Меню

Смещение центра тяжести автомобиля

Онлайн обучение безопасному вождению

Навигация по подшивке

Сейчас на сайте

Расположение центра тяжести автомобиля и его влияние на устойчивость

Под центром тяжести автомобиля понимается условная точка, в которой как бы сосредоточен весь вес автомобиля. Распределение веса по осям характеризуется расположением центра тяжести автомобиля. Чем ближе к одной из осей расположен центр тяжести, тем больше будет нагрузка на эту ось. На ненагруженных грузовых автомобилях нагрузка на переднюю ось составляет примерно 40%; а на заднюю — 60%, на груженых соответственно — 30 и 70%. На легковых автомобилях нагрузка на оси распределяется примерно поровну. Положение центра тяжести оказывает большое влияние на устойчивость и управляемость автомобиля, поэтому водитель должен это всегда учитывать.


Рис.1 Центр тяжести автомобиля и его расчет.

Положение центра тяжести автомобиля зависит от его компоновки, а также от величины, расположения и объемного веса груза и, следовательно, существенно изменяется при эксплуатации автомобиля. Если автомобиль нагружен железобетонными плитами, то центр тяжести будет расположен значительно ниже, чем при перевозке железнодорожных контейнеров. Однако независимо от характера груза центр тяжести груженого автомобиля всегда выше нежели у негруженого. Поэтому мнение, бытуемое у многих водителей, о том, что нагруженный автомобиль более устойчив, — ошибочно.

Чем выше расположен центр тяжести, тем хуже устойчивость автомобиля против опрокидывания. Это наиболее характерно для автобусов при наличии стоящих пассажиров, автомобилей (автопоездов), перевозящих высокогабаритные грузы, автомобилей — фургонов и специальных автомобилей (автокраны, автовышки и др.).


Рис.2 Высота центра тяжести автомобиля.

Силой тяжести автомобиля называется вес автомобиля (в килограммах), сосредоточенный в его центре тяжести. Она направлена по линии от центра тяжести к центру Земли.

При прямолинейном движении автомобиля обеспечивается поперечная и продольная устойчивость, если линия действия силы тяжести не выходит за пределы периметра точек опоры автомобиля. Если линия действия силы тяжести автомобиля пересекается с поверхностью дороги (местности) за пределами площади, ограниченной точками опоры колес, то автомобиль может потерять устойчивость и опрокинуться.

Нередко имеют место случаи опрокидывания автомобилей не только при движении на поворотах, спусках, подъемах и косогорах, но и на ровных прямых участках дорог. Как правило, это происходит при резком торможении и резких поворотах на высоких скоростях движения.

Источник статьи: http://avtookay.ru/physics/tsentr-tyazhesti-avtomobilya

Что такое центр тяжести автомобиля, и на что он влияет

Нагружая автомобиль тяжелой поклажей, мы можем запросто сместить его центр тяжести. Поэтому делать это надо с умом, иначе машина во время движения будет склонна к опрокидыванию. Например, при перегруженном багажнике на крыше центр тяжести сместится вверх. Впрочем, он все равно окажется выше, даже если забить неподъемным барахлом салон и багажник. Так что в любом случае груженая машина на дороге менее устойчива, чем пустая.

Как раз высота центра тяжести автомобиля влияет на перераспределение нормальных реакций по колесам при разгонах и торможении, а также при кренах автомобиля во время поворотов. Чем выше находится центр тяжести, тем меньше его устойчивость, и больше его склонность к опрокидыванию. Чтобы это понять, достаточно представить, что происходит при разгоне, торможении и в поворотах с движущимся подъемным краном.

Неслучайно инженеры стремятся разместить центр тяжести автомобиля как можно ближе к поверхности дороги, чтобы конструкция была максимально устойчива во время движения. Неслучайно спортивные машины имеют низкий клиренс. Так что кроссовер с большим дорожным просветом в сравнении с седаном всегда будет менее устойчив.

Читайте также:  Пускозарядные устройства телвин для автомобилей

Еще одна важная величина — сила тяжести. Речь идет о весе автомобиля, сосредоточенном в его центре тяжести, откуда эта сила направлена к центру Земли. Движущейся прямо транспортное средство будет сохранять продольную и поперечную устойчивость до тех пор, пока линия действия силы тяжести не выйдет за пределы периметра четырех колес, которые являются точками опоры автомобиля. Как только вектор направления силы тяжести автомобиля сместится за пределы площади, ограниченной колесами, автомобиль тут же потеряет устойчивость и может опрокинуться.

Например, во время прохождения поворотов на высокой скорости линия действия силы тяжести сдвигается в бок под воздействием инерции на автомобиль — во внешнюю сторону поворота. В этом случае высок риск опрокидывания. При крутом спуске с горы в случае экстренного торможения вектор направления силы тяжести резко смещается вперед, провоцируя автомобиль к продольному опрокидыванию. И чем больше скорость, тем выше шанс потерять равновесие во время любых маневров.

Источник статьи: http://www.avtovzglyad.ru/sovety/vozhdenie/2019-10-29-chto-takoe-tsentr-tjazhesti-avtomobilja-i-na-chto-on-vlijaet/

На вираже дороги

При движении на автомобиль действуют всевозможные силы, различные по величине и направлению – сила тяжести и сила реакции грунта, сила тяги и сопротивления качению колес, сила инерции, сила сопротивления воздуха и т.д.

На вираже дороги к существующим силам добавляется еще и центробежная сила. Именно она заставляет машины опрокидываться и «вылетать» на обочину.

Центробежная сила

Если взять теннисный мячик, привязать к нему резинку и раскручивать над головой, то по мере увеличения скорости вращения резинка будет растягиваться все больше и больше. Это работает центробежная сила. Она стремится порвать резинку и отбросить мячик подальше от Вас (от центра поворота).

С автомобилем происходит то же самое. Центробежная сила на вираже дороги пытается «отбросить» автомобиль от центра поворота на обочину. И зачастую это ей удается!

К счастью, вестибулярный аппарат человека прекрасно воспринимает радиальные ускорения. Прислушиваясь к своим ощущениям, водитель в состоянии определить критическую скорость движения на повороте, превышение которой может привести к боковому скольжению или опрокидыванию автомобиля.

Вместе с тем, Вы должны знать и учитывать то, что центробежная сила находится в квадратичной зависимости от скорости движения! Увеличение скорости в 2 раза приводит к увеличению центробежной силы в 4 раза!

Следовательно, если Вы хотите существенно уменьшить центробежную силу, то во время прохождения поворота Вам следует хотя бы немного снизить скорость движения. И наоборот, чтобы перевернуться, достаточно лишь немного прибавить «газу», и центробежная сила быстро вырастает до той величины, которая позволяет ей «выбросить» машину на обочину.

Экспериментируя с критической скоростью на вираже дороги, нельзя забывать о траектории движения. Выбирать траекторию прохождения поворота следует с учетом возможного смещения, то есть немного ближе к центру поворота, чтобы у Вас оставался некоторый запас расстояния до обочины (рис. 61). Если центробежная сила достигнет опасной величины и Вам не захочется переворачиваться, то Вы всегда сможете ослабить эту силу, сместившись чуть дальше от центра поворота.

Рис. 61. Смещение автомобиля на повороте

Центр тяжести

Как Вы думаете, какой автомобиль будет более устойчивым против опрокидывания на повороте – груженый или порожний?

Читайте также:  Урок по теме общее устройство автомобиля

Сомневаетесь в ответе? Тогда представьте себе такую картину. В крутой поворот на большой скорости входят две машины – одна с огромным холодильником на крыше (рис. 62 б), другая вообще без верхнего багажника (рис. 62 а). В какой машине Вам будет легче перевернуться?

Правильно, в той, что с холодильником. Вот видите, даже не находясь за рулем, Вы уже можете находить правильные решения. Для этого надо лишь представить себе ситуацию и прислушаться к своим ощущениям.

Рис. 62. Центр тяжести легкового автомобиля: а) без груза; б) с грузом

А как доказать, что груженый автомобиль менее устойчив против опрокидывания по сравнению с порожним?

Да очень просто. Центробежная сила всегда имеет точку приложения, и точкой этой является центр тяжести автомобиля.

У порожнего легкового автомобиля центр тяжести находится где-то между передними сиденьями на уровне пола салона (рис. 62 а). В машине с пассажирами суммарный центр тяжести хоть и немного, но все же будет выше.

А если на крышу машины и в правду водрузить нечто типа холодильника? Тогда центр тяжести переместится вверх от днища кузова на значительное расстояние и окажется намного выше, чем у порожнего автомобиля (рис. 62 б).

Дальше остается вспомнить школьные опыты на уроках начальной физики либо просто поиграть со спичечным коробком. Попробуйте уронить вертикально стоящий коробок, толкая его спичкой в узкое ребро внизу, по центру и в самом верху. Очень быстро Вы убедитесь в том, что: Чем выше точка приложения усилия, тем легче уронить предмет.

Поскольку точкой приложения центробежной силы является центр тяжести предмета, то, применительно к машине на вираже дороги, приходим к следующему выводу: Чем выше расположен центр тяжести автомобиля, тем легче его опрокинуть.

Теперь давайте сделаем окончательные выводы по этой главе:

  • Выбирая траекторию движения при входе в поворот, следует учитывать центробежную силу, способную сместить автомобиль в сторону от центра поворота.
  • С увеличением скорости движения на повороте центробежная сила увеличивается пропорционально квадрату скорости.
  • Центр тяжести груженого автомобиля располагается выше, чем у автомобиля без груза и пассажиров.
  • Вероятность опрокидывания груженого автомобиля на повороте значительно выше, чем у автомобиля без груза и пассажиров.

Источник статьи: http://avtoprofy.ru/driving_lessons/23.shtml

Советы для быстрой езды на автомобиле с высоким центром тяжести

Если у вас внедорожник, эти советы помогут вам не перевернуться на дороге

Понять, прочувствовать центр тяжести своего автомобиля – это большая, важная часть агрессивного или внезапно ставшего экстремальным вождения внедорожника, грузовика, пикапа UTV или любого другого вида транспорта с высоким центром тяжести, без опасности причинить себе и окружающим людям вред.

Это так же важно, как понимание габаритов днища автомобиля, чувство клиренса, которое позволяет без повреждений проезжать выступающие из земли/асфальта препятствия или переезжать сложный рельеф на бездорожье. Только в случае с высоким центром тяжести последствия могут быть гораздо хуже.

Раллист Уайатт Нокс из команды O’Neil Rally School рассказывает о том, как на скорости проходит повороты на автомобилях с высоким центром тяжести.

Как обычно, прежде чем вы посмотрите видео или прочитаете выжимку из основных советов раллиста ниже, предупреждаем вас: НЕ ПЫТАЙТЕСЬ ПОВТОРИТЬ ЭТО САМОСТОЯТЕЛЬНО! Тем более на дорогах общего пользования. Это может привести к серьезному ДТП!

Читайте также:  Что за автомобиль 287177

Знаете, чем опасны внедорожники в заносе? Они могут просто-напросто перевернуться! При этом ими очень сложно управлять в этот момент, а «уши» можно сделать практически на ровном месте, даже на асфальте, даже тем, кто профессионально владеет техникой управления автомобилями с высоким центром масс.

Но, как оказывается, у раллистов есть определенные уловки, которые позволят выйти сухим из воды даже при самых сложных раскладах

Первое. Например, интересным наблюдением в этом видеоролике было понимание того, насколько критично влияет дорожное покрытие на склонность к переворачиванию. К примеру, если войти в занос на ровном льду озера на пикапе, то перевернуться будет ну крайне проблематично. Но если вы сделаете крутой поворот на асфальте, с большим коэффициентом сцепления, вы можете попасть в неприятности. А вот песок или грунт особенно коварны, если вы идете через них на большой скорости.

Второе. Высота центра тяжести вашего автомобиля – это условная точка, в которой сосредоточивается весь его вес. В упрощенной формуле зависит от ширины автомобиля к его высоте. Чем уже и выше автомобиль, тем проще его будет перевернуть. Также на центр тяжести влияет расположение самых тяжелых узлов и агрегатов. Чем выше они над землей, тем менее устойчивым будет автомобиль. Именно поэтому ГИБДД старается «завернуть» обратно в гараж различных тюнеров, любящих лифтить свои автомобили. Эти автомобили очень легко переворачиваются при резком маневре.

Также Нокс напоминает, что даже легковой автомобиль способен обзавестись избыточной переворачиваемостью при закреплении массивного и габаритного груза на крыше. Поэтому если вы перевозите массивные вещи, постарайтесь положить их в салон или багажник, чтобы не изменять центра масс вашего автомобиля.

Третье. Техническое состояние автомобиля. «Убитая» подвеска и низкое давление в шинах также могут стать причиной тяги к опрокидыванию автомобиля при резком маневрировании. Это легко проверить, покачав стоящий автомобиль сбоку:

Так быть не должно. Мягкая подвеска и подспущенные шины – прямой путь к аварии.

Четвертое. Независимая подвеска на внедорожнике станет лучшим помощником в борьбе с опрокидыванием на высоких скоростях, чем сплошная ось. Таким образом, все более старые автомобили будут априори менее безопасными, чем современные автомобили этого же класса.

Пятое. Не поворачивайте на внедорожниках на больших скоростях. Единственный реально действенный метод не опрокинуться – не превышать скорость при прохождении поворотов. Можно мчаться быстро по прямой, но как только видите поворот – притормозите. Причем лучше перестраховаться и перетормозить, чем въехать в поворот на повышенной скорости.

Также чрезвычайно опасна раскачка автомобиля. Из правого заноса в левый и так далее, по типу маятника. Автомобиль с высоким центром тяжести в этот момент может преподнести любые сюрпризы.

Шестое. Никаких резких торможений и маневров в повороте!

Седьмое. Полный привод предпочтительнее в экстремальной ситуации. Автомобиль с включенным полным приводом стабильнее и безопаснее.

Восьмое. Не гоняйте по гравийным и проселочным дорогам. Вы не раллист. Только профессионал способен удержать автомобиль на сложном рельефе на высокой скорости.

Ну а тем, кому интересна тема, посмотрите видео. Включаем субтитры, их перевод – и вперед!

Источник статьи: http://1gai.ru/vnedorozhniki/522635-sovety-dlja-bystroj-ezdy-na-avtomobile-s-vysokim-centrom-tjazhesti.html