Устойчивость автомобиля. Опрокидывание и его причины
Устойчивость – это совокупность свойств, определяющих критические параметры по устойчивости движения и положения автомобильного транспортного средства (АТС) или его звеньев.
Признаком потери устойчивости является скольжение АТС или его опрокидывание. В зависимости от направления скольжения или опрокидывания АТС различают поперечную и продольную устойчивость.
Во время движения автомобиль имеет инерцию, а в момент начала поворота, помимо центробежной силы возникает дополнительная поперечная сила (составляющая сила инерции), направленная в том же направлении, что и центробежная сила. При очень большой скорости движения и резком повороте (поперечная составляющая сила инерции и центробежная) суммарная сила может привести даже к опрокидыванию автомобиля.
Поперечная сила С стремится нарушить устойчивость автомобиля, а сила G стремится удержать его в устойчивом положении. Колеса образуют крайние опоры автомобиля, а центр тяжести (ЦТ) расположен на равном удалении от правого и левого колес и на определенной высоте hn от поверхности дороги. Чем выше центр тяжести и уже колея автомобиля, тем больше он подвержен опасности опрокидывания.
Рис. Схема сил влияющих на поперечную устойчивость автомобиля
Опрокидывание автомобиля
Опрокидывание автомобиля может произойти как в продольной, так и в поперечной плоскости.
Опрокидывание в продольной плоскости относительно задней оси происходит в момент, когда сила давления передних колес на дорогу уменьшается до нуля. Практически до начала опрокидывания наступает буксование колес на подъеме, автомобиль сползает назад вследствие недостаточного сцепления колес с дорогой.
Возможно переворачивание автомобиля вперед при резком торможении на крутом спуске, если автомобиль имеет короткую базу и высоко расположенный центр тяжести. В данном примере возникшая сила инерции складываясь с горизонтальной составляющей силы веса, дает результирующую силу, которая выходит за пределы опорной площади передней оси автомобиля. Известны случаи опрокидывания автомобиля назад, когда при движении задним ходом автомобиль съезжает в овраг, реку и т. п.
Рис. Продольное опрокидывание автомобиля на спуске во время торможения
При движении автомобиля по дороге, имеющей поперечный уклон, возникает боковая сила, равная поперечной составляющей от веса автомобиля. Эта сила может вызвать опрокидывание автомобиля или его скольжение вбок. Устойчивость автомобиля к опрокидыванию в этом случае зависит от колеи автомобиля высоты расположения центра тяжести и угла поперечного наклона дороги.
Рис. Схема сил, действующих на автомобиль при движении на дороге, имеющей поперечный уклон
Чем выше расположен груз, тем больше высота расположения центра тяжести, следовательно, тем вероятнее опрокидывание грузового автомобиля. Чем шире колея автомобиля, тем более устойчив автомобиль как при движении на повороте, так и при движении по дороге, имеющей поперечный уклон.
Опрокидывание автомобиля в поперечной плоскости, т.е. вбок, может произойти под действием центробежной силы на повороте, при резком повороте рулевого колеса на большой скорости, сильном боковом наклоне и вследствие неправильного закрепления груза в кузове.
Неправильная укладка груза в кузове может значительно изменить положение центра тяжести, сместив его как вбок, так и вверх. Характерным примером может служить цистерна, не заполненная целиком жидким грузом. Под влиянием центробежной силы жидкий груз смещается к одной стороне цистерны, центр тяжести смещается вверх и в сторону, а сила тяжести, удерживающая автомобиль от опрокидывания, действует уже не по оси автомобиля а смещается в сторону перемещения центра тяжести.
Рис. Смещение центра тяжести жидкого груза под действием центробежной силы
Причины опрокидывания автомобиля
- при высокой скорости движения на крутых поворотах, на неблагоустроенных дорогах, где поперечный уклон направлен в сторону, противоположную повороту
- вследствие резкого прекращения бокового заноса при толчке заднего колеса о камень или другое препятствие
- при резком повороте рулевого колеса на большой скорости
- при неравномерном расположении груза в кузове автомобиля или его перемещении на повороте
Чтобы избежать опрокидывания, нужно на опасных участках дороги снизить скорость, плавно повернуть рулевое колесо, плавно тормозить, равномерно разместить и хорошо закрепить груз в кузове автомобиля.
Источник
Из практики «костоправа»
ИЗ ПРАКТИКИ «КОСТОПРАВА»
Кузов автомобиля при авариях страдает первым.
Что надо иметь в виду, решая вопрос о ремонте?
Кузов, как известно, самая трудоемкая в изготовлении и дорогая часть автомобиля. Именно он прежде всего страдает при авариях машины, даже, на первый взгляд, незначительных, вынуждая владельца затрачивать большие суммы на ее восстановление. Заметим: даже мастерски владея приемами вождения, никто из нас от этих бед не застрахован. Поэтому каждому полезно знать, что происходит с кузовом в результате аварии, на что следует обращать особое внимание и т. д. Это поможет выйти из трудной житейской ситуации с минимальными потерями.
Несущий (чаще всего — цельнометаллический) кузов объединяет в себе и силовые функции рамы, и защитные — собственно кузова. Основной его материал — стальной лист толщиной 0,6–2 мм. Несущие элементы — стойки, лонжероны, поперечины, пороги и другие — коробчатой конструкции. Вместе с наружными и внутренними панелями они-то и обеспечивают необходимую жесткость.
При всем многообразии марок автомобилей в строении их кузовов немало общего: различные крылья, лонжероны, стойки, брызговики и т. д. вполне традиционны, как и их назначение. На рис. 1 показана принципиальная схема расположения силовых элементов, а в таблице — важнейшие контрольные параметры деталей кузовов ВАЗов.
Кузов деформируется не только при аварии. Губят его и энергичная езда по неровной дороге, для которой автомобиль, строго говоря, не предназначен, а также перегрузка машины, коррозия, усталость материала силовых деталей и панелей.
Это справедливо и для зарубежных автомобилей, не говоря о наших. И здесь в «передовиках» продукция от АЗЛК, хотя и другим заводам следует отдать должное! Как «гниют» машины ВАЗа, особенно VAZ 2101. 2107, давно известно. Но появление в свое время «сорок первого» лишило их сомнительной пальмы первенства. По моим, жестянщика, наблюдениям, кузов этой машины сочетает в себе низкую прочность и жесткость с плохой окраской, никудышными антикоррозионной обработкой и антигравийной защитой днища и арок колес. К нам в ремонт постоянно приходят машины с одними и теми же дефектами. Это усталостные трещины в зоне передней подвески и заваливание упорных чашек передних стоек внутрь.
Конструкция кузовов переднеприводных ВАЗов (о «десятой» серии говорить пока рано) имеет свои особенности. Передок у них — это хорошо известно и бывавшим в авариях автовладельцам — прочный и жесткий. Но. слабоват салон! Даже двухдверная «восьмерка» не исключение. Вот почему превышать паспортную грузоподъемность этих машин — 425 кг — очень опасно.
. Итак — авария. Мы, ремонтники, делим их на три категории: погнута лишь одна деталь; деформировано несколько деталей, но значительного перекоса кузова нет; сильно перекошен весь кузов.
Сами деформации зависят от множества факторов: скорости и направления движения каждого из участников ДТП, модели автомобиля, его нагрузки, состояния и т. д. Доверьте ее осмотр специалисту. Но будьте начеку: недобросовестный мастер может умышленно завысить сложность работ. Бывает, настолько, что его провокационное предложение выкупить машину за бесценок вы воспримете как спасение! Полезно показать машину нескольким жестянщикам и сравнить их заключения.
Каким частям автомобиля в ДТП достается больше всего, свидетельствует рис. 2. Все логично: чаще всего бьют передок и корму. Реже — левый борт: водитель себя бережет, да и ощущение габарита здесь лучше (опрокидывание и некоторые другие последствия аварий тут не рассматриваются).
Чтобы оценить степень повреждения кузова, жестянщики применяют простые, но надежные приемы, о которых полезно знать и автолюбителю.
Прежде всего — обстоятельный, вдумчивый осмотр. По величине и равномерности зазоров между деталями можно сделать предварительные выводы о том, что пережил кузов. Скажем, изменение зазоров переднего крыла «Жигулей» предполагает его смещение и возможную деформацию. Но крыло связано с другими деталями — передней панелью с капотом, брызговиком лонжерона, стойкой передней двери, которые при ударе тоже могли погнуться. К тому же металл, даже покореженный, по-прежнему упруг, вследствие чего детали «натянуты». (Если при ремонте разрезать связи между ними, то детали сместятся относительно друг друга.)
При ударе в переднюю или заднюю часть автомобиля, как правило, перекашиваются проемы дверей, а то и складка на крыше появляется — возле средней стойки: «лишнему» металлу нужно куда-то деться. В таких случаях лучше всего ремонтировать машину на специальном стенде для правки кузовов.
Если изменились зазоры между деталями оперения, не подвергшимися непосредственному удару, значит, погнуты или сдвинуты внутренние силовые элементы, к которым эти детали крепятся. Здесь потребуются точные измерения геометрии кузова.
Как правило, сильный удар сопровождается местными складками, вспучиваниями, «заломами» силовых элементов, расслоениями сварных швов. Даже не зная о существовании такой науки, как «сопромат», опытный мастер-жестянщик точно укажет, где следует искать наибольшую деформацию — в местах изгибов лонжерона. Разумеется, сваренные с ним плоские детали в этих местах тоже погнутся.
О геометрии кузова после аварии говорит положение ветрового и заднего стекол в проемах. Если между резинкой и кузовом появились щели, а тем паче стекло одним краем выскочило из посадочного места, перекос очевиден.
Признаки деформации обнаруживаются не только вблизи места удара. В отличие от многих иномарок, где в угоду пассивной безопасности предусмотрены зоны поглощения энергии удара, оберегающие салон, лонжероны наших автомобилей запросто прогибают моторный щит, переднюю часть пола, перекашивают стойку передней двери и крышу, корежа в конечном счете весь кузов. При ударе передний лонжерон обычно поднимается, тем самым вызывая продольную закрутку кузова. Поэтому при осмотре битой машины углубленно изучают и состояние удаленных от места удара уголков, а при малейших сомнениях даже демонтируют обшивку салона в зоне возможных деформаций.
Иначе выглядят последствия удара сбоку. Боковые зоны кузова весьма податливы и последствия таких аварий крайне опасны. Силовая схема похожа здесь на перевернутое «Т» (см. рис. 1) — продольный лонжерон пола (порог) соединен с центральной стойкой крыши. Удар бампера другой машины в эту зону приходится выше порога, отчего стойка прогибается и смещается внутрь кузова. Верхняя ее точка опускается — и так как жесткость полотна крыши невелика, стойка, связанная с порогом, тянет крышу вниз — в средней части появляется характерный провал.
Возможен такой удар, когда и порог прогибается внутрь, собирая пол в складки. Передняя и задняя части автомобиля стягиваются навстречу друг другу, и битая сторона оказывается короче небитой. Наконец, удар может быть такой силы, что деформация пола и крыши доходит до противоположной стороны, отчего внешняя стойка выпирает наружу. Восстановление такого кузова — самая сложная и дорогостоящая работа.
Отдельный разговор о фаркопе! Говорят, что он защищает задок от удара сзади. Увы, все гораздо сложнее. Во многих случаях, когда можно было обойтись «малой кровью», заменив лишь заднюю панель, сцепные устройства сыграли с владельцами злую шутку, передав удар аж в зону тоннеля заднего моста! Стоимость ремонта кузова после этого резко возрастает. В моей практике был случай, когда «девятку» с фаркопом ударила сзади другая такая же, но без фаркопа, а той досталось от наехавшей «Волги». Сильней всего пострадала первая — «спасибо» сцепному устройству!
РУЛЕТКОЙ ПРОВЕРЯЯ ГЛАЗ
Изучая деформацию кузова, важно тщательно измерить проемы. Кстати, обычная рулетка дает приемлемую точность. Измеряем моторный отсек и багажник — на уровне капота и крышки багажника, как показано на рис. 3, а проемы дверей — по рис. 4. Если есть пятая дверь, ее проем контролируем по четырем направлениям (рис. 5). Требуемые размеры и допуски приведены в таблице. Кстати, если для вашей машины найти такие данные не удалось, не огорчайтесь: размеры можно снять с другой такой же, желательно новой и не побывавшей в аварии.
Не менее важен контроль базовых точек кузова — по расстояниям между колесами. Чтобы исключить ошибки, следует помнить о возможной деформации колесных дисков или рычагов подвески. В то же время нельзя забывать и о другом: если для правильной установки передних колес штатных способов регулировки не хватает, это может быть признаком серьезных перекосов.
Теперь кое-что о самом ремонте. Допустим, восстанавливать кузов нет смысла — и вы решили купить новый. Имейте в виду: в магазины иной раз попадают экземпляры, изготовленные кустарно, из ремонтных деталей. Выдают их сварочные точки. Характерный след заводской контактной сварки — круглая, хорошо знакомая вмятинка. А полуавтомат кустаря в месте сварки оставляет шишечку. «Самодельный» кузов по всем показателям хуже заводского.
Если направление деформации в момент удара точно определено, то часто форму детали можно восстановить, вытягивая ее в направлении, противоположном удару. Однако достичь приемлемой жесткости детали удается, только полностью убрав складки. Добиться этого в коробчатых конструкциях непросто, а нагревать силовую деталь до пластичного состояния порядочный мастер не станет, чтобы ее не ослабить, а посему заменит новой. Обходные пути в виде различных накладок, вставок и т. п. пусть и обеспечивают жесткость, но утяжеляют машину, да и для сохранения антикоррозионной стойкости не всегда приемлемы.
Независимо от способа ремонта жестянщик должен вернуть кузову первоначальную геометрию, одновременно разгрузив те силовые элементы, которые поглощали энергию удара, и восстановив несущую способность кузова. К сожалению, качество штамповки деталей, попадающих в магазины, часто такое, что устранить некоторые дефекты и «золотому» мастеру-жестянщику не под силу.
В заключение несколько слов о крыше. Говорят, при ее деформации кузов для восстановления непригоден. Это не так. Крыша — всего лишь деталь. Никто же не выбрасывает кузов из-за деформированного порога или лонжерона. Их меняют. Между тем ошибка при установке лонжерона сказывается на устойчивости и управляемости машины, а не очень тщательно отремонтированная крыша чаще всего ни на что, кроме внешнего вида (реже — плотности прилегания дверей и т. п.), не влияет.
По-настоящему оценить качество ремонта битого кузова можно, лишь сев за руль, хотя не исключен скрытый брак, который проявится нескоро. Поэтому, если случится беда, обращайтесь только к мастерам-жестянщикам, в квалификации которых вы вполне уверены.
Источник
