Проходимость – это эксплуатационно-техническое свойство, определяющее возможность использования автомобиля по бездорожью и на дорогах с покрытием, находящимся в плохом состоянии.

Все автомобили должны в значительной мере обладать хорошей проходимостью, а для машин, которые систематически работают в трудных дорожных условиях, такое свойство имеет первостепенное значение. От проходимости зависит средняя скорость движения, производительность и сохранность автомобиля, безопасность движения и другие немаловажные факторы.

Сейчас пока еще не установлен единый параметр, который позволил бы точно и полно оценить проходимость автомобиля в различных дорожных условиях.
Однако уже известно, что для хорошей проходимости автомобиль должен обладать хорошими тяговыми свойствами, а также иметь достаточно крепкие детали и механизмы ходовой части.

Кроме того, выявлен ряд измерителей, которые в достаточной мере определяют возможности преодоления препятствий автомобилем. К основным измерителям необходимо отнести следующие:

1. Расстояние между низшими точками автомобиля и дорогой (дорожный просвет). Чем больше это расстояние, тем безболезненнее автомобиль будет преодолевать неровную дорогу, не рискуя задевать за кочки, камни, пни и т. д. Этим самым исключается возможность повреждения отдельных деталей шасси. У всех автомобилей наиболее низкими точками шасси являются картер маховика, передняя и задняя оси. Происходит много случаев, когда низкие части повреждаются, наскакивая на камни. Это чаще бывает в горных каменистых районах.

Рис. 9. Определение наименьшего дорожного просвета между нижней точкой шасси и дорогой.

Расстояние от низших точек автомобиля до поверхности дороги у большинства легковых автомобилей составляет 180-250 мм, а у грузовых – 250-325 мм (рис. 9, таблица 6).

Таблица 6
СРЕДНИЕ ВЕЛИЧИНЫ ОСНОВНЫХ ГЕОМЕТРИЧЕСКИХ ПОКАЗАТЕЛЕЙ ПРОХОДИМОСТИ АВТОМОБИЛЕЙ

2. Радиусы продольной и поперечной проходимости.
Это второй показатель, определяющий проходимость автомобиля по пересеченной местности. Необходимо различать нижний и верхний радиусы продольной проходимости, а также радиус поперечной проходимости.
Нижний радиус продольной проходимости – это радиус дуги окружности, проведенной касательно к передним и задним колесам и нижней точкой между ними (рис. 10).

Рис. 10. Определение радиуса продольной проходимости автомобиля

Верхний радиус продольной проходимости – радиус дуги окружности, проведенной касательно к передним и задним колесам и выступающей передней или задней частью автомобиля.
Радиус поперечной проходимости – радиус дуги окружности, проведенной касательно к передним или задним колесам автомобиля и нижней точкой между ними соответствующей оси (рис. 11).

Рис. 11. Оыпределение радиуса поперечной проходимости

Чем меньше радиусы продольной и поперечной проходимости, тем большая способность автомобиля преодолевать рвы, крутые мосты, бугры цилиндрической формы, кюветы и т. д. без задевания за своими низшими точками.

3. Передний и задний углы проходимости.
Это углы образуются между опорной плоскостью дороги и касательными, проведенными из крайних точек, выступающих спереди и сзади частей автомобиля к переднему и заднему колесам (рис. 12).

Рис. 12, Определение пережднего угла въезда и заднего угла съезда автомобиля

Чем больше величина переднего и заднего углов проходимости, тем выше проходимость автомобиля при переезде через канавы, выступы, бугры и другие препятствия, которые могут встретиться в пути.

4. Удельное давление колес на опорную поверхность.
Определяется эта величина делением нагрузки, приходящейся на соответствующее колесо, на площадь отпечатка шины.
g = G/F кг/см2,
где:
G – вес, приходящийся на колесо в кг;
F – площадь отпечатка шины в см2;
Давление колес на опорную поверхность имеет большое значение для проходимости автомобиля, в особенности при движении его по песку, снегу, пашне, грязи, болоте и т. д. (рис. 13). Чем меньше давление колес, тем меньше глубина образуемой колеи, следовательно, меньше сопротивление движению и больше проходимость автомобиля.

Рис. 13. Средние удельные давления лыжника, пешехода, легкового автомобиля.

5. Сцепление ведущих колес с дорогой.
Часто на скользких дорогах с обледенелым дорожным покрытием, а также на дорогах с глинистым грунтом, черноземом происходит буксование ведущих колес.
Колеса буксуют в том случае, когда тяговое усилие, необходимое для движения автомобиля в данных дорожных условиях, превосходит максимально возможное значение реакции между ведущими колесами и дорогой.
Условия движения без буксования определяются следующим выражением:
Gв ? > P,
где:

? – коэффициент сцепление шин с дорогой;
Р – тяговое усилие, необходимое для движения автомобиля в данных
условиях.
Для сравнения проходимости автомобилей в части их предрасположения к буксованию ведущих колес используется следующая зависимость:
D? = Gв/Ga ?,
где:
D? – сцепной фактор автомобиля;
Gв – вес автомобиля, приходящийся на ведущие колеса;
Ga – полный вес автомобиля;
? – коэффициент сцепления; (? = 0,1, что соответствует движению
автомобиля по обледенелой, наиболее скользкой дороге).
Следует отметить, когда значение Dр больше, то автомобиль меньше предрасположен к буксованию колес и застреваниям и хорошо преодолевает подъемы на скользкой дороге.

6. Радиус поворота автомобиля.
Чем меньше радиус поворота автомобиля, тем удобнее водителю маневрировать при езде по дорогам с большим количеством поворотов и препятствий (рис. 14).

Рис. 14.Схема поворота автомобиля

7. Максимальная высота автомобиля (или расстояние от высшей точки автомобиля до плоскости опоры колеса).

Это качество важно главным образом автобусам, предназначенным для работы в городских условиях, где им приходится проезжать под мостами и другими сооружениями.
К оценке проходимости относятся и такие измерителя, как вес автомобиля и его распределение по осям, высота центра тяжести, габариты, высота расположения механизмов, ограничивающих глубину преодолеваемого брода, возможность преодолевания препятствий: вертикальных стенок, рвов и т. п.

Приведенными выше измерителями свойство проходимости автомобиля не исчерпывается полностью, но уже в достаточной мере определяет его.

Проходи́мость - способность транспортного средства передвигаться по дорогам низкого качества и вне дорожной сети, а также - преодолевать искусственные и естественные препятствия без привлечения вспомогательных средств . Проходимость является одной из составных характеристик подвижности транспортного средства, как правило - она задаётся при проектировании техники исходя из её предполагаемого назначения с учётом экономической целесообразности .

По своей проходимости транспортная техника подразделяется на машины обычной, повышенной и высокой проходимости:

Типичные виды препятствий

Неровная дорога

Езда по неровной дороге снижает срок службы автомобиля. Если сила тяги, развиваемая автомобилем, недостаточна, он может застрять.

Для того, чтобы автомобиль справлялся с неровными дорогами, применяют такие меры:

• Автомобили высокой проходимости существенно прочнее, чем дорожные. У них более прочные кузов и рама, плюс усиленная подвеска.
• Высокий крутящий момент двигателя. Желателен полный привод , блокировка дифференциала .
• Высокий клиренс .
• Мягкие рессоры , большой ход подвески.
• Лебёдка для вытаскивания застрявшего автомобиля.

Точечные препятствия

Небольшие, но высокие препятствия (камни, пни, кочки) автомобиль должен пропускать под днищем. Для этого важны:

• Высокий клиренс .
• Чтобы препятствиями не повредить двигатель, внизу моторный отсек защищён прочным поддоном.
• Шарниры равных угловых скоростей с резиновыми пыльниками очень уязвимы. ШРУСы надёжно защищают, чтобы корягой нельзя было прорвать пыльник. Либо используют зависимую переднюю подвеску , в которой ШРУС находится внутри металлического кулака.

Подъёмы и спуски

При езде на подъём двигатель может заглохнуть. Если не хватает сцепления шин, автомобиль может сорваться вниз. При езде поперёк склона автомобиль может опрокинуться. При переходе с подъёма или спуска на ровное место автомобиль может зацепиться кузовом и застрять.

В трансмиссии должны быть пониженные передачи, которые позволяют взбираться по крутым склонам и двигаться по мягкому грунту .

Удельная мощность

Тяговооружённость

Отношение силы тяги к массе автомобиля.

Опорно-сцепные параметры

Удельное давление на грунт

На первых внедорожных автомобилях, а также их последователях военного и хозяйственного назначения традиционно использовались автомобильные шины высокого удельного давления на грунт с развитыми грунтозацепами. С одной стороны, малая ширина резины способствовала уменьшению сопротивления качению, что повышало скорость передвижения по твердым грунтам, улучшало показатели топливной экономичности. С другой стороны, узкие колеса, за счет большего удельного давления, давали лучшие возможности сцепления на неглубоких вязких и рыхлых грунтах. Преодоление заведомо непроходимых, без вспомогательных технических средств, местностей с глубокими вязкими грунтами (болота, сыпучие песчаники, снежные целины) не входило в задачи подобных автомобилей. На выполнение таких задач были ориентированы другие виды самодвижущейся техники - многоколесные, гусеничные вездеходы и пр.

Как только внедорожные автомобили стали активно использоваться на дорогах с твердым покрытием, появился новый уровень требований к их активной безопасности; для улучшения управляемости и возможностей торможения, стали использоваться более широкие колеса. Конструкция таких автомобилей стала предусматривать более мощные силовые агрегаты, за счет чего были отчасти нивелировано возросшее сопротивление качению.

Тем не менее, на автомобили повышенной проходимости, не рассчитанные на постоянное использование на дорогах с твердым покрытием, стараются установить колеса, имеющие как можно меньшее удельное давление на грунт, за счет их увеличенного диаметра и ширины. При наличии развитых грунтозацепов, такая конструкция колеса позволяет двигаться по относительно глубоким вязким грунтам. Увеличенный диаметр позволяет преодолевать препятствия большей высоты, в том числе улучшает способности машины по накату колеи и увеличивает дорожный просвет автомобиля.

На вездеходах на пневматическом ходу используются колеса сверхбольшого диаметра и ширины с низким внутренним давлением. Крайне низкое давление на грунт позволяет не повреждать поверхности почв, растения, а также обеспечивает плавучесть (при достаточном внутреннем объёме пневматической шины). Развитые грунтозацепы используются редко, так как фактически, их роль выполняет эластичная шина, повторяющая в месте пятна контакта форму грунта и за счет этого, повышающая силу трения.

Тип подвески

Специфика использования предъявляет к автомобилям повышенной проходимости следующие требования: повышенный, по сравнению с автомобилями дорожных модификаций, дорожный просвет, большая энергоемкость и долговечность упругих и демпфирующих элементов, большие ходы подвески, а также устойчивость элементов подвески к механическим воздействиям (удары о грунт, препятствия).

В большинстве случаев, зависимая конструкция подвески улучшает проходимость машины на пересеченной местности за счет больших, по сравнению с независимой, артикуляционных возможностей. Иными словами, на переломах профиля грунта, колеса, при такой конструкции подвески, с большей вероятностью смогут сохранять контакт с поверхностью грунта. У автомобилей с независимой подвеской и отсутствием блокирующихся дифференциалов, или систем, имитирующих их эффект, в подобных условиях возникает вывешивание колеса, что приводит к потере автомобилем подвижности. Картер моста зависимой подвески зачастую выполняет роль защиты картера двигателя, что важно при преодолении поверхностей с выступающими элементами (бревна, камни, пр.) С другой стороны, независимая подвеска, за счет высоко расположенного корпуса дифференциала, увеличивает дорожный просвет автомобиля. Также, независимая подвеска имеет большее количество нагруженных подвижных элементов, что понижает её надежность и повышает стоимость изготовления и обслуживания.

Однако, существует и тип зависимой подвески, способный значительно увеличить дорожный просвет автомобиля, при сохранении основных достоинств зависимой конструкции - мосты с колесными редукторами. Балка моста в них расположена выше оси вращения колес, дифференциал традиционно располагается на самой балке, однако редукторные механизмы расположены непосредственно у каждого колеса. Самые известные автомобили, использующие подобную конструкцию - Unimog, Volvo и УАЗ. Мосты подобной конструкции называют «портальными». К недостаткам могут быть отнесены повышенная вибро- и шумонагруженность, повышенная масса, потери в динамике, и, конечно, редкость и дороговизна.

С точки зрения управляемости, при скоростном передвижении по пересеченной местности, наиболее предпочтительна независимая конструкция подвески. В первую очередь, это обусловлено меньшим объёмом её неподрессоренных масс, большей энергоемкостью и меньшей склонности к крену. Именно такая конструкция используется на большинстве легковых автомобилей для ралли-рейдов, в том числе знаменитом Париж-Дакар.

Под проходимостью понимают свойство автомобиля двигать­ся по неровной и труднопроходимой местности не задевая за не­ровности нижним контуром кузова. Проходимость автомобиля характеризуется двумя группами показателей: геометрическими показателями проходимости и опорно – сцепными показателями проходимости. Геометрические показатели характеризуют веро­ятность задевания автомобиля за неровности, а опорно – сцепные характеризуют возможность движения по труднопроходимым участкам дорог и бездорожью.

По проходимости все автомобили можно разделить на три группы:

– автомобили общего назначения (колесная формула 4x2, 6x4);

– автомобили повышенной проходимости (колесная формула 4x4, 6x6);

– автомобили высокой проходимости, имеющие специальную компоновку и конструкцию, многоосные со всеми ведущими колесами, гусеничные или полугусеничные, автомобили – амфи­бии и другие автомобили, специально предназначенные для работы только в условиях бездорожья.

Рассмотрим геометрические показатели проходимости.

Дорожный просвет – это расстояние между низшей точкой ав­томобиля и поверхностью дороги. Этот показатель характеризу­ет возможность движения автомобиля без задевания за препят­ствия, расположенные на пути движения (рис.5.9).

Радиусы продольной и поперечной проходимости, соответствен­но r пр и r поп, представляют собой радиусы окружностей, касатель­ных к колесам и низшей точки автомобиля, расположенной внут­ри базы (колеи). Эти радиусы характеризуют высоту и очертания препятствия, которое может преодолеть автомобиль, не задевая за него. Чем они меньше, тем выше способность автомобиля пре­одолевать значительные неровности без задевания за них своими низшими точками.

Передний и нижний углы свеса, соответственно α п1 и α п2 , обра­зованы поверхностью дороги и плоскостью, касательной к пере­дним или задним колесам и к выступающим низшим точкам пере­дней или задней части автомобиля.

Максимальная высота порога, который может преодолеть ав­томобиль, для ведомых колес составляет 0,35...0,65 радиуса коле­са. Максимальная высота порога, преодолеваемого ведущим ко­лесом, может достигать радиуса колеса и иногда ограничивается не тяговыми возможностями автомобиля или сцепными свойства­ми дороги, а малыми величинами углов свеса или просвета.

Максимально необходимая ширина проезда при минимальном радиусе поворота автомобиля характеризует возможность манев­рировать на малых площадках, поэтому проходимость автомоби­ля в горизонтальной плоскости часто рассматривают как отдель­ное эксплуатационное свойство маневренность. Наиболее манев­ренными являются автомобили со всеми управляемыми колесами. В случае буксировки прицепом или полуприцепов маневренность автомобиля ухудшается, так как мри поворотах автопоезда прицеп смешается к центру поворота, именно поэтому ширина полосы дви­жения автопоезда больше, чем одиночного автомобиля.

К опорно – сцепным показателям проходимости относятся сле­дующие.

Максимальная сила тяги - наибольшая сила тяги, которую спо­собен развивать автомобиль па низшей передаче.

Сцепной вес – сила тяжести автомобиля, приходящаяся на ве­дущие колеса. Чем больше сцен пой вес, тем выше проходимость автомобиля. Среди автомобилей с колесной формулой 4x2 наи­большую проходимость имеют заднемоторные заднеприводные и переднемоторные переднеприводные автомобили, так как при такой компоновке ведущие колеса всегда нагружены массой дви­гателя.

Удельное давление шин на опорную поверхность определяется как отношение вертикальной нагрузки на шину к площади контакта, замеренной по контуру пятна контакта шины с дорогой q = G: F.

Этот показатель имеет большое значение для проходимости автомобиля. Чем меньше удельное давление, тем меньше разру­шается грунт, меньше глубина образуемой колеи, меньше сопро­тивление качению и выше проходимость автомобиля.

Коэффициент совпадении колеи представляет собой отношение колеи передних колес к колее задних колес. При полном совпаде­нии колеи передних и задних колес задние катятся по грунту, уплотненному передними колесами, и сопротивление качению при этом минимально. При несовпадении колеи передних и задних колес затрачивается дополнительная энергия на разрушение зад­ними колесами уплотненных стенок колеи, образованной передни­ми колесами. Поэтому у автомобилей повышенной проходимос­ти часто на задние колеса устанавливают одинарные шины, умень­шая тем самым сопротивление качению.

Проходимость автомобиля во многом зависит от его конструк­ции. Так, например, в автомобилях повышенной проходимости применяют дифференциалы повышенного трения, блокируемые межосевые и межколесные дифференциалы, широкопрофильные шины с развитыми грунтозацепами, лебедки для самовытаскива­ния и другие приспособления, облегчающие проходимость авто­мобиля в условиях бездорожья.

Лекция 12. ПРОХОДИМОСТЬ АВТОМОБИЛЯ 1. Профильная проходимость 2.Опорно-сцепная проходимость Проходимость автомобиля комплексное свойство, характеризующее его подвижность и эффективность использования в конкретных условиях. Показатели проходимости характеризуют возможность и эффективность выполнения транспортных работ в тяжелых дорожных условиях. Степень подвижности автомобиля характеризуется уровнем потери проходимости. Потеря проходимости может быть полной или частичной. При полной потере проходимости происходит застревание прекращение движения. Частичная потеря проходимости связана со снижением скорости движения и увеличением расхода топлива. Факторы, влияющие на потерю проходимости:

Задевание выступающих частей автомобиля за неровности дороги или местности; продольные и поперечные уклоны, вызывающие опасность опрокидывания; препятствия, создающие большие сопротивления движению и непреодолимые либо из-за недостаточных тяговых свойств, либо из- за ограничений по сцеплению ведущих колес с опорной поверхностью; препятствия, способные вызвать затопление автомобиля (топкие болота, водные преграды). Все препятствия можно разделить на две группы: препятствия, обусловленные профилем дороги или местности; препятствия, обусловленные слабой несущей способностью опорной поверхности. В этой связи различают профильную и опорно-сцепную проходимость. Способность автомобиля преодолевать названные препятствия оценивается двумя группами показателей проходимости: - показателями профильной проходимости; - показателями опорно-сцепной проходимости. Проходимость автомобиля в значительной мере зависит от его колесной формулы, которая составляется из двух цифр.

Первая цифра соответствует общему числу колес автомобиля, а вторая числу ведущих колес. Например, колесная формула двухосного автомобиля с одним ведущим мостом имеет вид 4 х 2, а с двумя ведущими мостами (полноприводного) 4 х 4. По уровню требований к показателям проходимости автомобили делят на три категории: ограниченной, повышенной и высокой проходимости. Автомобили ограниченной проходимости (дорожные автомобили) предназначены для эксплуатации на дорогах с твердым покрытием и грунтовых дорогах в сухое время года. К ним относятся автомобили с колесными формулами 4 х 2, 6 х 2, 6 х 4, 8 х 4. Автомобили повышенной проходимости имеют привод на все колеса (4 х 4, 6 х 6 и т.д.), более сложную трансмиссию (обычно с раздаточной коробкой и межосевыми дифференциалами), шины с пониженным или регулируемым давлением воздуха. В дифференциалах трансмиссии применяют механизмы блокирования с командным или автоматическим управлением. Широко используются дифференциалы повышенного трения и самоблокирующиеся дифференциалы. Для самовытаскивания застрявшего автомобиля предусматривают установку лебедки.

Автомобили высокой проходимости это специальные автомобили для работы в условиях бездорожья. Они обладают способностью преодолевать канавы, вертикальные уступы, большие подъемы и др. Отдельную группу составляют специальные автомобили. Они создаются для эксплуатации в определенных условиях: заболоченная, песчаная местность, глубокий снег и др. 1. Профильная проходимость Показатели профильной проходимости характеризуют возможности автомобиля преодолевать неровности и препятствия на пути движения и вписываться в требуемую полосу движения на дороге. Часть этих показателей совпадает с показателями устойчивости и управляемости, рассмотренными в главах 10 и 11. Рассмотрим показатели, характеризующие проходимость автомобиля в вертикальной плоскости. Дорожный просвет это расстояние Н от низшей точки автомобиля до плоскости дороги (рис. 1), характеризующее возможность движения без задевания сосредоточенных препятствий (камней, пней и т.п.).

Рис. 1. Показатели продольной проходимости автомобиля Передний L n и задний L 3 свесы и углы переднего γ п и заднего γ 3 свесов характеризуют способность автомобиля преодолевать значительные неровности на пути движения при въезде на препятствие или при съезде с него, например, в случаях наезда на бугор, переезда через канаву и т.п.

Свес (передний или задний) определяют расстоянием между проекциями на плоскость дороги крайней точки выступающей части контура автомобиля и оси вращения ближайшего колеса. Для определения углов γ п и у 3 проводят касательные к окружностям колес и к таким точкам выступающих передней и задней частей автомобиля, для которых эти углы минимальны. Продольный R np и поперечный R поп радиусы проходимости определяют очертание препятствия, которое может преодолеть автомобиль без задевания. Продольный радиус проходимости равен радиусу окружности, касательной к окружностям колес и одной из низших точек в пределах базы автомобиля L. Все остальные точки автомобиля должны находиться вне этой окружности. Аналогично определяется R non. Чем меньше R np и R non, тем лучше проходимость автомобиля. С уменьшением базы автомобиля R np уменьшается. Аналогична зависимость R non от колеи В. Углы перекосов мостов γ мi, зависят от типа подвески. Независимая и балансирная подвески допускают большие перекосы мостов, чем зависимые. При недостаточных углах γ мi, отдельные колеса могут отрываться от грунта. Если это произойдет с колесами ведущего моста, то движение автомобиля окажется невозможным, так как будет исключена возможность реализации тягового момента М к в.

Проходимость автомобиля в горизонтальной плоскости характеризует его маневренность. Для оценки маневренности используют следующие показатели: минимальный радиус поворота R n min (рис. 2); внешний губаритный радиус поворота R губ.н внутренний губаритный радиус R губ.в; ширина губаритной полосы движения R губ = R губ.н - R губ.в. Рис. 2. Показатели маневренности автомобиля

Наиболее маневренны одиночные автомобили со всеми управляемыми колесами. Маневренность автопоездов значительно хуже маневренности одиночных автомобилей, так как прицеп (или полуприцеп) смещается к центру поворота (рис. 3). Для определения высоты преодолеваемого автомобилем порогового препятствия Н пр рассмотрим схемы, приведенные на рис. 4. Воздействие корпуса автомобиля на колесо выражается нормальной нагрузкой F z и силой F x. Для ведомого колеса F x это толкающая сила корпуса, а для ведущего сила сопротивления движению корпуса. Если автомобиль многоосный и полноприводной, то у отдельных колес сила F x может кратковременно оказаться толкающей силой корпуса. При определении реакции внешней среды на колеса будем исходить из того, что в момент преодоления препятствия колесо отрывается от поверхности дороги и взаимодействует лишь с выступом порогового препятствия. Скорость автомобиля невелика. Деформацией шины и силами инерции можно пренебречь. Рассмотрим вначале ведомое колесо (рис. 4, а). Реакция выступа R направлена к центру колеса О. Из условий равновесия колеса

Рис. 4. Схема сил, действующих на колесо при преодолении порогового препятствия: а ведомое колесо; б ведущее колесо Из формулы (1) следует, что с увеличением H пр необходимая сила F x возрастает, а при H np = r c достигает бесконечности. Следовательно, препятствие высотой H np = r c автомобиль преодолеть не может. Толкающая сила ведомого колеса создается силой тяги ведущих колес, причем, где суммарная

Продольная реакция дороги на все ведущие колеса. Но величина R кв ограничена сцеплением колес с дорогой и не может превышать значения R кв max =φ x R zв, где R zв суммарная нормальная реакция дороги на ведущие колеса (см. § 6.7). Следовательно, ограничено и максимальное значение F x. В результате Н пр обычно не превышает (0,2...0,3) кс. Для ведущего колеса (рис. 4, б) реакцию выступа порогового препятствия представим в виде двух составляющих нормальной R n и касательной R τ по отношению к поверхности колеса. Составляющая R τ обусловлена действием момента М кв, подводимого к ведущему колесу. Предположим, что остальные колеса автомобиля ведомые и для их движения ведущее колесо должно развивать силу тяги F τ, необходимую для преодоления силы сопротивления корпуса F x, т.е.. Так как автомобиль преодолевает препятствие на малой скорости, то можно считать, что F x обусловлена лишь сопротивлением качению. Тогда F x =m a gf. Уравнения равновесия колеса имеют вид:

Касательная реакция R τ, ограничена сцеплением. Ее предельное значение R z = R n φ x подставим в уравнения равновесия. Решив их совместно, исключим неизвестную реакцию R n. В результате получим откуда (2) Если пренебречь F x, то (3) Из выражения (3) следует, что чем меньше коэффициент сцепления φ x, тем больше угол α, т.е. меньше высота преодолеваемого порогового препятствия Н пр. Сопротивление корпуса F x также снижает Н пр. Кроме φ х на величину Н пр влияет размер колеса. При одном и том же значении а чем больше r с, тем выше H пр.

Максимальная высота преодолеваемого не полноприводным и автомобилями порогового препятствия составляет (0,3...0,5) r с, полноприводными (0,5...0,8) r с. Возможность преодоления рва определяется числом и расположением мостов, колесной формулой, размером колес и положением центра масс автомобиля. Для двух- и трехосных автомобилей ширина преодолеваемого рва зависит от размеров колес и колесной формулы. Такие автомобили способны преодолеть ров с прочными кромками шириной до (1,0...1,3)кс. Ориентировочно ширину рва, преодолеваемого многоосными автомобилями, можно определить по формуле b p =0,2l 1 (n м -1), где l 1 продольное расстояние от оси передних колес до центра масс автомобиля; п м число мостов.

2. Опорно-сцепная проходимость Показатели опорно-сцепной проходимости характеризуют возможность движения автомобиля в тяжелых дорожных условиях и по деформируемым поверхностям. Опорно-сцепная проходимость автомобиля зависит от параметров и конструктивного исполнения механизмов и систем автомобиля, а также от несущих свойств опорной поверхности. Основное влияние на проходимость оказывают движители, трансмиссия и подвеска. Показатели опорно-сцепной проходимости автомобиля тесно связаны с показателями тягово-скоростных свойств. Ряд показателей тягово-скоростных свойств непосредственно характеризуют степень подвижности автомобиля в тяжелых дорожных условиях. К ним относятся: максимальный динамический фактор автомобиля D max, динамический фактор по сцеплению D φ, максимальный преодолеваемый подъем h mах, удельная мощность автомобиля Р уд. Используют также специфические показатели опорно-сцепной проходимости. Коэффициент сцепной массы k φ представляет собой отношение массы m φ, приходящейся на ведущие мосты, к полной массе автомобиля m a:

(4) У полноприводных автомобилей k φ = 1. Для повышения проходимости неполноприводных автомобилей центр масс смещают к ведущему мосту. Давление колес на опорную поверхность оценивают двумя показателями: средним давлением на поверхности контакта и средним давлением по выступам рисунка протектора. Среднее давление в контакте р к вычисляется по формуле (5) где А к контурная площадь контакта: А к = В Ш l К; В ш ширина профиля шины; l к длина контактной поверхности. На дороге с твердым покрытием

Где r с и r cт свободный и статический радиусы колеса. На деформируемой. поверхности l к зависит от глубины погружения колеса в грунт. Среднее давление колеса по выступам рисунка протектора (6) где k np коэффициент насыщенности протектора. Значение kпр зависит от типа рисунка протектора: для дорожного рисунка он находится в пределах 0,6...0,8; для универсального 0,5...0,7; для вездеходного 0,5..0,6. Коэффициент проходимости по несущей способности опорной поверхности определяют по формуле (7) где p s несущая способность грунта или дороги. Несущая способность грунта зависит от его относительной влажности (рис. 5). Чем меньше П p, тем хуже проходимость. Давления р к и р пр определяют возможность движения по деформируемому грунту.

Для предотвращения быстрого разрушения дорожных покрытий во многих странах в законодательном порядке вводятся ограничения на осевые нагрузки АТС. Например, в странах СНГ на дорогах с капитальным цементобетонным и асфальтобетонным покрытием допустимая нагрузка на наиболее нагруженный мост до 100 кН, на тележку до 180 кН, а на дорогах с низкой несущей способностью (щебеночные, гравийные, облегченные покрытия) соответственно 60 и 110 кН.

Проходимость – способность ПА двигаться по заснеженным, мокрым и плохим (разбитым, размокшим) дорогам, бездорожью и преодолевать естественные (подъемы, спуски, косогоры) или искусственные препятствия без вспомогательных средств.

Маневренность – способность ПА поворачиваться (маневрировать) на минимальной площади.

Единого показателя, характеризующего проходимость и маневренность ПА, не существует. Проходимость и маневренность ПА зависит от его геометрических размеров и опорно-тяговых свойств, а также от конструкции трансмиссии (дифференциала, коробки передач) и механизма поворота управляемых колес.

По проходимости АТС делятся на дорожные (обычной проходимости), повышенной и высокой проходимости.

К дорожным относят АТС , предназначенные для преимущественного использования на дорогах с твердым покрытием. Обычно эти АТС являются неполноприводными (с колесной формулой 42);

62; 64 – первая цифра соответствует общему числу колес АТС, вторая – числу ведущих колес) с колесами дорожного рисунка шин и с простыми (неблокируемыми) дифференциалами.

Автомобильные транспортные средства повышенной проходимости предназначены для движения по дорогам с твердым покрытием, вне дорог и для преодоления естественных препятствий. Обычно эти АТС являются полноприводными (с колесной формулой – 44; 66 и т.д.), имеют тороидные или широкопрофильные (реже арочные) шины с системой регулирования давления воздуха. В трансмиссиях этих АТС часто применяют блокируемые дифференциалы.

Автомобильные транспортные средства высокой проходимости создаются для преимущественного использования вне дорог. Эти АТС имеют полный привод ведущих колес и специальные шины (шины сверхнизкого давления, пневмокатки).

Различают профильную и опорно-тяговую проходимость. Профильная проходимость характеризует способность АТС преодолевать неровности пути, препятствия и вписываться в дорожные габариты. Опорная проходимость – способность АТС двигаться по деформируемым грунтам.

Показатели профильной проходимости (рис. 6.13):

дорожный просвет h , м;

передний l 1 и задний l 2 свесы, м;

передний  1 и задний  2 углы свеса (или угол  1 въезда и угол  2 съезда), град.;

радиусы продольной R 1 и поперечной R 2 проходимости, м;

наибольший угол преодолеваемого подъема  max ;

наибольший угол преодолеваемого косогора ;

ширина преодолеваемого рва l р;

высота преодолеваемой вертикальной стенки (эскарпа).

Рис. 6.13. Показатели профильной проходимости

Дорожный просвет h (расстояние от нижней точки автомобиля до опорной поверхности) определяет возможность движения ПА по мягкому грунту и через единичные препятствия (камни, пни, кочки и т.д.). Чем больше h, тем лучше проходимость ПА. У ПА повышенной и высокой проходимости дорожный просвет h больше, чем у ПА на базе дорожных АТС. С увеличением грузоподъемности дорожный просвет h обычно увеличивается.

От свеса l 1 и l 2 зависит проходимость ПА при преодолении канав, кюветов. Чем меньше l 1 и l 2 , тем меньше вероятность «вывешивания» колес при преодолении препятствий.

Углы свеса  1 и  2 влияют на возможность преодоления ПА препятствий с короткими подъемами и спусками. Чем больше  1 и  2 , тем больше крутизна коротких неровностей, через которые может переехать ПА, не задевая за неровность при въезде и съезде.

Продольный радиус проходимости R 1 равен радиусу сегментного препятствия (с хордой, равной базе L АТС), через которое ПА может переехать поперек, не задевая нижней точкой, расположенной в средней части. Чем меньше R 1 , тем выше проходимость ПА, т.е. способность преодолевать местность с гребнистыми препятствиями (насыпи, бугры).

Поперечный радиус проходимости R 2 равен радиусу сегментного препятствия (с хордой, равной базе в АТС), через которое ПА может переехать вдоль, не задевая нижней точкой, расположенной между колесами. Чем меньше R 2 , тем лучше проходимость ПА при преодолении насыпей и борозд вдоль.

На профильную проходимость длинномерных ПА (автолестниц, автоподъемников) влияет соотношение между габаритными размерами: длиной L г , высотой H г и шириной В г. Соотношение между высотой Н г и длиной L г определяет проходимость под мостами или эстакадами (рис. 6.14).

Рис. 6.14. Влияние габаритов пожарного автомобиля на его продольную проходимость

При определении проходимости ПА под мостом необходимо убедиться в обеспечении H г < Н  на всей габаритной длине L г автомобиля, так как при вогнутой дороге и большой длине L г возможная для проезда высота уменьшается (рис. 6.14).

Показатели опорно-тяговой проходимости:

максимальная сила тяги Р к max ;

максимальный динамический фактор D max ;

коэффициент сцепления шин с дорогой ;

нагрузка на ведущие колеса (сцепной вес) G в;

давление колес на дорогу р.

Для увеличения проходимости ПА необходимо увеличивать D max и  (см. п. 6.1). Сцепной вес ПА можно увеличить, если увеличить число ведущих колес (использовать полноприводное базовое шасси) или сместить центр масс ПА в сторону ведущего моста.

Основным показателем опорно-тяговой проходимости ПА по дорогам с мягким покрытием является давление колес на дорогу:

(6.69)

где R n – нагрузка, воспринимаемая колесом, Н; S n – площадь контакта колеса с дорогой, м 2 .

Давление р современных ПА изменяют от 50 кПа (0,5 кг/см 2) при движении по мягким грунтам до 300 кПа (3 кг/см 2) при движении по дорогам с твердым покрытием. Лучшую проходимость имеют ПА с регулируемым давлением воздуха в шинах. Обычно для улучшения проходимости ПА необходимо уменьшить давление, но при движении по некоторым грунтам, наоборот, увеличивать.

Уменьшение давления воздуха в шине влияет также на коэффициент сцепления φ (см. табл. 6.1). Увеличения коэффициента  на мягких грунтах добиваются обычно уменьшением р, т.е. увеличением площади контакта шины с грунтом. Увеличения коэффициента  на дорогах с твердым основанием (например, асфальтобетонное шоссе, покрытое грязью, или неглубокие снежные заносы на дороге) добиваются увеличением р.

Показатели маневренности (рис. 6.15):

минимальный радиус поворота наружного переднего колеса R н;

ширина полосы движения А при повороте;

максимальный выход отдельных частей ПА за пределы траекторий движения наружного переднего и внутреннего заднего колес (расстояния a и b ).

Рис. 6.15. Показатели маневренности одиночного автомобиля

Наиболее маневренны ПА со всеми управляемыми колесами. При буксировке прицепа маневренность ПА ухудшается, так как при повороте увеличивается ширина полосы движения А.