KURZUS: Közlekedéstechnika II.

MODUL: 6. Közúti járművek dinamikája

6.4 Jármű haladása egyenes és íves pályán

|  | 6.4 Jármű haladása egyenes és íves pályán
| Tevékenység: Olvassa el a jegyzet VIII. fejezetének 32-35. és 37-45. oldalán található tananyagot. A szöveg tanulmányozása közben az alábbiakra figyeljen: - Fogalmazza meg, miért kisebb a kanyarban kifejthető fékezőerő az egyenes haladáskor kifejthetőnél. - Elemezze a 21. ábrát. A görbe egyes részeihez párosítsa az útfelület jellemzőit. Fogalmazza meg, mikor a legnagyobb a jármű megcsúszásának veszélye. - Tanulja meg, milyen tényezőktől és hogyan függ a jármű kicsúszási és kiborulási határsebessége. - Jegyezze meg, hogy az átlagos felépítésű járművek esetén melyik határsebesség nagyobb. - Tanulja meg, mit jelent a megállási látótávolság, és milyen távolságokra bontható. - Tanulja meg, mit jelent a reakcióidő és a műszaki fékút. Követelmények: Ön akkor sajátította el megfelelően a tananyagot, ha - Felsorolásból ki tudja választani, miért kisebb a kanyarban kifejthető fékezőerő az egyenes haladáskor kifejthetőnél. - A porlepte útfelület különböző időjárási viszonyok közötti tapadási tényezőjét ábrázoló görbe egyes részeihez párosítani tudja az útfelület jellemzőit. - Felsorolásból ki tudja választani, milyen tényezőktől függ a jármű kicsúszási és kiborulási határsebessége. - Adott tényezőről el tudja dönteni, hogy attól milyen módon függ a kicsúszási és kiborulási határsebesség. - El tudja dönteni, hogy átlagos felépítésű járművek esetén a kicsúszási, vagy a kiborulási határsebesség a nagyobb. - A megállási látótávolságra, illetve annak részeire vonatkozó állításokról el tudja dönteni, hogy azok igazak vagy hamisak.
| A tananyag összefoglalása
| A tapadási erő szerepe haladáskor
| A gumiabroncs és az út között ható tapadási erő úgy számítható, hogy a tapadási tényezőt szorozzuk a felületeket összenyomó erővel. A tapadási erő ( F ϕ ) tehát az alábbi képlettel határozható meg: F ϕ = ϕ ∗ G , ahol ϕ a tapadási tényező, G pedig a jármű tömegéből származó nehézségi erő.
| Ha a jármű kerekeire ható erők eredője F ϕ -nél nagyobb, akkora a tapadás megszűnik, a jármű megcsúszik és irányíthatatlanná válik. A jármű megcsúszása fékezéskor, gyorsításkor, vagy ívmenetben (kanyarban) fordulhat elő. Ha a jármű egyenes vonalban haladva fékez, vagy gyorsít, akkor kerekeire a fékezőerő (FF), vagy vonóerő hat. Vizsgáljuk a továbbiakban csak a fékezés esetét (gyorsításkor hasonló a helyzet.) Egyenes vonalú haladáskor a fékező erőnek kisebbnek kell lennie, mint a tapadási erő, mert egyébként a jármű megcsúszik. A kanyarban fékező járműre a fékerőn kívül a körmozgásból származó centrifugális erő is hat. (1. ábra.)
A jelölések magyarázata: FF: fékerő FC: centrifugális erő R: a pályaív sugara |
Kanyarban fékező járműre ható erők
1. ábra
| Ebben az esetben a fékerő és a centrifugális erő eredőjének kisebbnek kell lennie, mint a tapadóerő, egyébként a jármű megcsúszik. Ha arra törekszünk, hogy a jármű ne csússzon meg, akkor a fékerő kanyarodáskor csak kisebb lehet, mint egyenes vonalú haladáskor, mivel kanyarban a fékerőhöz még a centrifugális erő is hozzáadódik.

|  | Kicsúszási határsebesség vízszintes pálya esetén
| Vizsgáljuk meg azt az esetet, amikor a jármű fékezés nélkül halad R sugarú íves pályán. Ekkor a kerekek és az út között ható tapadóerő, illetve a centrifugális erő hat a járműre. (2. ábra.)
A képen hátulnézetben ábrázolt jármű balra kanyarodik. |
Kanyarodó járműre ható erők
2. ábra
| A kicsúszás határhelyzetében a kicsúszást gátló tapadóerő és a centrifugális erő egyenlő egymással. F ϕ = F C . Mivel F ϕ = ϕ ∗ G = ϕ ∗ m ∗ g és F c = m ∗ v 2 R ezért a határhelyzetben ϕ ∗ m ∗ g = m ∗ v 2 R . Az egyenletet m-mel egyszerűsítve az alábbi összefüggést kapjuk: ϕ ∗ g = v 2 R
| R-rel szorozva, majd mindkét oldalból gyököt vonva v-re az alábbi összefüggést kapjuk: R ∗ g ∗ ϕ = v . Ez az érték az úgynevezett kicsúszási határsebesség. Ha a jármű adott tapadási tényező és adott kanyarodási sugár mellett ennél gyorsabban halad, akkor megcsúszik.
| Kicsúszási határsebesség döntött pályán
| A kicsúszási határsebesség értéke megnövelhető, ha a pályát az ív középpontja felé megdöntik (3. ábra):
A képen hátulnézetben ábrázolt jármű balra kanyarodik. |
Kanyarodó járműre ható erők döntött pályán
3. ábra

|  | A járműre ható erőket felbontottuk a lejtővel párhuzamos, és arra merőleges összetevőkre. Az Fc lejtőre merőleges komponensét elhanyagoljuk, mert kis szögek esetén értéke nagyon kicsi a többi erőhöz képest. A felületeket összenyomó erő így G ∗ cos α lesz. A tapadási erő ekkor F ϕ = ϕ ∗ G ∗ cos α = ϕ ∗ m ∗ g ∗ cos α képlettel számítható.
| A centrifugális erő lejtőirányú komponense (FCL): F C ∗ cos α = m ∗ v 2 R ∗ cos α képlettel határozható meg. A nehézségi erő lejtőirányú összetevője GL (amely a G ∗ sin α képlettel számítható)a tapadási erővel megegyező értelmű, így gátolja a jármű kicsúszását. Határhelyzetben a kicsúszást gátló erők egyensúlyban vannak a kicsúszást segítő erővel: F ϕ + G L = F CL
| Az egyenletbe behelyettesítve az egyes erők számítási módját, az alábbiakat kapjuk: ϕ ∗ m ∗ g ∗ cos α + m ∗ g ∗ sin α = m ∗ v 2 R ∗ cos α Az egyenletet m-mel egyszerűsítve: ϕ ∗ g ∗ cos α + g ∗ sin α = v 2 R ∗ cos α
| Mindkét oldalt cos α -val osztva (figyelembe véve, hogy sin α cos α = tg α ): ϕ ∗ g + g ∗ tg α = v 2 R
| R-rel szorozva, és g-t kiemelve: R ∗ g ( ϕ + tg α ) = v 2 Gyökvonás után a R ∗ g ∗ ( ϕ + tg α ) = v képletet kapjuk. Összehasonlítva ezt a vízszintes pálya esetén kapott R ∗ g ∗ ϕ = v képlettel, látható a pálya döntésének hatása.

|  | Ellenőrző kérdések
| 1. Miért kisebb a kanyarban kifejthető fékezőerő az egyenes haladáskor kifejthetőnél?
| Azért, mert kanyarban a fékerőhöz a centrifugális erő is hozzáadódik.
| Azért, mert a kanyarodó kerekekre kisebb tapadóerő hat, mint az egyenesen haladókra.
| Azért, mert kanyarban a kormányzott kerekekre nem hat olyan hatékonyan a jármű fékje, mit az egyenesen haladókra.
| 2. A fenti ábra a porral lepett útburkolat tapadási viszonyait mutatja be esős idő esetén. Hányas szám jelzi a görbén az eső kezdetére jellemző állapotot?
| 1
| 2
| 3
| 4
| 5
| 3. Melyik eseményhez társítható a fenti ábra 4-es számmal jelölt pontja?
| Az eső kezdetéhez.
| Az eső megszűnéséhez.
| Ahhoz, amikor az eső már éppen lemosta a porréteget az útról.
| Ahhoz, amikor az útfelülelet már a száradás fázisában van.
| 4. Jelölje meg az alábbi tényezők közül azokat, amelyektől függ a kicsúszási határsebesség!
| Tapadási tényező.
| Jármű tömege.
| A jármű súlypontjának magassága.
| A jármű tengelytávolsága.
| A pályaív sugara.
| 5. Jelölje meg az alábbi tényezők közül azokat, amelyektől függ a kiborulási határsebesség!
| Tapadási tényező.
| Jármű tömege.
| A jármű súlypontjának magassága.
| A jármű tengelytávolsága.
| A pályaív sugara.
| 6. Döntse el, hogy az alábbi állítás igaz vagy hamis!
Átlagos felépítésű járművek esetén a kicsúszási határsebesség kisebb, mint a kiborulási határsebesség. |
| 7. Döntse el, hogy az alábbi állítás igaz vagy hamis!
Ha a jármű súlypontja magasabbra kerül, akkor csökken a kiborulási határsebesség (azaz a jármű kisebb sebességgel is kiborul a kanyarban). |
| 8. Döntse el, hogy az alábbi állítás igaz vagy hamis!
A megállási látótávolság a fékezés megkezdésétől a megállásig megtett út. |
| 9. Döntse el, hogy az alábbi állítás igaz vagy hamis!
A műszaki fékút kisebb, mint a megállási látótávolság. |