Ինչպես են ավտոմեքենայի վագոնները ազդում մեքենայի կառավարման վրա

Ավտոմեքենայի վրա փոխադրվող սայլակի քաշը և բեռնավորման բաշխումը. Ծանրության կենտրոնի շեղումները և կայունության սահմանները

Ծայրի կշռի և բեռնավորման դիրքի ազդեցությամբ ուղղաձիգ և երկայնական ծանրության կենտրոնի շեղումներ

Ճանապարհորդային մեքենայի լեզվի կշիռը փոխում է մեքենայի և մեքենայի վրա տեղադրված ճանապարհորդային մեքենայի ընդհանուր գրավիտացիոն կենտրոնի (ԳԿ) դիրքը՝ ինչպես վերև-ներքև, այնպես էլ առաջ-հետև ուղղությամբ: Մասնագետների մեծամասնությունը նշում է, որ ճանապարհորդային մեքենայի ընդհանուր կշռի 10–15 %-ը պետք է ճնշում գործադրի միացման կետի վրա: Օրինակ՝ 2000 ֆունտ կշռող ճանապարհորդային մեքենայի դեպքում այդ ճնշումը կազմում է 200–300 ֆունտ: Երբ մարդիկ ճանապարհորդային մեքենայի առջևի մասում չափից շատ բաներ են տեղադրում, դա բարձրացնում է ԳԿ-ն գետնից և միաժամանակ տեղափոխում է այն մեքենայի հետևի մասի մոտ: Սա կարող է ավելացնել հետևի անիվների վրա 30 % լրացուցիչ բեռնվածք: Իսկ երբ բեռնավորումը կատարվում է ճանապարհորդային մեքենայի հետևի մասում, առաջանում է այսպես կոչված «բացասական լեզվի կշիռ»: Այս դեպքում միացման կետը բարձրացվում է, այլ ոչ թե ճնշվում, ինչը նվազեցնում է շարժիչավոր անիվների վրա գործադրվող ճնշումը: Դա նվազեցնում է կառավարման արձագանքը և մեծացնում է մեքենայի կողմնային շեղման («ձկնային շարժման») հավանականությունը 45 մղոն/ժամ-ից ավելի արագության դեպքում:

Ամպլիֆիկացված թավշային, թեքման և շրջման շարժումներ՝ այնպես, ինչպես առագաստի դինամիկան գերազանցում է սկզբնաղբյուրի կայունության սահմանային արժեքները

Առագաստի շարժումը բազմապատկում է ձգող մեքենայի վրա ազդող ուժերը, ինչը մեքենայի կառավարման հնարավորությունները դուրս է բերում գործարանային նախագծված կայունության սահմաններից երեք հիմնական ուղղությամբ.

• Թավշային շարժումներ սրվում են պտույտների ժամանակ, երբ բարձր կենտրոնի գտնվող առագաստը կողային զանգվածը տեղափոխում է դեպի դուրս՝ կրկնապատկելով թավշային վերածվելու հավանականությունը բեռնված մեքենայի համեմատ
• Թեքման օսցիլյացիաներ վատթարվում են արագացման կամ արգելակման ժամանակ, երբ բեռնավորման ճիշտ չտեղադրումը խախտում է երկայնական հավասարակշռությունը՝ առաջացնելով մեքենայի մատակարարման համակարգի ամբողջական սեղմում (bottom-out) կամ կրծքային մասի վայր ընկնելը (nose-diving)
• Շրջման անկայունություն առաջանում է որպես առագաստի ճանկվել (sway), երբ կողային քամին կամ սուր մանևրները առաջացնում են մեքենայի և առագաստի միջև ռեզոնանսային շարժում՝ գերազանցելով ստանդարտ ESC համակարգերի հնարավորությունները

Այս միաժամանակյա ազդեցությունները ընդհանուր առմամբ նվազեցնում են կառավարման անվտանգության մեջ թույլատրելի սահմանները 40–60 %-ով մեկական վարումից համեմատ, որը դարձնում է նախապես մտածված բեռնավորման կառավարումը անհրաժեշտ, այլ ոչ թե ընտրովի:

Ավտոմեքենայի առագաստի արգելակման համակարգեր. համաժամանակեցում, արգելակման ճանապարհի երկարություն և հետին առանցքի ամրություն

Սուրջ և էլեկտրական արգելակներ. Իրական աշխարհում դանդաղեցման տարբերությունները և NHTSA-ի վավերացրած 32%-անոց կանգառի հեռավորության տատանումը

Սուրջ արգելակները աշխատում են հիդրավլիկ ճնշում ստեղծելով, երբ առաքման մեքենան իրականում հետ է սեղմվում մեքենայի վրա՝ դանդաղեցնելիս: Էլեկտրական արգելակների դեպքում ամեն ինչ շատ ավելի արագ է տեղի ունենում, քանի որ դրանք անմիջապես միանում են, երբ մեքենայի վարորդը սեղմում է արգելակման պեդալը, և դրանք ուղղակիորեն միացված են մեքենայի սեփական արգելակման համակարգին: Ըստ NHTSA-ի կատարած փորձարկումների՝ այս էլեկտրական համակարգերը կարող են 3500 ֆունտ քաշով և 60 մղոն/ժամ արագությամբ շարժվող առաքման մեքենաների կանգառի հեռավորությունը կրճատել մոտավորապես 32 %-ով: Դա տեղի է ունենում մասնավորապես այն պատճառով, որ սուրջ արգելակները միանալու համար ժամանակ են պահանջում և հիդրավլիկ շփման պատճառով մի մաս էներգիա են կորցնում: Էլեկտրական արգելակների մեկ այլ մեծ առավելություն դրանց ինտեգրված սենսորների շնորհիվ ավտոմատ կերպով կարգավորելու արգելակման ուժի հնարավորությունն է: Սա ապահովում է ավելի լավ արձագանք ինչպես բարձր, այնպես էլ ցածր արագությամբ շարժվելիս և անկախ այն բանից, թե ինչ տեսակի ճանապարհներով եք շարժվում:

Արգելակման դեսինխրոնիզացիայի ռիսկեր՝ հետին առանցքի բարձրացում, անիվների կասեցում և ղեկավարման վերահսկողության կորուստ

Երբ առագաստի արգելակները ճիշտ չեն համապատասխանում, ամբողջ քաշման համակարգը դառնում է անկայուն: Եթե առագաստի արգելակները չափից ուժեղ են, դրանք իրականում կարող են վեր բարձրացնել քաշող մեքենայի հետին առանցքը: Դա մոտավորապես 40 տոկոսով նվազեցնում է անվան շփման մակերեսը ճանապարհի մակերևույթի հետ, ինչը հեշտացնում է անվան արգելակման պրոցեսը՝ հատկապես թաց կամ սառույցով ծածկված ճանապարհների դեպքում: Մյուս կողմից՝ թույլ արգելակային համակարգերը նույնպես ստեղծում են լուրջ խնդիրներ: Առագաստները հա tendency ունեն կողմնային շեղվելու, ինչը մեծացնում է ջեքնայֆինգի (առագաստի և քաշող մեքենայի միջև անկյան արագ փոփոխության) վթարումների հավանականությունը: Ըստ SAE-ի վթարումների ուսումնասիրությունների՝ այդ դեպքերում վարորդները հաճախ մեկ կամ երկու վայրկյանում ամբողջովին կորցնում են ղեկավարման վերահսկողությունը: Այս խնդրին նպաստում են մի շարք գործոններ: Առաջինը՝ եթե քաշի բաշխումը ճիշտ չէ, հատկապես երբ առագաստի առաջային մասի քաշը գերազանցում է մոտավորապես 12 տոկոսը, դա լրացուցիչ լարվածություն է ստեղծում հետին արգելակների վրա: Երկրորդը՝ էլեկտրական միացումների խնդիրը, երբ համակարգի մեջ անցնող լարավորման համակարգի միջոցով հզորությունը կորչում է: Եվ մի չմոռանանք նաև այն դեպքերը, երբ արգելակների գեյնի (gain) սահմանափակումները չափից շատ են հարմարված թեթև առագաստների համար: Լավագույն լուծումը՝ ապահովել, որ առագաստի արգելակները դանդաղեն ճիշտ նույն արագությամբ, ինչպես քաշող մեքենան: Շատ փորձառու մեխանիկներ կասեն, որ այս համաժամանակյան աշխատանքը անհրաժեշտ է անվտանգ քաշման պայմանների համար:

Ավտոմեքենայի սարքավորումների ձգողականության դինամիկա. արագացման կորուստ, հզորության և քաշի հարաբերության վատացում և սեղմանային ռեակցիա

1500–3000 ֆունտ քաշով ավտոմեքենայի սարքավորումների պտտման մոմենտի պահանջի կորերը և դրանց ազդեցությունը անձնական օգտագործման մեքենաների շարժիչային համակարգերի վրա

Երբ քաշում եք այդ մեծ մեքենաների վագոնները, որոնց քաշը կազմում է 1500–3000 ֆունտ (680–1360 կգ), մեքենայի միջոցով հզորության փոխանցման եղանակում տեղի է ունենում մի հետաքրքիր երևույթ: Քաշի աճի հետ մեկտեղ շարժիչը պետք է զգալիորեն ավելի շատ պտտման մոմենտ ստանա՝ շարժվելու համար առաջ շարժվելու համար, ինչը նրան դուրս է բերում այն ռեժիմից, որտեղ այն ամենալավն է աշխատում: Օրինակ՝ միջին չափսի SUV-ի դեպքում 3000 ֆունտ (1360 կգ) քաշող վագոնի միացումը սովորաբար դանդաղեցնում է 0-ից 60 մղ/ժ (0-ից 97 կմ/ժ) արագացումը մոտավորապես 35–50 %-ով սովորականից: Ամբողջ հզորության և քաշի հարաբերակցությունը նույնպես խախտվում է, ուստի փոխանցման տուփերը հաճախ իջնում են ցածր աստիճանների և երկար են մնում սովորականից ավելի ցածր աստիճաններում: Վարորդները նկատում են, որ արագացման սեղմակը դառնում է «դանդաղ», քանի որ մեքենայի ներսում գտնվող համակարգչային համակարգը իրականում պաշտպանում է շարժաբանական համակարգի բաղադրիչները՝ այլ ուղղությամբ չտալով ամբողջական արագացման հզորությունը անմիջապես, հատկապես երբ փորձում են բարձրանալ բլուրներ կամ միանալ միջքաղաքային մայրուղիներին: Այս լրացուցիչ լարվածությունը ժամանակի ընթացքում վնասում է բաղադրիչները, ինչպես օրինակ՝ սայլակները, դիֆերենցիալային համակարգերը և տարբեր փոխանցման տուփի բաղադրիչները:

Ավտոմեքենայի սայլակի անվտանգության ռիսկեր. Օսցիլյացիա, անջատում և կառավարման կորուստ՝ սխալ կարգավորման պատճառով

Օսցիլյացիայի սկզբնավորման արագությունը՝ կախված սայլակի երկարությունից, բարձրությունից և բեռնվածքի ծանրության կենտրոնից՝ հաստատված SAE J2807 ստանդարտի համաձայն

Արագությունը, որի դեպքում վագոնները սկսում են տատանվել, իրականում բավականին կանխատեսելի է՝ հիմնված դրանց ձևի և ներսում բեռնված առարկաների դասավորության վրա: Երկար վագոնները (16 ֆուտից ավելի երկարությամբ ցանկացած վագոն) համեմատաբար շատ ավելի ցածր արագությունների դեպքում դառնում են անկայուն, քան փոքր վագոնները, քանի որ պտտվելիս դրանք ավելի մեծ մոմենտ են ստեղծում: Բեռնվածքի ծանրության կենտրոնը յուրաքանչյուր լրացուցիչ վեց դյույմով բարձրացնելիս կայունությունը նույնպես զգալիորեն նվազում է՝ ըստ այն արդյունաբերական փորձարկումների, որոնց վրա հիմնվում են բոլորը, 8–10 մղոն/ժամ սահմաններում: Երբ մարդիկ մեքենաների վրա մեկը մյուսի վրա են դասավորում ամենատեսական տրանսպորտային միջոցներ կամ ծանր սարքավորումներ տեղադրում են տանիքներին, դա ստեղծում է այդպիսի տատանվող շարժումներ, որոնք սովորական կայունացնող սարքերը չեն կարողանում վերահսկել, երբ մեքենաները հասնում են սովորական միջազգային մայրուղիների արագությանը: Ըստ նույն SAE-ի ստանդարտացված փորձարկումների՝ ընդհանուր քաշի մոտ երկու երրորդը անիվների դիրքից առաջ տեղադրելը իրականում ավելի երկար ժամանակ պահում է վագոնը ուղիղ դիրքում: Այս պարզ ճշգրտումը օգնում է կանխել ճանապարհորդությունների ընթացքում բոլորս այնքան վախեցած կողքից կողք տատանվելը:

Հաճախ տրամադրվող հարցեր

• Որքան է ավտոմեքենայի սայլակի համար առաջարկվող լեզվի քաշի տոկոսը:

  Ընդհանուր առմամբ, խորհուրդ է տրվում, որ սայլակի ընդհանուր քաշի 10–15 %-ը սեղմի հեծանամատյանի միացման կետի վրա՝ կայունությունը պահպանելու համար:

• Ինչպե՞ս են սայլակի դինամիկական գործոնները ազդում ձգող մեքենայի կառավարման վրա:

  Շրջանային, թեքման և պտտման շարժումների համատեղ ազդեցությունը կարող է նվազեցնել ընդհանուր կառավարման մեջ առկա անվտանգության մեջ թույլատրելի սահմանները 40–60 %-ով՝ համեմատած սայլակ չտանելու դեպքի հետ:

• Ինչու՞ են էլեկտրական արգելակները ավելի արդյունավետ, քան ճնշման արգելակները սայլակների համար:

  Էլեկտրական արգելակները ավելի արագ են միանում և կարող են ճշգրտել արգելակման ուժը՝ օգտագործելով ներդրված սենսորներ, ինչը նվազեցնում է կանգառի հեռավորությունը մոտավորապես 32 %-ով՝ համեմատած ճնշման արգելակների հետ:

• Ի՞նչ ռիսկեր են կապված արգելակների դեսինխրոնիզացիայի հետ:

  Արգելակների դեսինխրոնիզացիան կարող է հանգեցնել հետին առանցքի բարձրացման, անիվների արգելակման, ղեկավարման կորստի և ջեքնայֆինգի (սայլակի և մեքենայի միջև անկյան արագ փոփոխության) վթարումների հավանականության մեծացման:

• Ինչպե՞ս է ծանր սայլակներ տանելը ազդում շարժիչի և շարժաբանական համակարգի աշխատանքի վրա:

  Ծանր մեքենաների քաշումը մեծացնում է պտտման մոմենտի պահանջը, դանդաղեցնում արագացումը և հաճախակի ստիպում է փոխանցման տուփը իջեցնել փոքր աստիճաններ, ինչը ժամանակի ընթացքում ազդում է շարժիչ-փոխանցման համակարգի բաղադրիչների վրա:

• Ինչպես է առաջանում մեքենայի ճոճումը:

  Մեքենայի ճոճումը կարող է առաջանալ անճիշտ բեռնավորման բաշխման, մեքենայի չափազանց երկար լինելու կամ բարձրացված ծանրության կենտրոնի պատճառով, ինչը բացասաբար ազդում է կայունության վրա բարձր արագության դեպքում: