CC BY
133
УДК 629.33.017
ПУТИ ПОВЫШЕНИЯ УСТОЙЧИВОСТИ МОТОЦИКЛА
Е. С. Варламова, В. В. Гаевский, И. М. Князев
Аннотация. Проведен анализ факторов влияющих на безопасность мотоцикла. Рассмотрены типовые режимы эксплуатации и выявлены причины потери устойчивости. Приведены показатели устойчивости мотоцикла при разгоне, торможении и движении по кривой. Предложены направления по обеспечению устойчивости мотоцикла при низких скоростях, на остановках и стоянке.
Ключевые слова: устойчивость,
опрокидывание, остановка, стоянка.
Введение
Популярность мотоциклов растет с каждым годом из-за их мобильности, компактности и экономичности в сочетании с высокими тягово-скоростными свойствами. В условиях крупных городов это позволяет двигаться в пробках и облегчает парковку.
К сожалению, статистика аварийности показывает [1], что мотоцикл является наиболее опасным транспортным средством. Это обусловлено следующими факторами:
Человеческий фактор. А именно, низкий уровень подготовки водителей мотоциклов, так как для получения прав управления мотоциклом предусмотрен минимальный курс вождения. Кроме того, водители мотоциклов теряют навыки управления из-за длинного периода отсутствия вождения в зимнее время. Право управления мотоциклом у нас в стране можно получить с 16 лет, тогда как в европейских странах с высоким уровнем безопасности движения возрастной ценз гораздо выше. Например, в Германии право управления мотоциклом с максимальной скоростью выше 60 км/ч можно получить с 21 года, а мотоциклом с двигателем мощностью выше 25 кВт с 25 лет при наличии водительского стажа не менее 2 лет.
Пассивная безопасность мотоцикла -способность транспортного средства уменьшать тяжесть последствий при ДТП. Мотоцикл является бескузовным транспортным средством, у которого отсутствует внешний защитный каркас, такой как кузов или кабина у автомобиля. Это приводит с одной стороны к снижению веса, упрощению конструкции, уменьшению габаритов, с другой стороны к полной незащищенности водителя и пассажира при ДТП.
Низкая устойчивость. Мотоцикл является одноколейным транспортным средством, то есть имеет одну колею для движения и только две точки опоры. Это дает компактные размеры, малую лобовую
одноколейное транспортное средство,
площадь и низкое сопротивление воздуха, а так же низкое сопротивление качению колес и хорошую управляемость. Кроме того, у мотоцикла короткая база и высокий центр масс. Все это делает его практически неустойчивым на месте и при низких скоростях движения, а так же склонным к опрокидыванию и заносу под действием внешних сил при разгоне, торможении и на поворотах.
Таким образом, для повышения безопасности мотоцикла с позиции человеческого фактора необходимо совершенствовать обучение вождению мотоцикла и повышать возрастной ценз при выдаче прав на управление. Для обеспечения пассивной безопасности ведутся разработки одноколейных транспортных средств с кузовом, который снизит тяжесть последствий при ДТП и обеспечит защиту водителя и пассажира от внешних факторов.
Целью данной работы является повышение безопасности движения путем обеспечения устойчивости мотоцикла.
Основная часть
Потеря устойчивости мотоцикла выражается либо в отрыве колеса от поверхности дороги, либо в скольжении колеса по поверхности. В контексте данной работы не рассматривается преднамеренное движение мотоцикла на одном колесе.Для анализа устойчивости мотоцикла рассмотрим его типовые режимы эксплуатации и причины потери устойчивости:
1. Равномерное прямолинейное движение. Характеризуется высокой устойчивостью, которая обеспечивается гироскопическим эффектом вращающихся колес.
2. Прямолинейное движение с ускорением. Возможен отрыв переднего колеса и опрокидывание назад относительно точки С, если опрокидывающий момент Mмah больше стабилизирующего момента MмgB (рис. 1.).
В этом случае для предотвращения опрокидывания необходимо путем ограничения силы тяги ограничивать ускорение мотоцикла:
Muah <MugB .
Тогда
B
a < g — h '
3. Торможение. Возможен отрыв заднего колеса и опрокидывание вперед относительно точки С, если опрокидывающий момент MJh больше стабилизирующего момента МмдА (рис. 2.). Для сохранения устойчивости необходимо путем дозирования тормозной силы ограничивать замедление мотоцикла:
MuJh < MugA .
г A
То есть J < g h .
4. Движение по кривой. Возможно опрокидывание если момент создаваемый центробежной силой Рц выше или ниже стабилизирующего момента от веса мотоцикла GM (рис. 3а).
Чтобы сохранить устойчивость мотоцикла, эти моменты должны быть равны:
P4h sin в = GMh cos в .
где центробежная сила
рц =
G V
wMy M gr
где УМ - линейная скорость мотоциклам -радиус кривой траектории движения.
Получим критическую скорость начала опрокидывания мотоцикла при заданном угле наклона в:
Vo =
' M
gr
tgP
Кроме того, при низком сцеплении движение по кривой может привести к скольжению мотоцикла. Чтобы этого не произошло, реакция опоры на центробежную силу должна быть меньше силы сцепления (рис. 3б):
Рис. 1. Схема сил действующих при разгоне мотоцикла: Мм - полная масса мотоцикла; а - ускорение; h и В - координаты центра масс
Рис. 2. Схема сил действующих при торможении
мотоцикла: Мм - полная масса мотоцикла; J - замедление; h и А - координаты центра масс
Gm
б)
Рис. 3. Схема сил действующих при движении по кривой для процессов опрокидывания (а) и заноса (б)
обеспечения на стоянке и центральная
Если RY = Рц, а Rz = GM получим критическую скорость соответствующую началу заноса мотоцикла:
УМ =-¡<РЖ ,
где фу - коэффициент сцепления в поперечном направлении.
5. Движение с низкой скоростью. Любое нарушение равновесия и отклонение от вертикального положения создает опрокидывающий момент и часто приводит к падению мотоцикла. Стабилизирующий момент при этом отсутствует. Водитель вынужден компенсировать опрокидывающий момент смещением центра масс мотоцикла за счет поворотов руля (движение «змейкой») и смещением своего тела, что не всегда возможно в стесненных условиях.
6 Остановка. Водитель старается удержать мотоцикл в вертикальном положении. Небольшое отклонение мотоцикла от вертикали приводит к значительному опрокидывающему моменту и требует большого усилия для удержания мотоцикла [2]
7. Стоянка. Для устойчивости мотоцикла используются боковой упор подставка. Наличие поперечного уклона поверхности в сочетании с ветровой нагрузкой может привести к падению мотоцикла. Часто падение мотоцикла на стоянке происходит из-за погружения бокового упора или центральной подставки в дорожное покрытие. Продольный уклон поверхности дороги может вызывать съезд мотоцикла с центральной подставки и дальнейшее его падение.
Заключение
1. Таким образом, задача обеспечения устойчивости мотоцикла при разгоне и торможении может быть решена установкой на мотоцикл устройства ограничения ускорения и замедления и антиблокировочной системы.
2. На режимах движения по криволинейной траектории устойчивость мотоцикла может быть достигнута применением автоматической системы стабилизации, которая при несоответствии скорости мотоцикла радиусу кривой и условиям сцепления будет корректировать линейную скорость движения.
3. Для обеспечения устойчивости мотоцикла на низких скоростях, при остановках и на стоянке перспективным направлением является применение
различных опорных устройств. Необходимо отметить, что первый мотоцикл Г.Даймлера (рис. 4.) был оснащен боковыми поддерживающими колесами и являлся по сути трехколейным [3].
4. Для проектирования поддерживающих устройств необходимо разработать математическую модель мотоцикла, позволяющую определять показатели устойчивости в зависимости от параметров масс мотоцикла, его геометрических размеров, характеристик опорной поверхности, и внешних воздействий.
Рис. 4. Первый мотоцикл Г. Даймлера Библиографический список
1. Госавтоинспекция МВД России. Статистика. - 2012 [Электронный ресурс]. URL: http://www. gibdd.ru/stat/
2. Варламова Е. С. Повышение устойчивости одноколейных транспортных средств при остановках и на стоянке / Варламова Е. С., Князев И. М., Гаевский В. В. // Материалы международного конгресса ФГБОУ ВПО «СибАДИ». - 2013. - Книга 3. - С. 194 - 197
3. Браун Роланд. Мотоциклы: энциклопедия / Пер. с англ. Л. Я. Гальнерштейна. - М.: ООО «Издательство «Росмен-Пресс», 2003 - 256 с.
ENSURING THE SUSTAINABILITY OF MOTORCYCLE
E. S. Varlamova, V. V. Gajewski, I. M. Knyazev
The factors affecting the safety of the motorcycle. Ponsiders typical modes of operation and the causes of instability. The indexes of stability of the motorcycle during acceleration, braking and driving on the curve. The directions to ensure the sustainability of the motorcycle at low speeds, at stops and parking lot.
Keywords: sustainability, rollover, stop, Park.
an one-track vehicle
Bibliographic list
1. Traffic police of Ministry of internal Affairs of Russia. Statistics. - 2012 [Electronic resource]. URL: http://www. gibdd.ru/stat/
2. Varlamova E. S. Improving the sustainability of single-track vehicles at stops and parked / Varlamova E. S., Knyazev I. M., Gajewski V. V. // Proceedings of the International Pongress of the "SibADI", 2013. Book 3. - P. 194 - 197
3. Brown Roland. Motorcycles: ENPYPLOPAEDIA / tran. from English. L. Y. Galnershteyn. - M: LLP «Publishing house «Rosmen-Press», 2003 - 256 p.
Варламова Евгения Сергеевна - аспирант Сибирской государственной автомобильно-дорожной академии (СибАДИ). Основное направление научных исследований -совершенствование эксплуатационных свойств
АТС. Имеет 2 опубликованные работы. е-mail:[email protected]
Гаевский Виталий Валентинович - кандидат технических наук, доцент Московского автомобильно-дорожного государственного
технического университета. Основное направление научных исследований - повышение эксплуатационных свойств одноколейных транспортных средств. Имеет 34 опубликованные работы.
Князев Игорь Михайлович - кандидат технических наук, доцент Сибирской государственной автомобильно-дорожной
академии (СибАДИ). Основное направление научных исследований - совершенствование
эксплуатационных свойств аТс. Имеет 56 опубликованных работ.
УДК 625.76.08
СОВЕРШЕНСТВОВАНИЕ СИСТЕМЫ ИЗМЕРЕНИЯ НАРАБОТКИ СТРОИТЕЛЬНЫХ И ДОРОЖНЫХ МАШИН
В. Н. Иванов, Р. Ф. Салихов, Т. М. Чудова
Аннотация. Статья посвящена повышению точности определения периодичности проведения технического обслуживания и ремонта строительных и дорожных машин, на примере бульдозеров. Одной из основных причин приводящих к значительной дисперсии периодичности проводимых технических обслуживаний и ремонтов строительных, дорожных машин является использование показателей наработки учитывающих только лишь продолжительность использования техники, но не отражающих степень их загрузки, либо учитывают их с большой погрешностью. Предлагаемый авторами показатель - величина затраченной энергии лишён этих недостатков, а его использование позволяет сократить избыточное количество технических обслуживаний и ремонтов в несколько раз.
Ключевые слова: Затраченная энергия, наработка, объём выполненных работ, периодичность технического обслуживания и ремонта, работомер, расход топлива, степень загрузки силовой установки, строительные и дорожные машины.
Введение
Одним из актуальных вопросов, связанных с организацией технической эксплуатации строительных, дорожных машин (СДМ) является определение целесообразного момента вывода техники из эксплуатации для восстановления исправного технического состояния и производительности. Разработке данного вопроса посвящено значительное количество работ, в том числе, с использованием критерия, учитывающего затраты на проведение технического обслуживания, ремонта и от падения производительности с увеличением наработки СДМ [1]. Большой разброс возможных значений ресурса одноименных узлов и агрегатов приводит к значительной дисперсии периодичности
проведения технического обслуживания и ремонта (ТО и Р), что, в свою очередь, вынуждает проводить лишние диагностические операции, связанные с контролем технического состояния СДМ, преждевременной заменой эксплуатационных жидкостей и расходных материалов, комплектующих, повышает простои техники. Одной из основных причин приводящих к значительной дисперсии рациональной периодичности ТО и Р СДМ является использование показателей наработки учитывающих только лишь продолжительность использования техники, но не отражающих степень их загрузки, либо учитывают их с большой погрешностью.
Таким образом, для совершенствования системы измерения наработки необходима разработка нового показателя и устройства
