Наезд на неподвижное препятствие

Наезд автомобиля на неподвижное абсолютно жесткое препятствие может сопровождаться центральным или внецентренным ударом. При центральном ударе нормаль NN к. поверхностям препятствия и автомобиля в точке их первоначального контакта проходит через центр тяжести С автомобиля (рис. 7.2).

Если масса и жесткость неподвижного препятствия достаточно велики, а разрушение его вследствие наезда незначительно (стена дома, опора моста, мачта линии высоковольтной электропередачи), то можно считать и-г=и'2==0. Тогда из формулы (7.1) и\=— о^/Луд. Знак «минус» указывает на изменение направления скорости при отскоке тела от препятствия.

До наезда на препятствие автомобиль может двигаться равномерно или замедленно. Если появление препятствия в поле зрения водителя было неожиданным вследствие плохой видимости или если водитель не мог (не сумел) своевременно затормозить, то скорость автомобиля оста­ется примерно неизменной до момента наезда. Возможны также случаи, когда водитель успевает отреагировать на появление препятствия и нажать на тормозную педаль. Однако ввиду высокой скорости автомобиля, небольшого расстояния видимости или недостаточной эффективности тормозной системы скорость не удается погасить до нуля и автомобиль ударяется о препятствие в заторможенном состоянии.

Рис. 7.2. Центральный удар

Если скорость автомобиля до удара была сравнительно невелика и повреждения его в результате наезда незна­чительны, то после наезда автомобиль откатывается от препятствия свободно. Если скорость была сравнительно большой, то при ударе возможно смещение двигателя и коробки передачи назад. Это вызывает заклинивание карданной передачи, вследствие чего блокируются задние колеса. К передним колесам после наезда на препятствие обычно прижаты смятые крылья, брызговики, бампер и другие детали, поэтому передние колеса также утрачивают возможность вращаться. В результате автомобиль, дви­гавшийся до наезда с большой скоростью, перемещается назад, как правило, с блокированными колесами. Если в период, предшествовавший удару, водитель успел приме­нить экстренное торможение, то после удара автомобиль может двигаться только «юзом», так как за весьма корот­кое время тормозная система не может разблокировать колеса, даже если нога водителя соскользнет с педали.

На рис. 7.3 показано изменение параметров движения автомобиля при наезде его на неподвижное твердое препятствие в соответствии с теорией удара. Перед наез­дом автомобиль движется с постоянной скоростью и\. В момент контакта с препятствием скорость автомобиля мгновенно падает от у\ до у'\, меняя знак на обратный. Со скоростью у'\ автомобиль откатывается от препятствия и останавливается под действием сил сопротивления. Таким образом, к двум фазам удара, рассмотренным выше, добавляется третья фаза — откатывание или «от­скок» от препятствия.

График на рис. 7.3, построенный в соответствии с приведенными выше определениями удара, имеет мало об­щего с действительным характером процесса. С помощью современной аппаратуры, с большой точностью фиксирую­щей быстропротекающие явления, установлено, что про­цесс удара автомобилей весьма сложен. Различные дета­ли автомобиля имеют при ударе разные скорости и пере­мещения и даже его центр тяжести меняет свое положение вследствие деформации деталей и смещения узлов и агрегатов. Поэтому при испытаниях автомобиля определяют перемещение и скорость детали, не дефор­мирующейся в процессе удара (например, заднего крыла или заднего бампера), характеризуя тем самым движе­нием автомобиля в целом.

Рис. 7.3. Изменение скорости ав­томобиля при наезде на непо­движное препятствие

Рис. 7.4. Схема наезда автомо-биля на препятствие

Процесс наезда на неподвижное препятствие иллю­стрирует рис. 7.4. В начальный момент контакта с препят­ствием (рис. 7.4, а) общая длина автомобиля /-а. В резуль­тате смятия передней части автомобиль сближается с препятствием, двигаясь замедленно. В момент остановки деформация достигает максимума и составляет а) (рис. 7.4, б). Затем детали, сжатые при ударе, частично распрямляются под действием сил упругости, и автомо­биль начинает двигаться ускоренно в обратном направ­лении. В момент отделения от препятствия длина авто­мобиля На (рис. 7.4, в). После отделения от препятствия автомобиль, двигаясь замедленно, откатывается на рас­стояние 5пн (рис. 7.4, г).

Разность размеров ^а—^Л характеризует остаточ­ную деформацию Лз, а разность а)—Лз представляет собой упругую деформацию Лг.

Коэффициентом упругости автомобиля называют отно­шение максимальной деформации и остаточной: /<упр==

==А,/Лз.

Рассмотрим движение автомобиля в различных фазах наезда на примере упрощенной модели (рис. 7.5). Авто­мобиль представим в виде недеформируемого тела с мас­сой т. Совокупность всех сил, приложенных к автомобилю в процессе взаимодействия с препятствием, заменим тремя равнодействующими:

силой Рпр, прямо пропорциональной перемещению, изображаемой в виде условной пружины с постоянным коэффициентом жесткости;

силой Рвт, прямо пропорциональной скорости переме­щения (силой вязкого трения), представленной в виде жидкостного амортизатора;

постоянной силой (например, силой сухого тре­ния) Рст.

Параметры, относящиеся к первой фазе удара — сближению автомобиля с препятствием, обозначим индек­сом 1. Тогда

Рау\=К\Х\; Р,т1=^1^1; Рст1==СОП31,

где К\ — постоянный коэффициент жесткости пружины; р,| — постоянный коэффициент вязкого трения; х\ — переме­щение недеформируемой точки тела, например, центра тяжести автомобиля; х\ — скорость той же точки.

Изменение положения центра тяжести автомобиля, вызванное относительным перемещением отдельных дета­лей при ударе, их сплющиванием и уменьшением продоль­ного габарита автомобиля, не учитываем.

Дифференциальное уравнение движения такой сис­темы:

(7.3)

Т)		Кг У\Лг-
Х -*г^^ т	^7.
'^,	ЕаШ
////^/л///у//////////////////
<	'Ог

Рис. 7.5. Модель наезда автомобиля на неподвижное препятствие:

Дата добавления: 2015-10-16