Защо спирането по време на завой може да доведе до подхлъзване на автомобила

Може би сте чували по време на първите си уроци по шофиране, че не се препоръчва да спирате силно по време на завиване. И това е правилно, по-добре е да спирате преди ъгъла, да забавяте скоростта и да управлявате само по цялата дължина на ъгъла.За да разберем какво се случва, нека да разгледаме силите, действащи върху спирачно колело .

където:

v _w  [m / s] – линейна скорост на колелото
M _B [Nm] – спирачен момент (момент)
G _w [N] – тегло на превозното средство, действащо върху колелото
F _{z, w} [N] – пътна реакция (нормална) сила, действаща върху колелото
F _{x, w} [N] – надлъжна сила на тялото на превозното средство, натискаща колелото
X _w [N] – сила на триене на колелото, опитваща се да спре колелото

Когато водачът спира, инерцията на автомобила се опитва да натисне колелото напред. От другата страна, триенето между гумата и пътя се опитва да задържи колелото на място. Ако силата на триене е по-голяма от силата на натискане на автомобила, колелото ще се забави и ще спре.

Силата на триене между колелото и пътя зависи от две неща:

• нормално натоварване (тегло на превозното средство)
• коефициент на триене ( μ )

Според третия закон на Нютон , за всяка сила на действие има равна и противоположна реакционна сила. Това означава, че нормалната реакционна сила в контактния пластир е равна на теглото на превозното средство, действащо върху колелото.

Сега можем да изчислим силата на триене (спиране) в контактния пластир, функцията на теглото на автомобила.

Имайте предвид, че това е максималната сила на триене, която може да се приложи. Ако водачът спира, спирачната сила може да бъде между 0 и X _w .

Нека изчислим каква е максималната сила на триене или масата на превозното средство 2000 кг. Коефициентът на триене не е постоянен, зависи от приплъзването на колелото и вида на пътя. За да опростим изчислението, ние приемаме постоянен коефициент на статично триене със стойността 0,9 .

Предположихме също, че масата на превозното средство, действаща върху колелото, е една четвърт (1/4) от общата маса. В действителност е малко по-различно, тъй като по време на спиране автомобилът се върти леко около страничната, y-ос и повече тежест се прехвърля върху предната ос. По време на спиране теглото на автомобила не е равномерно разпределено между предна и задна ос.За по-добро разбиране ще нарисуваме кръг около колелото. Кръгът е кръстен Kamm и представлява максималната обща сила на триене, която може да се приложи в контактната лепенка.

Ако водачът спира само в права линия, цялата налична сила на триене ще се използва в надлъжна посока X _w , за да забави превозното средство. Ако спирачната сила надвиши тази граница, колелото ще се заключи и ще се подхлъзне.

Нека да видим какво се случва, когато водачът управлява само по време на завой, без да спира.

Както можете да видите, цялата налична сила на триене се използва от страничната сила за управление на автомобила. Страничната сила Y _w противодейства на центробежната сила и превозното средство променя посоката. Колелото няма да се подхлъзне, докато страничната сила ще издържи кръга на Кам.

Какво се случва, ако водачът управлява и спира едновременно?

Както можете да видите на изображението по-горе, общата сила на триене на колелото ( F _w ) вече е разделена между надлъжния компонент ( X _w ) и страничния компонент ( Y _w ).

Имайте предвид, че X _w и Y _w са максималните надлъжни и странични сили, които могат да бъдат предадени.

В тази ситуация превозното средство може да се измъкне, ако е изпълнено едно от следните условия:

• спирачната сила на колелото е по-висока от максималната надлъжна сила на триене ( X _w )
• центробежната сила на превозното средство (която нараства със скоростта) е по-висока от сбора на силите на страничното колело ( Y _w )

Тъй като надлъжните и страничните сили трябва да споделят общата максимална сила на триене ( F _w ), границата на плъзгане на колелата може да се достигне по-лесно. Ако едно от двете условия е изпълнено, водачът може да загуби контрола над превозното средство.

За щастие повечето от съвременните превозни средства имат електронни системи за контрол на стабилността, които реагират на тази ситуация, като преразпределят силите на колелата и по този начин предотвратяват подхлъзване на автомобила.