Движение автомобиля
В результате сгорания горючего в цилиндрах двигателя тепловая энергия преобразуется в механическую энергию вращения коленчатого вала.
Усилие, развивающееся на коленчатом валу, передается коробке передач через механизм сцепления. В коробке усилие увеличивается или уменьшается в зависимости от выбранной передачи. От коробки передач усилие передается раздаточной коробке, которая в свою очередь распределяет («раздает») его через соответствующие карданные валы между главными передачами ведущих мостов. Обычно конструкция раздаточной коробки такова, что передаваемое коробкой усилие несколько увеличивается. В главной передаче усилие также увеличивается вследствие соответствующего передаточного отношения между ведущей и ведомой шестернями. Связанный с главной передачей дифференциал распределяет усилие между приводными валами, которые и передают его непосредственно ведущим колесам автомобиля.
Под действием полученного усилия ведущие колеса, стремясь оттолкнуться в точке касания от полотна дороги, начинают катиться по ней, вызывая перемещение автомобиля. Подводимое от двигателя усилие, действующее в точке соприкосновения ведущих колес с дорогой, называется тяговой силой. Величина тяговой силы автомобиля зависит в основном от мощности, развиваемой двигателем, и включенных передач в коробке передач и раздаточной коробке. Тяговая сила зависит также от радиуса колеса, величины потерь на трение в силовой передаче и передаточного отношения главной передачи.
Чтобы автомобиль мог двигаться, необходимо соблюдать два условия:
- тяговая сила ведущих колес автомобиля должна быть меньше силы сцепления колес с полотном дороги;
- тяговая сила ведущих колес должна быть равна или больше суммы сил сопротивления движению автомобиля.
Сила сцепления ведущих, колес автомобиля имеет решающее значение для его проходимости: чем она больше, тем увереннее движется автомобиль, полностью используя подводимую к ведущим колесам тяговую силу.
Сила сцепления ведущих колес автомобиля зависит от типа и состояния дороги, рисунка протектора и внутреннего давления воздуха в шинах, от величины сцепного веса автомобиля, т.е. от той части полного веса автомобиля, которая приходится на ведущие колеса. Поэтому у автомобилей повышенной проходимости для увеличения их сцепного веса и, следовательно, повышения проходимости все колеса выполняются ведущими; сцепной вес в этом случае равен полному весу автомобиля.
На мокрой или скользкой дороге, когда сцепление шин с дорогой недостаточно, колеса проскальзывают, т.е. буксуют. Для прекращения буксования нужно подкладывать под ведущие колеса доски, хворост, камни. Буксование колес тем меньше, чем меньшая подводится к ним тяговая сила, поэтому необходимо уменьшать подводимую к колесам тяговую силу, используя для трогания и движения автомобиля возможно более высокую передачу при небольшом открытии дроссельной заслонки карбюратора (для дизеля при малой подаче топлива).
Движению автомобиля противодействуют внешние силы:
- сопротивление дороги
- сопротивление воздуха
- сопротивление разгону
Они носят название сил сопротивления движению. Рассмотрим подробнее эти силы.
Сила сопротивления дороги слагается из силы сопротивления качению автомобиля по горизонтальной дороге и силы сопротивления движению автомобиля на подъем.
Сила сопротивления качению зависит от типа и состояния дороги, давления воздуха в шинах и общего веса автомобиля. Чем тверже и ровнее покрытие дороги, чем больше давление воздуха в шинах и чем меньше нагрузка автомобиля, тем меньше сила сопротивления качению автомобиля, тем меньшая часть тяговой силы, затрачивается на качение автомобиля.
Сила сопротивления движению автомобиля на подъем зависит от крутизны подъема и нагрузки автомобиля. Чем круче подъем и чем больше нагрузка автомобиля, тем больше сопротивление подъему, тем большую тяговую силу нужно подвести к ведущим колесам, чтобы преодолеть подъем. При движении автомобиля по горизонтальной дороге сила сопротивления подъему отсутствует. Сопротивление воздуха движению автомобиля зависит от формы (обтекаемости) автомобиля и скорости движения. С увеличением скорости автомобиля сопротивление воздуха его движению резко возрастает. Поэтому современные автомобили, особенно легковые, имеют обтекаемую форму.
Сопротивление разгону возникает при ускорении движения автомобиля. Сила сопротивления разгону — это не что иное, как сила инерции автомобиля, т.е. стремление автомобиля сохранить состояние прямолинейного и равномерного движения. Эта сила тем больше, чем быстрее разгоняется автомобиль и чем больше его нагрузка.
При движении автомобиля с постоянной скоростью по горизонтальной дороге тяговая сила ведущих колес затрачивается только на преодоление сопротивления качению и сопротивления воздуха. Излишняя тяговая сила, зависящая от мощности двигателя и передаточных чисел коробки передач и раздаточной коробки, в этом случае может быть использована для разгона автомобиля, на преодоление подъема и на буксировку прицепа.
Если же автомобиль движется по закруглению дороги, на него дополнительно действует центробежная сила, приложенная к центру тяжести автомобиля. Эта сила стремится либо опрокинуть автомобиль, либо сдвинуть (занести) его в сторону, противоположную центру поворота.
Центробежная сила тем больше, чем больше скорость движения автомобиля на повороте и чем круче поворот. Поэтому, чтобы избежать опрокидывания или заноса, перед поворотом следует снижать скорость. Особенно важно это делать на скользкой или влажной дороге.
