Вся электронная библиотека >>>

Содержание книги >>>

 

Автомобили

Книга самодеятельного конструктора автомобилей


Быт. Хозяйство. Строительство. Техника

 

Устройства для безопасности автомобиля

 

 

Автомобиль, созданный руками умельцев, вольется в общий транспортный поток. Из общего числа происшествий, происходящих с транспортными средствами, 80... 85% приходится на долю автомобилей. Об этом следует всегда помнить, работая над конструированием автомобиля. От безопасности каждого автомобиля зависит безопасность движения на дорогах в целом.

Автомобиль должен быть безопасным в любое время, при любой погоде, в любых дорожных ситуациях. Причем его безопасность должна сохраняться на протяжении всего времени эксплуатации, т. е. безопасность автомобиля прямо зависит от надежности его конструкции.

Безопасность автомобиля подразделяется на активную и пассивную. Под активной подразумевается свойство конструкции автомобиля предотвращать и снижать вероятность дорожно-транспортного происшествия. Она проявляется в тот период, когда водитель в состоянии изменить характер движения автомобиля. Под пассивной безопасностью подразумевают свойство конструкции автомобиля уменьшить тяжесть дорожно-транспортного происшествия. Она проявляется в тот период, когда водитель, несмотря на принятые меры, уже не может изменить характер движения автомобиля, чтобы предотвратить аварийную ситуацию.

Активная безопасность автомобиля обеспечивается рациональной его конструкцией, использованием так называемых анатомических сидений, соответствующих форме тела человека, с подголовниками, применением обогрева ветрового стекла и даже зеркала заднего вида, устройством на фарах стеклоочистителей, наличием на тормозах противоблокировочных устройств, а в кабине — противосолнечных козырьков, наличием в конструкции устройств для контроля скорости движения и работы отдель-

ных   агрегатов,   а   также   и   сигнализации   об   их   неисправной работе.

Пассивная безопасность обеспечивается конструкцией бампера, наличием в автомобиле ремней безопасности, приданием необходимой жесткости кабине и др. В технических требованиях к легковым самодельным автомобилям указывается, что при вагонной компоновке обязательна установка дуг безопасности диаметром не менее 50 мм и дополнительных энергопоглощающих буферов.

Чтобы обеспечить необходимую безопасность на дорогах, сконструированный автомобиль должен обладать определенной тяговой динамикой, которую можно улучшить уменьшением массы автомобиля, применением коробки передач с большим числом ступеней и с синхронизаторами, а также применением электромагнитного сцепления.

Улучшение тормозной динамики достигается применением противоблокировочных устройств и усилителей тормозного привода. Все это несколько усложняет и удорожает конструкцию, но значительно повышает безопасность автомобиля.

Хорошая управляемость автомобиля — еще один фактор, влияющий на безопасность движения. При плохой управляемости действительное направление движения автомобиля не совпадает с желаемым и требуются дополнительные управляющие воздействия водителя, что значительно увеличивает его нервно-психическое напряжение.

 


Очень важно при сборке автомобиля выбрать свободный ход рулевого колеса и усилие, которое требуется при его повороте. Большое усилие осложняет действия водителя по управлению и ухудшает управляемость автомобиля. Если рулевое управление без усилителя, предельное усилие на ободе рулевого колеса легковых автомобилей не должно превышать 140 Н, с усилителем 180 Н. Свободный ход рулевого колеса при приложении к нему усилия в 7,35 Н не должен быть более 10°.

Активная безопасность зависит и от цвета окраски кузова. Самыми безопасными являются оранжевый, желтый, красный и белый цвета. Важным также является хорошая видимость автомобиля в ночное время. Так, в свете фар ночью хорошо видны автомобили, у которых на бампер, номерной знак нанесена специальная краска  с включением  световозвращающих частей.

Для снижения напряжения зрения части, находящиеся постоянно в поле зрения водителя, необходимо окрашивать в темные тона с малым коэффициентом отражения. Улучшает активную безопасность продуманное расположение приборов на панели и достаточная обзорность с места водителя. Следует иметь в виду, что при аварии часто повреждаются рулевое колесо и рулевое управление, панель приборов, ветровое стекло и двери.

Как же все-таки обезопасить водителя, если наезд или столкновение   произошли?   Для  этого   используются   различные

приемы пассивной безопасности. Для смягчения удара, уменьшения инерционных нагрузок делают менее прочными переднюю и заднюю части автомобиля. Пространство же, где размещаются люди, защищают более жестким каркасом ( 93). У автомобилей рамной конструкции ослабляют лонжероны и поперечины, применяя, например, хрупкие материалы, которые в первую очередь деформируются или разрушаются при ударе.

При переднем расположении двигатель устанавливают на специальной рычажной подвеске для исключения его перемещения при ударе в салон. Поэтому при ударе двигатель опускается под пол кузова.

Большую опасность для водителя представляют жесткие рулевые валы. При встречных столкновениях картер рулевого управления вместе с рулевой колонкой смещается в сторону водителя. Тело водителя деформирует рулевое колесо и приходит в соприкосновение с его ступицей и рулевым валом. Поэтому для защиты водителя от травм ступицы рулевого колеса делаются большого диаметра и покрываются упругими оболочками. Энергию удара также поглощают мягкие накладки рулевого колеса и энергопоглощающие элементы  (сильфоны).

В автомобилях применяют так называемые безопасные рулевые валы. Конструкция их весьма разнообразна. Это могут быть рулевые валы с карданами. Помимо обеспечения пассивной безопасности такие валы позволяют водителю удобнее садиться и выходить из автомобиля, так как могут отклоняться в сторону. В рулевую колонку или рулевой вал встраиваются защитные элементы, поглощающие кинетическую энергию, а также разрушающиеся или деформирующиеся в результате больших нагрузок. Примером может служить рулевое управление автомобилей «Москвич» и ГАЗ-24 «Волга».

Энергопоглощающие элементы, соединяющие две части рулевой колонки, выполнены в виде или упругих пластин, или гофрированной сетки, или же с использованием стальных шариков, помещенных между внутренней и наружной телескопическими трубами. При перемещении труб вдоль оси такие шарики вдавливаются в их стенки.

Наиболее простым и эффективным средством, уберегающим людей от перемещения при столкновениях, являются ремни безопасности. По законодательству многих стран, в том числе и нашей, их установка на автомобилях обязательна.

Другим средством, ограничивающим перемещение людей в салоне при ударе, являются различные подушки безопасности. Они не стесняют человека, так как срабатывают только при ударе и предохраняют не только голову, но и верхнюю часть туловища. Однако они имеют свои недостатки: значительный шум при наполнении их газом, который может повредить барабанные перепонки, плохая защита при боковых ударах и опрокидывании автомобиля. Поэтому постоянно идет поиск новых, более надежных средств, ограничивающих перемещение человека при авариях. Были попытки применить для этих целей так называемые сетки безопасности.

Простейшим и надежным средством уменьшения травм при авариях является надёжное крепление сидений и их спинок, которое должно выдерживать многократную нагрузку. Регулирующие устройства сидений должны иметь автоматическую блокировку, выдерживающую продольную перегрузку до 20g.

Остановимся на других требованиях безопасности, которые самодеятельные конструкторы должны учитывать. Вокруг водителя и пассажиров в салоне обеспечивается защитная зона — жизненное пространство. В это пространство ( 94) при аварии не должны попадать детали конструкции автомобиля. Те же детали, что находятся в этом пространстве, должны иметь такую форму, чтобы уменьшить тяжесть телесных повреждений тела человека. Эти детали не должны иметь острых углов и выступающих частей, по возможности должны быть уплотнены и покрыты мягкой обивкой.

Те элементы управления, которые располагаются в зоне возможного удара, должны иметь головку площадью не менее 200 мм2 с радиусом закругления краев не менее 2,5 мм. Если же детали выступают над панелью более чем на 9,5 мм, они должны под действием горизонтального усилия 390 Н отсоединяться или утапливаться. Следует обратить внимание на прочность крепления упругой прокладки ветрового стекла и соответствие ее установленным требованиям. Требования безопасности касаются и дверных замков, которые должны оставаться в полностью закрытом положении и при действии на них инерционных нагрузок до 30g.

В   последнее   время   привлекает   внимание   самодеятельных

автостроителей конструкция безопасного бампера. Бампер при наездах и столкновениях в первую очередь обеспечивает внешнюю пассивную безопасность, но в то же время является элементом и внутренней пассивной безопасности, так как поглощает большую часть кинетической энергии при ударе.

По типу упругого элемента безопасные бамперы подразделяются на механические, гидравлические, пневматические и комбинированные. На  95, а представлена схема устройства механического бампера с амортизирующим элементом, работающим на сжатие. Здесь энергопоглощающий элемент выполнен из упругого материала в виде конуса. При ударе эластичный элемент вдавливается внутрь конуса и, сжимаясь, поглощает энергию удара. Упругий элемент бампера (вулканизированная резина) может работать на сдвиг ( 95, б). Элементы, работающие на сдвиг, удобны еще и тем, что их жесткость не зависит от направления перемещения бампера.

В гидравлических и пневматических бамперах, энергия удара поглощается при сжатии газа или перетекании жидкости через дросселирующее устройство. В качестве жидкости используются

внутренняя полость которой частично заполнена антифризом. При столкновении сначала деформируется упругий бампер, который сжимает жидкость и воздушную подушку. Под дейстием давления из небольших отверстий, имеющихся в оболочке, выталкиваются пробки и выжимается жидкость. Тем самым корпус автомобиля защищается от повреждений.

Другой вариант бампера показан на  96, б. Здесь в оболочке бампера нет наружных отверстий. Внутренняя полость гибкой оболочки заполнена антифризом и сообщается через специальную трубку с сильфоном, внутри которого помещена пружина. Пружина удерживает сильфон в сжатом состоянии. Энергия удара в таком бампере гасится за счет протекания жидкости через небольшое отверстие в трубке и преодолении силы пружины сильфона. Преимущество второго варианта в том, что жидкость находится все время в замкнутом объеме.

На  97 показан пневматический бампер без жидкости. Он состоит из двух рукавов, уложенных в выемке каркаса из алюминиевого сплава. С другой стороны каркаса в выемке кузова размещается опорный рукав, внутренняя полость которого через небольшое отверстие сообщается с полостью каркаса. При ударе о бампер давление в опорном рукаве повышается и воздух через отверстия поступает в корпус каркаса.

В США запатентована другая конструкция безопасного бампера. Между кузовом и наружной поверхностью бампера расположены четыре камеры из эластичных материалов. Две из них постоянно заполнены воздухом, а расположенные между ними и бампером две другие камеры заполняются воздухом только при торможении. Воздух нагнетается компрессором. При заполнении воздухом двух передних камер бампер, концы которого связаны со специальными штангами, выдвигается вперед до полного наполнения подушек. На штангах имеются кольцевые выступы, в которые упираются пружины. Назначение последних смягчить удар, если подушки потеряют герметичность.

В прил. 2 приведены нормативные документы по обеспечению безопасности автомобилей.

 

 «Книга самодеятельного конструктора автомобилей»        Следующая страница >>>

 

Смотрите также:

 

Автомобиль за 100 лет  История автомобиля  Легковые автомобили История техники  Ремонт легковых автомобилей Советы, ремонт автомобиля  Ремонт автомобиля  Ремонт автомобиля ГАЗ-24 «ВОЛГА»  Автомобиль МАЗ 5335 и его модификации  Практикум по диагностированию автомобилей  Диагностирование электрооборудования автомобилей  Грузовые автомобили ЗИЛ  Строительные машины  Строительные машины и их эксплуатация