УСТРОЙСТВО ДЛЯ СТАБИЛИЗАЦИИ ПОПЕРЕЧНОЙ УСТОЙЧИВОСТИ ТРАНСПОРТНЫХ СРЕДСТВ
DEVICE TO STABILISE TRANSVERSE STABILITY OF TRANSPORT FACILITIES

Изобретение относится к средствам стабилизации поперечной устойчивости транспортных средств, например грузовых автомобилей, прицепов, полуприцепов, и предназначено для повышения их устойчивости, улучшения управляемости и снижения воздействия на дорожную одежду при движении на прямых и кривых участках дороги при одновременном упрощении конструкции.
Известно устройство [1] для стабилизации поперечной устойчивости транспортных средств при движении по дороге, содержащее цилиндры, шарнирно связанные с подрессоренными и неподрессоренными частями. Полости над поршнями цилиндров одного борта соединены между собой и полостями под поршнями цилиндров другого борта. Кроме того, в каждом цилиндре дополнительно установлен плавающий поршень, образующий в межпоршневом пространстве воздушную полость, сообщенную с атмосферой через канал, выполненный в основном штоке и его штоке. Устройство предназначено для повышения плавности хода и эффективного противодействия поперечному крену транспортных средств с балансирной подвеской двухосной задней тележки и предназначено для повышения их устойчивости при боковом крене, наезде на неровности или движении на повороте.
Недостатком этого устройства является сложность конструкции.
Известно также устройство [2] для стабилизации поперечной устойчивости транспортных средств, по которому дополнительно к устройству [1] на каждом из цилиндров сносно и жестко закреплен по крайней мере один дополнительный цилиндр большего диаметра, содержащий плавающий поршень с выступами и сквозными каналами, при этом в месте сопряжения цилиндров в их корпусах выполнена направляющее отверстие, в котором размещен упомянутый выступ плавающего поршня дополнительного цилиндра. Данное устройство повышает плавность движения и поперечную устойчивость путем обеспечения прогрессивной многоступенчатой характеристикой стабилизатора.
Недостатком устройства является сложность конструкции, и оно не учитывает поперечный уклон покрытия на прямых участках дороги, создающий постоянный поперечный крен транспортных средств вправо по ходу движения, что приводит к неравномерному воздействию правых и левых колес на дорожную одежду, уводу автомобилей вправо, неравномерному износу шин, осложнению управлением, и это устройство используется только для двухосной задней тележки, с балансирной подвеской, не проверено на поперечную устойчивость транспортных средств при помощи расчета коэффициента поперечной силы (3, с.64, формула 4.4.), и отсутствует возможность такой проверки.
Целью изобретения является упрощение конструкции и улучшение эксплуатационных качеств транспортных средств при движении на прямых и кривых участках дороги.
Достигается это тем, что устройство для стабилизации поперечной устойчивости транспортных средств содержит неподрессоренную массу, на которой размещены рессорные подвески, подрессоренную массу и опорные части рессорной подвески. Согласно изобретению подрессоренная масса правой стороны каждой оси транспортного средства поднята над левой на высоту, равную произведению расстояния между осями рессорной подвески на поперечный уклон покрытия проезжей части на прямом участке дороги. При этом осуществление «устройства» возможно выполнить следующими конструктивными решениями:
- подрессоренная масса правой стороны поднята над левой за счет дополнительной опорной части рессорной подвески, установленной на подрессоренной массе;
- подрессоренная масса правой стороны поднята над левой за счет дополнительной опорной части рессорной подвески, установленной на неподрессоренной массе;
- подрессоренная масса правой стороны каждой оси транспортного средства поднята над левой за счет дополнительной опорной части рессорной подвески, установленной на подрессоренной и неподрессоренной массах;
- подрессоренная масса правой стороны каждой оси транспортного средства поднята над левой за счет разности статических прогибов рессор;
- подрессоренная масса правой сторон каждой оси транспортного средства поднята над левой за счет придания полу пассажирских салонов и кузовов автомобилей поперечного уклона, равного поперечному уклону покрытия проезжей части, направленному к левому борту.
Транспортные средства движутся по дороге, проезжая часть которой (покрытие) имеет поперечный уклон от оси к обочине для стока дождевой или талой воды. При этом правые колеса автомобиля расположены на проезжей части ниже левых, в результате чего нагрузки на них возрастают. Кроме того, центр тяжести подрессоренной массы смещается вправо с увеличением нагрузки на правые колеса. Таким образом, правые рессорные подвески приобретают больший статический прогиб, а шины - большее обжатие (деформацию) и дополнительную нагрузку от подрессоренной массы.
Все это приводит к тому, что при движении транспортных средств по наклонной проезжей части происходит «увод» их вправо, и водитель постоянно выравнивает траекторию движения поворотом руля влево. Вследствие перегрузки правых колес происходит более интенсивный износ шин, большее воздействие правых колес на дорожную одежду по сравнению с левыми, ухудшается плавность движения вследствие выравнивания траектории движения, снижается поперечная устойчивость.
СНиП 2.05.02-85 «Автомобильные дороги», п.4.15, таблица 7 предусматривают поперечные уклоны проезжей части в зависимости от числа полос движения и климатических условий, а также от типа покрытий. Для усовершенствованных покрытий величины поперечных уклонов предусмотрены в пределах 15-25‰ (промилле), для переходных - 25-40‰ [6].
Для транспортных средств приняты нормативные статические нагрузки на ось 100, 110 и 130 кН и от колеса расчетного автомобиля на поверхность покрытия 50, 55 и 65 кН соответственно. С учетом коэффициента динамичности 1,3 (для движущегося колеса) номинальная динамическая нагрузка от колеса на покрытие составит: 65; 71,5 и 84,5 кН [5, с.62, 63].
Принимая поперечный уклон покрытия (полосы движения) равным 0,020, расстояния между осями колес задней оси расчетного автомобиля «b» -1,3 и 3,0 м, высоты центров тяжести «h» - 0,65 и 1,0 м с учетом исходных данных работы [3, стр.66, 3-й абзац снизу] и методики расчетов по [4, §2, с.43-46] и, переводя кН в ТС, были получены перераспределения нагрузок от левого и правого колеса на покрытие с разницей от 0,17 тс до 0,35 тс. Таким образом, при движении по наклонной проезжей части показано повышение нагрузки на покрытие от правого колеса и уменьшение от левого.
На фигуре 1 показаны полоса движения 1 с уклоном i, принятым для данного типа покрытия in, и размещенным на полосе транспортным средстве с неподрессоренной массой 2, на которую передается подрессоренная масса 3 через рессорные подвески 4, при этом подрессоренная масса приобретает положение с уклоном в сторону обочины, равным in. Такое положение создает перегрузку правых колес.
На фигуре 2 показана схема размещения транспортного средства на наклонной проезжей части, но подрессоренная масса 3 выровнена до горизонтального положения, т.е. i=0 за счет установки дополнительной опорной части 5 рессорной подвески 4. Высота дополнительной опорной части равна произведению расстояния между осями рессорной подвески на поперечный уклон покрытия. Дополнительная опорная часть 6 такой же высоты может быть установлена на неподрессоренной массе или на неподрессоренной и подрессоренной массе с общей высотой опорной части 5 или 6.
Кроме того, подрессоренная масса правой стороны каждой оси транспортного средства может быть поднята над левой за счет разности статических прогибов рессор или за счет придания полу пассажирских салонов и кузовов автомобилей поперечного уклона, равного поперечному уклону покрытия проезжей части, направленному к левому борту.
Предлагаемое устройство имеет следующие преимущества перед аналогами.
Упрощается конструкция. Обеспечивается равномерное воздействие правых и левых колес на дорожную одежду. Предотвращается увод автомобилей вправо. Предотвращается неравномерный износ шин. Упрощается управление автомобилем.
Согласно [3, с.67, второй абзац сверху] принято считать, «что для обеспечения удобства проезда по дороге для пассажиров коэффициент поперечной силы µ на кривых не должен превышать 0,15, а в сложных условиях - 0,2». Величины коэффициентов поперечной силы µ рассчитаны (проверены) по [3, с.67, формула 4.4 и формулам на с.77] при расчетных скоростях движения для разных категорий дорог и разных величинах минимально допустимых радиусов кривых. Во всех случаях величины µ оказались меньше 0,15 и даже значительно меньше для дорог высоких категорий.
Источники информации
1. А.с. СССР №408835, 1973 г.
2. А.с. СССР №795988, 1981 г.
3. Бабков В.Ф., Андреев О.В. Проектирование автомобильных дорог. Ч.1. Учебник для вузов. - Изд. 2-ое, перераб. и доп. - М.: Транспорт, 1987. - 368 с.
4. Добронравов В.В., Никитин Н.Н. Курс теоретической механики. 4-е изд. - М.: Высшая школа, 1983. - 175 с. - С.43-46, §2.
5. Проектирование нежестких дорожных одежд (Отраслевые дорожные нормы - ОДН 218.046-01) // Гос. Служба дорожного хозяйства Мин. Транспорта РФ. - М.: 2001. - 144 с. - С.62-63.
6. СНиП 2.05.02-85. Автомобильные дороги. Госстрой СССР. - М.: ЦИТП Госстроя СССР, 1986. - 56 с.