержены блокировке, а автомобиль начинает движение юзом (с заблокированными колесами). При движении юзом автомобиль ВСЕГДА становится неуправляемым, так как невозможно осуществить поворот не вращающимися управляемыми колесами, а при заблокированных колесах тормозной путь ВСЕГДА (в том числе и на сухой дороге) увеличивается!

Если не принять своевременных мер для прекращения бокового заноса и вывода автомобиля из него он, как правило, переходит в неуправляемое боковое вращение. Это гораздо опаснее бокового заноса.

Для прекращения бокового заноса и вывода автомобиля из него нужно повернуть рулевое колесо в сторону заноса. Как только амплитуда заноса станет уменьшаться нужно плавно, опережающими действиями, вернуть рулевое колесо в нейтральное положение, а при необходимости, когда занос пойдет в обратную сторону, и в сторону, противоположную другой амплитуде заноса. Дополнительно:

• на заднеприводных автомобилях плавно уменьшить подачу топлива (плавно убрать ногу с педали «Газ»)
• на переднеприводных автомобилях наоборот, плавно увеличить подачу топлива.

Помимо бокового заноса в повороте на скользкой дороге может возникнуть боковое скольжение. Если при боковом заносе от прямолинейного движения уходит одна, как правило, задняя ось, то при боковом скольжении автомобиль уходит от траектории движения (кривой поворота) всем корпусом (всеми колесами). Да и причины возникновения бокового скольжения иные. Оно возникает тогда, когда водитель повернет управляемые колеса на угол больший, чем способен повернуть автомобиль при текущем коэффициенте сцепления и действующем крутящем моменте на колесах. Особенно ярко это проявляется в повороте с торможением. Для прекращения бокового скольжения необходимо увеличить траекторию движения, и плавно уменьшить подачу топлива.

Во всех случаях возникновения бокового заноса или бокового скольжения, для вывода автомобиля из этих ситуаций водитель должен пользоваться только рулем и педалью «Газ». Запомните: НИКОГДА не нажимать на педаль тормоза, как бы Вам этого не хотелось, не выключать сцепление, и не переключать передачи. Это ВСЕГДА только ухудшает ситуацию!
Влияние центробежной силы на движение автомобиля в повороте столь велико, что водитель просто обязан четко представлять, как действует эта сила на автомобиль. Она будет тем больше, чем больше будет скорость движения, и чем на больший угол будут повернуты управляемые колеса (когда траектория движения будет очень крутой).

Следовательно, влияние этой силы можно уменьшить, зная, чем она вызвана.

Для этого необходимо заблаговременно, до входа в поворот, уменьшить скорость движения до безопасной, а поворот проходить по более пологой кривой, уменьшив угол поворота управляемых колес.

Расположение центра тяжести автомобиля и его влияние на устойчивость

Под центром тяжести автомобиля (сокращенно ЦТ) — это теоретическая “точка”, в которой условно действует сумма всех масс каждого отдельного компонента автомобиля. Другими словами, транспортное средство ведет себя так, как будто весь вес автомобиля находится в этой условной точке (вот почему на уроках физики именно в точке центра тяжести применяются все силы и моменты, действующие на тело). Распределение веса по осям характеризуется расположением центра тяжести автомобиля. Чем ближе к одной из осей расположен центр тяжести, тем больше будет нагрузка на эту ось. На ненагруженных грузовых автомобилях нагрузка на переднюю ось составляет примерно 40%; а на заднюю — 60%, на груженых соответственно — 30 и 70%. На легковых автомобилях нагрузка на оси распределяется примерно поровну. Положение центра тяжести оказывает большое влияние на устойчивость и управляемость автомобиля, поэтому водитель должен это всегда учитывать.

Рис.1 Центр тяжести автомобиля

Положение центра тяжести автомобиля зависит от его компоновки, а также от величины, расположения и объемного веса груза и, следовательно, существенно изменяется при эксплуатации автомобиля. Увеличение массы сверху, например, монтаж дополнительного панорамного люка на крыше ТС, поднимет ЦТ автомобиля, в то время как размещение массивных узлов внутри транспортного средства, например, аккумуляторной батареи, будет способствовать опусканию ЦТ. Если автомобиль нагружен железобетонными плитами, то центр тяжести будет расположен значительно ниже, чем при перевозке железнодорожных контейнеров. Однако независимо от характера груза центр тяжести груженого грузового автомобиля всегда выше нежели у негруженого. Поэтому мнение, бытуемое у многих водителей, о том, что нагруженный грузовой автомобиль более устойчив, — ошибочно.

Чем ниже ЦТ, тем лучше с точки зрения управляемости, т. к. это снижает перенос веса на край ТС при поворотах и ​​торможении, а также снижает склонность к опрокидыванию. Чем выше расположен центр тяжести, тем хуже устойчивость автомобиля против опрокидывания. Это наиболее характерно для автобусов при наличии стоящих пассажиров, автомобилей (автопоездов), перевозящих высокогабаритные грузы, автомобилей — фургонов и специальных автомобилей (автокраны, автовышки и др.).

Рис.2 Высота центра тяжести автомобиля.

Силой тяжести автомобиля называется вес автомобиля (в килограммах), сосредоточенный в его центре тяжести. Она направлена по линии от центра тяжести к центру Земли.

При прямолинейном движении автомобиля обеспечивается поперечная и продольная устойчивость, если линия действия силы тяжести не выходит за пределы периметра точек опоры автомобиля. Если линия действия силы тяжести автомобиля пересекается с поверхностью дороги (местности) за пределами площади, ограниченной точками опоры колес, то автомобиль может потерять устойчивость и опрокинуться.

Нередко имеют место случаи опрокидывания автомобилей не только при движении на поворотах, спусках, подъемах и косогорах, но и на ровных прямых участках дорог. Как правило, это происходит при резком торможении и резких поворотах на высоких скоростях движения.

Расчет центра тяжести автомобиля

К сожалению, автопроизводители не публикуют данные о высоте ЦТ, поэтому мы решили сами узнать ЦТ. Но как нам измерить центр тяжести автомобиля в домашних условиях?

Мы начинаем с измерения высоты ступицы ( RF переднего и RR заднего колеса) и взвешивания автомобиля ( W ) на ровной поверхности. Зная длину колесной базы ( ℓ ) и распределение веса, мы можем рассчитать продольное положение ( a и b ) центра тяжести ( CG ). Затем мы грубо игнорируем все предупреждения о безопасности на нашем подъемнике, чтобы установить задние колеса на самодельные платформы и взвесить переднюю ось ( WF ) в этом наклонном положении. Угол (θ) можно вычислить, используя треугольник, образованный колесной базой и высотой поднятия задних колес. Подставив все это в следующую формулу, вы получите высоту ЦТ:

Рис.3 Схема для расчета центра тяжести автомобиля.

Источник

Рекомендации по поиску центра тяжести

Если необходимо учитывать размер тела, где конкретно должен применяться вес? Когда у вас есть произвольно непрерывный объект, его вес равен распределенная сила между каждой из составляющих его частиц.

Пусть этих частиц будет m₁, м₂, м₃… Каждый из них испытывает соответствующую гравитационную силу m₁г, м₂г, м₃г…, все они параллельны. Это так, поскольку гравитационное поле Земли в подавляющем большинстве случаев считается постоянным, поскольку объекты малы по сравнению с размерами планеты и находятся близко к ее поверхности.

Векторная сумма этих сил приводит к весу объекта, приложенному к точке, называемой центром тяжести, обозначенной на рисунке как CG, которая затем совпадает с Центр масс. Центр масс, в свою очередь, — это точка, в которой можно считать сосредоточенной всю массу.

Полученный вес имеет величину Mg где M — это полная масса объекта, и, конечно же, она направлена ​​вертикально к центру Земли. Обозначение суммирования полезно для выражения общей массы тела:

Центр тяжести не всегда совпадает с материальной точкой.Например, ЦТ кольца находится в его геометрическом центре, где нет самой массы. Тем не менее, если вы хотите проанализировать силы, действующие на обруч, вы должны приложить вес к этой точной точке.

В случаях, когда объект имеет произвольную форму, если он однороден, его центр масс все же можно вычислить, найдя центроид или центр тяжести фигуры.

Что такое развесовка

Развесовка – это распределение полного веса автомобиля между двумя осями: передней и задней, а также между колёсами этих осей. Теоретически идеальной считается половинная развесовка, когда на переднюю и заднюю ось приходится около половины снаряженной массы автомобиля (50%/50%), например BMW M3. Однако большинство современных центральномоторных суперкаров имеют соотношение около 45%/55% в пользу задней оси (Pagani Huayra, Bugatti Veyron, Lamborghini Gallardo). Развесовка заднемоторных суперкаров Porsche и вовсе составляет не более 40%/60% в пользу задней оси.

Развeсовка важна как для «рядового» автолюбителя, так и для механика.