STABILITATEA AUTOVEHICULULUI MERCEDES 509 CDI

STABILITATEA AUTOVEHICULULUI MERCEDES 509 CDI

Stabilitatea autovehiculului reprezinta capacitatea acestuia de a nu aluneca, patina, derapa sau rasturna pe drumuri orizontale, cu inclinare longitudinala sau transversala, in curbe, atat in timpul deplasarii cat si in repaus.

1. Stabilitatea longitudinala

Piederea stabilitatii longitudinale se manifesta sub forma:

rasturnarii in raport cu una din puntile autovehiculului;

alunecarii sau patinarii longitudinale pe suprafata drumului.

Pierderea stabilitatii longitudinale este posibila:

la urcarea sau coborarea pe drum cu inclinare longitudinala fata de orizontala sub un unghi mare;

in timpul demarajului sau franarii;

la deplasarea pe drum orizontal cu viteza excesiv de mare.

1.1. Stabilitatea longitudinala la alunecare

Se considera un autovehicul cu doua punti, cea din fata motoare, care are o miscare accelerata pe un drum de calitate buna, cu inclinare longitudinala a acestuia sub un unghi .

Fig. 1. Schema fortelor ce actioneaza asupra autovehiculului la deplasarea lui pe un

drum cu inclinare longitudinala α

Pe baza ecuatiei de momente fata de punctul A, considerand ca autovehiculul se deplaseaza cu viteza redusa si constanta pe un drum de calitate buna (; ; ) si tinand seama de conditia de patinare a autovehiculului () se obtine unghiul rampei maxime la care incepe alunecarea longitudinala sau patinarea rotilor motoare:

(1)

1.2. Stabilitatea longitudinala la rasturnare

1.2.1.La urcare

Criteriul de stabilitate longitudinala este dat de marimea reactiunilor deoarece rasturnarea se produce in jurul puntii din spate.

Pe baza ecuatiei de momente fata de punctul de rasturnare B si tinand cont de ipotezele de la paragraful anterior, prin conditia de mentinere a stabilitatii longitudinale la limita () se obtine unghiul rampei maxime la care stabilitatea longitudinala este la limita:

(2)

Daca rasturnarea autovehiculului nu este precedata de alunecarea longitudinala a acestuia, atunci trebuie indeplinita conditia limita de stabilitate la rasturnare:

(3)

1.2.2.La coborare

Criteriul de stabilitate longitudinala este dat de marimea reactiunilor pentru ca rasturnarea se produce in jurul puntii din fata.

In acest caz unghiul pantei maxime la care stabilitatea longitudinala la rasturnare este la limita, este dat de relatia:

Daca rasturnarea autovehiculului nu este precedata de alunecarea longitudinala a acestuia, atunci trebuie indeplinita conditia limita de stabilitate la rasturnare:

Daca autovehiculul se deplaseaza pe un drum orizontal, viteza maxima cu care se poate deplasa acesta (stabilitatea fiind la limita) este:

(6)

Pentru asigurarea sigurantei in circulatie este necesar ca:

(7)

de unde rezulta conditiile pentru care nu este posibila rasturnarea longitudinala, fiind precedata de patinarea rotilor motoare, la urcare, respectiv la coborare:

(8)

In figurile 2, 3, 4, 5, 6 se va perzenta variatia unghiurilor limita la alunecare si rasturnare si factorii care influenteaza aceasta variatie.

Fig.2. Variatia unghiului limita la rasturnare in urcare si in coborare in functie de variatia distantei dintre puntea spate si centrul de greutate.

Se observa ca odata cu repartizarea incarcaturii mai in fata autovehiculul va putea urca o panta cu inclinare longitudinala mai mare fara a se rasturna in jurul puntii din spate dar in acelas timp i se va reduce posibilitatea de a cobori pante cu inclinare mare rasturnarea avand loc in jurul puntii fata.

Fig.3. Variatia unghiului limita la rasturnare in urcare si in coborare in functie de variatia inaltimii centrului de greutate.

Se observa ca odata cu incarcarea autovehiculului centrul de greutate va cobori mai jos rezultand o posibilitate bmai mare de a urca side a cobori panta fara ca rasturnarea sa apara.

Fig.4. Variatia unghiului limita la alunecare pe diferite cartegorii de drum.

Seobserva ca odata cu imbunatatirea starii drumului creste coeficientul de aderenta rezuland posibilitatea de a urca sau cobori pante cu inclinatii mai mari fara a aluneca

Fig.5. Variatia unghiului limita la alunecare pe diferite cartegorii de drum in functie de variatia distantei dintre puntea fata si centrul de greutate.

Se observa ca odata cu repatizarea incarcaturii mai mult in spate ungiul limita la alunecare va creste rezultand posibilitatea de a urca pante mai mari fara ca autovehiculul sa alunece. Invers ca in cazul rasturnarii se intampla si in cazul in care autovehiculul se incarca inaltimea centrului de greutate scazand va rezulta posibilitatea aparitiei alunecarii autovehiculului pe pante mai putin inclinate lucru care se observa in figura 6.

Fig.6. Variatia unghiului limita la alunecare pe diferite cartegorii de drum in functie de inaltimea centrului de greutate.

Fig.7. Variatia vitezei critice de deplasare pentru care stabilitatea este la limita in fuctie de incarcarea autovehiculului.

In figura 7 se poate observa ca odata cu crestere incarcarii atovehiculului viteza critica cu care se poate deplasa autovehiculul fara sa apara pierderea stabilitatii longitudinale pe un drum drept creste iar viteza critica pentru autovehiculul neincarcat este mult superioara vitezei maxime a autovehiculului

2. Stabilitatea transversala

Pierderea stabilitatii transversale se poate produce:

Ø      prin derapare (alunecare laterala);

Ø      prin rasturnare laterala, care poate avea loc:

sub actiunea componentei transversale a fortei centrifugale ce apare la deplasarea in viraj;

sub actiunea componentei paralele cu drumul a greutatii autovehiculului la deplasarea lui pe un drum cu inclinare transversala.

Daca inclinarea transversala a drumului este foarte mare, deraparea sau rasturnarea laterala poate avea loc si in cazul deplasarii rectilinii a autovehiculului.

In figura 8 reactiunile laterale ale rotilor si echilibreaza forta centrifuga de inertie care ia nastere la deplasarea autovehiculului in viraj. Momentul de inertie ia nastere la deplasarea curbilinie neuniforma, datorita masei autovehiculului la rotirea lui in jurul centrului de greutate (se opune virajului).

Fig. 8. Schema fortelor ce actioneaza asupra autovehiculului in viraj,

pe un drum cu inclinare transversala β

2.1. Stabilitatea transversala la alunecare

Considerand ca viteza autovehiculului v si raza de viraj R sunt constante, pe baza conditiei de mentinere a stabilitatii transversale la derapare, avem:

(9)

in care: - este coeficientul de aderenta transversal;

, - reactiunile normale la rotile din stanga, respectiv din dreapta autovehiculului;

- unghiul de bracaj al rotilor de directie fata de puntea spate.

Tinand seama de expresia fortei de inertie se obtine unghiul limita la derapare:

(10)

Viteza limita cu care se poate deplasa autovehiculul in viraj, la limita deraparii este:

(11)

2.2. Stabilitatea transversala la rasturnare

Se considera autovehiculul in viraj pe un drum cu inclinare transversala . Rasturnarea transversala se produce in raport cu punctul S (Fig.2).

Considerand ca viteza autovehiculului v si raza de viraj R sunt constante, pe baza ecuatiei de momente fata de punctul de rasturnare S, tinand seama de expresia fortei de inertie , prin conditia de mentinere a stabilitatii transversale la rasturnare la limita (), se obtine unghiul limita de inclinare transversala a drumului , la care stabilitatea transversala la rasturnare este la limita:

(12)

Viteza limita de deplasare a autovehiculului aflat in viraj pe un drum cu inclinare transversala , la care nu are loc dar poate incepe rasturnarea laterala, este:

(13)

Rasturnarea transversala este posibila daca nu este precedata de deraparea laterala.

Avand in vedere ca deraparea autovehiculului nu este atat de periculoasa ca si rasturnarea acestuia, se pune conditia ca alunecarea laterala sa aiba loc inaintea rasturnarii laterale:

(14)

de unde rezulta:

(15)

Aceasta relatie este intotdeauna adevarata, chiar si la valori mari ale lui . In consecinta pierderea stabilitatii transversale este caracterizata cel mai frecvent de alunecarea laterala si nu de rasturnarea transversala.

Conditiile de stabilitate aratate mai sus sunt valabile in situatia cand la rotile autovehiculului nu actioneaza si forte tangentiale de tractiune sau franare. In realitate alunecarea si rasturnarea au loc mai repede decat in conditiile de mai sus.

Fig. Variatia vitezei critice de derapaj si de rasturnare in functie de raza de viraj.

In figura 9 se observa faptul ca pe diferite categorii de drum autovehiculul va derapa la o viteza mai mica decat cea la care ar aparea rasturnarea pentru raze de viraj intre 0 si 100 m pentru o inclinare transversala a drumului de 10 grade. De asemenea odata cu cresterea rayei de viraj viteza cu care este posibil virjul fara a se pierde stabilitatea creste.

Fig. Variatia vitezei critice de derapaj si de rasturnare in functie de ungiul de inclinare transversal al drumului.

In figura 9 pentru o raza de viraj de 100 m lao variatie a unghilul de inclinare transversala a drumului de la 0 la 20 grade se obseva cresterea vitezei critice odata cu cresterea unghiului de inclinare transversala, astfel pentu o inclinare mica a drumului autovehiculul nu poate efectua virajul cu o viteza mare.