Основные идеи научно – исследовательского проекта:

1.Использование инертных масс (балансиров) в качестве регуляторов положения смещаемого центра тяжести автомобиля.

2.Смещаемый в зависимости от скорости центр масс автомобиля при маневрировании на повышенных и высоких скоростях с целью повышения управляемости (уменьшение опрокидывающего момента при изменении направления движения на большой скорости).

3.Смещаемый в зависимости от условий проходимости центр масс автомобиля с целью рационального распределения веса между ведущими колесами и получения оптимальных тяговых характеристик и увеличения проходимости автомобиля.

Адаптирующий регулятор центра масс автомобиля обеспечивает значительное повышение эксплуатационных качеств автомобиля с целью повышения безопасности дорожного движения:

1. Увеличение устойчивости автомобиля при маневрировании на повышенных и больших скоростях;

2. Увеличение устойчивости автомобиля на горных дорогах;

3. Увеличение проходимости автомобиля на грунтовых и горных дорогах, а также на бездорожье.

Основными параметрами характеризующими поворачиваемость автомобиля, являются углы увода передних и задних колес и соотношение между ними. Показателями проворачиваемости служат критическая скорость автомобиля по уводу и коэффициента поворачиваемости.

Для нахождения критической скорости автомобиля по уводу определим изменение угла поворота управляемых колес автомобиля в зависимости от скорости его движения. Угол поворота управляемых колес определяется по формуле, измеряется в градусах:

Критической скоростью по уводу называется скорость, по достижении которой при любом боковом возмущении начинается прогрессивное отклонении автомобиля от направления движения, заданного управляемыми колесами.

Поперечная устойчивость автомобиля. Устойчивость автомобиля является важнейшим эксплуатационным свойством, от которого во многом зависит безопасность движения. Нарушение устойчивости автомобиля приводит к снижению безопасности движения, вследствие чего может возникнуть аварийная ситуация или произойти дорожно-транспортное происшествие.

Адаптивный регулятор центра масс позволяет значительно улучшить устойчивость автомобиля к опрокидыванию как в продольном, так и в поперечном направлении при этом не ухудшая устойчивость автомобиля к заносу, в следствии чего сокращает вероятность возникновения аварийной ситуации или дорожно-транспортного происшествия.

Критической скоростью по опрокидыванию называется предельная скорость, по достижению которой возможно опрокидывание автомобиля.

Опрокидывание автомобиля происходит относительно его наружных колес. В момент отрыва внутренних колес от дороги весь вес автомобиля воспринимается наружными колесами.

В этом случае опрокидывающий момент, создаваемый поперечной силой, уравновешивается восстанавливающим моментом, обусловленным весом автомобиля.

Адаптивный регулятор центра масс позволяет увеличить восстанавливающий момент на счет смещения центра тяжести автомобиля.

Из расчетов видно что критическая скорость по опрокидыванию у автомобиля с адаптивным регулятором центра масс больше на 49%, чем у обычного автомобиля.

Критической скоростью по боковому скольжению называется предельная скорость по достижению, которой возможен занос автомобиля.

Так как расположение центра тяжести не влияет на сумму поперечных реакций дороги, то и смещение центра тяжести не повлияет на критическую скорость по боковому скольжении.

При нарушении продольной устойчивости автомобиль может опрокинутся относительно оси передних и задних колес, а так же скользить в продольном направлении.

Адаптивный регулятор центра масс позволяет изменять расстояния от задней оси до центра тяжести автомобиля, а также уменьшать высоту центра тяжести за счет этого увеличивается критический угол подъема по опрокидыванию.

Критический угол подъема по буксованию называется предельный угол, при котором еще возможно движение автомобиля на подъеме без буксования ведущих колес.

У современных автомобилей с низко расположенным центром тяжести опрокидывание в продольной плоскости маловероятно и практически исключено. Возможно лишь буксование ведущих колес, вызывающее сползание автомобиля.

Проходимость автомобиля. Проходимость является эксплуатационным свойством, имеющим важное значение для любых автомобилей, особенно работающих в сельском хозяйстве, лесной промышленности, на производстве, в карьерах и в условиях бездорожья

Адаптивный регулятор позволяет изменять нагрузку на отдельные колеса, тем самым увеличивать сцепление колес с дорогой. Например при пробуксовки ведущих колес можно увеличить нагрузку на пробуксовывающее колесо, тем самым увеличить его сцепление с дорогой. При использовании адаптивного регулятора, возможно обеспечить различные удельные давления на грунт на каждом колесе в зависимости от условий движения в конкретный момент времени и приблизить эти условия к оптимальным для обеспечения максимального сцепления колеса с дорожным покрытием

Из вышесказанного следует, что при использование адаптивного регулятора центра масс можно отказаться от использования блокируемых дифференциалов как межосевых, так и межколесных. При этом увеличение проходимости будет достигается за счет увеличение удельного давления на опорную поверхность, именно она характеризует проходимость автомобиля по грунтовым дорогам в условиях бездорожья, по сильно пересеченной местности, в условиях гололеда на дорогах с любым покрытием. При маневрирование на скольких дорогах, при движении по горным дорогам.

Определим процент изменения удельного давления на опорную поверхность в следствии смещения центра тяжести при том, что колесо является не деформируемым.

Давление на отдельное колесо может изменяться от 1715 Н до 5635Н, а без смещения центра тяжести оно составляет 3665Н.

Исходя из расчета видно, что проходимость может быть увеличена более чем в 3 раза, а с учетом деформируемости колеса за счет увеличения площади среза захваченного грунтозацепами проходимость может быть повышена с большим коэффициентом.

Для автомобилей с передними ведущими колесами необходима смещать центр тяжести вперед, тем самым увеличивая нагрузку на ведущие колеса и позволят значительно увеличить угол преодолеваемого подъема.

Заключение:

1. Проект обладает качеством новизны - автоматическое смещение центра масс автомобиля, адаптирующее его положение к изменяющимся дорожным условиям при движении автомобиля

2. Перспективы проекта:

2.1. Уменьшение аварийности автомобильного движения при эксплуатации автомобиля на повышенных скоростях и в условиях горных дорог.

2.2. Обеспечение надежного автомобильного сообщения между населенными пунктами в горной местности.

2.3. Применение горного вездехода в качестве транспортного средства для подразделений ФСБ с целью увеличения оперативности и эффективности патрулирование горных участков государственной границы.

2.4. Применение горного вездехода в качестве транспортного средства для горных спасателей.

CPC1017N2.5. Применение горного вездехода в службе МЧС при проведении поисково-спасательных операций в труднопроходимой местности.

Автор: Коробейников Алексей Сергеевич; Научный руководитель Вернигор Александр Николаевич (БОУ СПО Ижевский индустриальный техникум)