Сафиуллин Автомобили Ч2 10

Министерство образования и науки Российской Федерации

Санкт-Петербургский государственный архитектурно-строительный университет

Р. Н. Сафиуллин, А. Г. Башкардин

АВТОМОБИЛИ

Часть 2

ЭКСПЛУАТАЦИОННЫЕ СВОЙСТВА

Учебное пособие

Санкт-Петербург

2010

1

УДК 629.33 ББК 29.33-01

Рецензенты:

А. Э. Горев, д-р экон. наук, проф. (ОПУиБАТ); О. В. Гладков, канд. техн. наук, проф. (С3ГТУ).

Сафиуллин, Р. Н.

Автомобили. Эксплуатационные свойства: учеб. пособие. Ч. 2 / Р. Н. Сафиуллин, А. Г. Башкардин; СПбГАСУ. – СПб., 2010. – 244 с.

ISBN 978-5-9227-0259-1

Описаны эксплуатационные свойства АТС, теоретическое и экспериментальное определение показателей эксплуатационных свойств, рассмотрены основные факторы, влияющие на показатели эксплуатационных свойств АТС в реальных условиях эксплуатации.

Пособие написано в соответствии с рабочей программой курса «Автомобили», изучаемой студентами направления подготовки специалистов по специальности 190700 – организация перевозок и управления на транспорте.

Может использоваться студентами других автомобильных специальностей и инженерно-техническими работниками, занимающимися эксплуатацией АТС.

Рекомендовано Редакционно-издательским советом СПбГАСУ в качестве учебного пособия.

ISBN 978-5-9227-0259-1 © Р. Н. Сафиуллин, А. Г. Башкардин, 2010 © Санкт-Петербургский государственный

архитектурно-строительный университет, 2010

2

Оглавление

Введение.....................................................................................................................	5
Глава 1. Содержание курса «Эксплуатационные
свойства автомобиля»......................................................................	7
1.1. Основные эксплуатационные свойства автомобиля, изучаемые
в данном курсе.................................................................................................	7
1.2. Условия эксплуатации автомобилей..........................................................	10
1.3. Развитие теории эксплуатационных свойств автомобиля.......................	13
Глава 2. СКОРОСТНЫЕ СВОЙСТВА (ТЯГОВАЯ ДИНАМИКА)
АВТОМОБИЛЯ.............................................................................................	14
2.1. Общие положения........................................................................................	14
2.2. Оценочные параметры скоростных свойств.............................................	15
2.3. Силы, действующие на автомобиль...........................................................	18
2.4. Кинематика и динамика автомобильного колеса......................................	28
2.5. Силы и мощности сопротивления движению автомобиля .....................	43
2.6. Уравнение движения автомобиля...............................................................	48
2.7. Графические способы решения уравнения силового баланса
автомобиля.....................................................................................................	50
2.8. Приемистость автомобиля..........................................................................	60
2.9. Определение нормальных реакций, действующих на колеса
передней и задней осей при разгоне автомобиля.......................................	66
2.10. Мощностной баланс. График мощностного баланса.............................	68
Глава 3. ТОРМОЗНЫЕ СВОЙСТВА АВТОМОБИЛЯ........................................	73
3.1. Общие положения........................................................................................	73

3.2. Показатели, измерители и нормативы тормозных свойств автомобиля.75

3.3. Уравнение движения автомобиля при торможении.................................	81
Глава 4. ТОПЛИВНАЯ ЭКОНОМИЧНОСТЬ АВТОМОБИЛЯ........................	101
4.1. Общие положения......................................................................................	101
4.2. Основные понятия и определения...........................................................	104
4.3. Измерители и показатели топливной экономичности. Нормы
расхода топлива...........................................................................................	106
4.4. Влияние конструктивных и эксплуатационных факторов на топливную
экономичность автомобиля........................................................................................	112
4.5. Топливно-экономическая характеристика автомобиля..........................	131
4.6. Уравнение расхода топлива......................................................................	132
Глава 5. ОСОБЕННОСТИ ТЯГОВЫХ И ТОПЛИВНО-ЭКОНОМИ-.....
ЧЕСКИХ СВОЙСТВ АВТОМОБИЛЕЙ, СНАБЖЕННЫХ
ГИДРОПЕРЕДАЧЕЙ..................................................................................	138
5.1. Исходные характеристики гидропередач................................................	138
5.2. Совместная работа двигателя с гидропередачами..................................	143
5.3. Методика построения тяговой диаграммы автомобиля
с гидропередачей.........................................................................................	145
5.4. Особенности тяговой диаграммы автомобилей с гидропереда-
чей по сравнению с автомобилями, снабженными ступенчатой
механической коробкой передач................................................................	146
5.5. Динамическая характеристика и параметры..........................................	148
3

5.6. Топливно-экономическая характеристика автомобиля
с гидропередачей.........................................................................................	149
5.7. Способы улучшения тяговых свойств и топливной экономич-
ности автомобилей с гидропередачами.....................................................	152
Глава 6. ТЯГОВЫЙ РАСЧЕТ АВТОМОБИЛЯ..................................................	155
6.1. Задачи тягового расчета............................................................................	155
6.2. Подбор внешней характеристики двигателя...........................................	157
6.3. Выбор передаточных чисел трансмиссии...............................................	159
Глава 7. УПРАВЛЯЕМОСТЬ И УСТОЙЧИВОСТЬ АВТОМОБИЛЯ..............	167
7.1. Основные понятия и определения...........................................................	167
7.2. Управляемость АТС...................................................................................	169
7.3. Кинематика поворота................................................................................	171
7.4. Силы, действующие на автомобиль, при повороте в общем
случае движения..........................................................................................	179
7.5. Распределение поперечной составляющей силы инерции
между осями автомобиля............................................................................	184
7.6. Устойчивость автомобиля.........................................................................	186
7.7. Поперечная устойчивость автомобиля на виражах................................	198
7.8. Критические углы по устойчивости автомобиля на дороге
с поперечным уклоном (критический угол косогора).............................	200
7.9. Коэффициент поперечной устойчивости автомобиля............................	201
7.10. Колебания управляемых колес относительно осей поворота
(шкворней)...................................................................................................	202
7.11. Оценочные показатели, используемые при эксперименталь-
ном определении управляемости и устойчивости АТС...........................	215
Глава 8. ПЛАВНОСТЬ ХОДА АВТОМОБИЛЯ..................................................	217
8.1. Измерители и показатели плавности хода автомобиля..........................	217
8.2. Автомобиль как колебательная система..................................................	218
8.3. Свободные колебания без затухания.......................................................	220
8.4. Свободные колебания с учетом затухания.............................................	228
Глава 9. ПРОХОДИМОСТЬ АТС.........................................................................	231
9.1. Основные положения................................................................................	231
9.2. Профильная проходимость.......................................................................	233
9.3. Опорно-сцепная проходимость................................................................	236
9.4. Влияние конструктивных параметров автомобиля и эксплуата-
ционных факторов на проходимость.........................................................	238
Список литературы................................................................................................	242

Введение

Перед работниками автомобильной промышленности и автомобильного транспорта постоянно стоят задачи совершенствования конструкций транспортных средств, повышения их производительности, снижения эксплуатационных затрат и повышения безопасности. В результате интенсивного совершенствования конструкции автомобилей, более частого обновления выпускаемых моделей, придания им высоких потребительских качеств, отвечающих современным требованиям, постоянно возникает необходимость повышения уровня подготовки специалистов по автомобильным специальностям.

Выпускник автомобильной специальности должен уметь оценивать качество автомобилей на основе анализа их конструкции

ипоказателей различных свойств. Такие знания позволят будущему специалисту успешно справляться со своими задачами на различных уровнях, связанных с эксплуатацией автомобильного транспорта.

Всоответствии с программой и объемом курса «Теория эксплуатационных свойств автомобиля» освещаются лишь основы этой науки в ее современном развитии, с учетом передового опыта в повышении производительности, экономичности и безопасности движения автомобилей. В данном курсе изучаются критерии, измерители, показатели и нормативы, позволяющие оценивать эксплуатационные свойства, анализируются потенциальные свойства автомобилей, определяющие его отдельные эксплуатационные свойства, оценивается влияние конструктивных

иэксплуатационных факторов на эксплуатационные свойства автомобиля. В разделе дисциплины «Автомобили», озаглавленном «Эксплуатационные свойства», будут рассматриваться некоторые вопросы оценки качества автомобилей.

Согласно ГОСТ 15467–70 под качеством продукции (изде-

лия) следует понимать совокупность свойств, обусловливающих его пригодность удовлетворять определенные потребности в со-

4

5

ответствии с назначением. К таким свойствам относятся функциональные, технологические, экономические, эстетические, эргономические, безопасности, надежности, унификации и т. п., по которым в целом и определяют потребительские качества изделия.

Под свойствами понимаются количественные или качественные характеристики объектов (изделий), присущие им и проявляющиеся в определенных условиях.

Поскольку автотранспортные средства (АТС) предназначены для перевозки грузов, пассажиров или специального оборудования, установленного на них, то для оценки их качества наиболее употребительными являются следующие свойства: экономические, надежности, безопасности, функциональные и технологические. Хотя и остальные свойства (эргономические, эстетические, унификации и т. п.) имеют важное значение, но они обычно используются во вторую очередь.

Экономические свойства АТС характеризуют величины затрат, необходимых для его создания и функционирования. Свойства надежности АТС – это способность сохранять во времени в установленных пределах значения всех параметров, характеризующих возможность выполнять требуемые функции (перевозку грузов или пассажиров) в заданных режимах и условиях. Технологические свойства характеризуют, прежде всего, приспособленность АТС к серийному производству, техническому обслуживанию и ремонту. Функциональные свойства оценивают возможность и качество АТС выполнять свои функции по перевозке грузов, пассажиров или специального оборудования. Применительно к автомобильному транспорту функциональные свойства принято называть эксплуатационными.

Глава 1 Содержание курса «Эксплуатационные

свойства автомобиля»

1.1.Основные эксплуатационные свойства автомобиля, изучаемые в данном курсе

Назначением автомобиля является транспортировка грузов, пассажиров или специального оборудования из пунктов отправления в пункт назначения, а свойства автомобиля, определяющие средние скорости транспортировки, расходы топлива, связанные с транспортировкой, безопасность движения автомобилей, выполняющих свои производственные функции, возможность движения по дорогам различного качества, а иногда и без дорог, и называются его эксплуатационными свойствами.

Таким образом, эксплуатационные свойства АТС – это группа свойств, определяющих степень его приспособленности к эксплуатации в качестве специфического (наземного, колесного, безрельсового) транспортного средства по перевозке грузов, пассажиров или специального оборудования.

Автомобиль может выполнять свои функции, если он находится в работоспособном состоянии, т. е. когда значения всех его параметров, характеризующих способность выполнять заданные функции, соответствуют требованиям нормативно-технической или конструкторской документации.

Для оценки эксплуатационных свойств АТС используют показатели и измерители. Показатель – это параметр, характеризующий какое-либо свойство изделия (автомобиля). Измеритель – это конкретная величина, позволяющая производить количественную оценку, т. е. указывает численное значение показателя.

В данном курсе изучаются показатели, измерители и их нормативные значения только эксплуатационных свойств АТС. Зная показатели и измерители, можно анализировать потенциальные возможности автомобиля и оценивать влияние его конструктив-

6

7

ных параметров и эксплуатационных факторов на эксплуатационные свойства.

Эксплуатационные свойства АТС можно разделить на следующие более мелкие группы свойств, характеризующие движение автомобиля: тягово-скоростные, топливные и тормозные свойства, управляемость, устойчивость, маневренность, плавность хода и проходимость.

Скоростными свойствами называют совокупность свойств, определяющих возможные по характеристике двигателя или сцеплению ведущих колес с дорогой диапазоны изменения скоростей, ускорений и предельных углов подъема в различных условиях эксплуатации.

Топливные свойства, или, точнее, топливная экономичность АТС определяет его способность минимально расходовать топливо в заданных (стандартизованных) условиях движения.

Тормозные свойства – это способность АТС быстро снижать скорость движения вплоть до полной остановки, сохранять заданную скорость движения на затяжных спусках и оставаться неподвижным на стоянке на уклоне или при действии каких-либо возмущающих сил.

Управляемость – это свойство АТС, определяющее его способность изменять направление движения в соответствии с воздействиями водителя на органы управления.

Устойчивость – это свойство АТС, определяющее его способность сохранять заданные параметры движения или положения. То есть способность противостоять внешним возмущающим силам, вызывающим его отклонение от заданного направления движения или положения.

Маневренность – это способность АТС изменять свое положение на ограниченной площади без переменного использования заднего и переднего ходов.

Плавность хода – это способность АТС уменьшать воздействие от механических колебаний на водителя, пассажиров, перевозимые грузы и элементы автомобиля при движении по неровным дорогам.

Проходимость – это свойство АТС, определяющее его способность двигаться в тяжелых дорожных условиях, в том числе по грунтам с повышенным сопротивлением движению и малым коэффициентом сцепления, и преодолевать искусственные и естественные препятствия без вспомогательных средств.

Для суждения о возможности использования того или иного АТС в заданных условиях эксплуатации выработан ряд показателей, позволяющих объективно оценить соответствие существующейилиперспективнойконструкцииавтомобиляпредъявляемым требованиям. В качестве основного показателя, характеризующего эффективность использования АТС, применяют относительные затраты на перевозку 1 т груза или одного пассажира. Эти показатели зависят не только от конструкции автомобиля, но и от ряда других факторов: дорожных условий, уровня организации перевозок, технического обслуживания и ремонта. Показателем, более тесно связанным с конструкцией автомобиля и достаточно полно характеризующим эффективность его использования, является производительность АТС. Производительность определяется грузоподъемностью или пассажировместимостью автомобиля и средней технической скоростью движения.

Знание эксплуатационных свойств автотранспортного средства инженером по технической эксплуатации автомобилей позволит ему выбрать оптимальные методы поддержания потенциальных эксплуатационных свойств, т. е. свойств, заложенных в конструкцию автомобиля при его проектировании и производстве, и восстановления их в процессе ремонта.

Инженер по организации перевозок и управления на автомобильном транспорте, зная потенциальные возможности конкретного автомобиля и умея анализировать влияние его конструктивных параметров и эксплуатационных факторов на показатели производительности, сумеет выбрать такие АТС, которые наилучшим образом будут соответствовать характеристикам перевозимого груза и условиям перевозок и помогут ему разрабатывать оптимальную стратегию перевозок.

Инженер по организации дорожного движения, зная эксплуатационные свойства АТС, может правильнее организовать движение на дорогах различных категорий с учетом погодноклиматических условий, снижая вероятность возникновения аварийных ситуаций, вводя определенные ограничения на параметры движения в соответствии со свойствами автомобилей, а также требовать от дорожных служб соблюдения тех или иных мероприятий по поддержанию дорожного покрытия и коммуникаций в соответствующем состоянии.

Задача теории автомобиля состоит в раскрытии механизма преобразования динамической системой управляющих и возму-

8

9

щающих воздействий в выходные характеристики. Аналитически строго из-за сложности задачи это не всегда удается сделать, тогда производится упрощение модели вплоть до задач статики.

Все эксплуатационные свойства АТС связаны с тем или иным видом движения: прямолинейным, криволинейным, ускоряющимся, замедляющимся, с колебаниями. Расчетным путем оценка того или иного эксплуатационного свойства может быть осуществлена только в результате решения уравнений, описывающих соответствующее движение. Поэтому теорию автомобиля можно определить как науку о законах его движения.

1.2. Условия эксплуатации автомобилей

Посколькуавтомобильявляетсячастьюсистемы«автомобиль- водитель-дорога-среда», то его свойства проявляются только во взаимодействиисэлементамиэтойсистемы.Поэтомузначимость определенного эксплуатационного свойства в оценке качества или эффективности применения автомобиля зависит от условий, в которых это свойство проявляется, т. е. от условий эксплуатации. Условия эксплуатации автомобилей в целом определяются дорожными, транспортными и природно-климатическими.

Дорожные условия характеризуются элементами профиля и плана дорог, рельефом местности, видом и ровностью дорожного покрытия, интенсивностью движения, помехами движению, стабильностью дорожного состояния, режимами движения.

Транспортные условия характеризуются видом груза и его свойствами, объемом перевозок, партионностью отправок, расстоянием перевозок, способами погрузки и выгрузки, режимами работы, видами маршрутов и организации перевозок, условиями хранения, технического обслуживания и ремонта автомобилей.

Природно-климатические условия характеризуются темпе-

ратурой окружающего воздуха, атмосферным давлением, скоростью и направлением ветра, количеством атмосферных осадков, влажностью и запыленностью воздуха, продолжительностью холодного периода и т. п. и делятся в зависимости от зон на зоны умеренного, холодного, жаркого и высокогорного климата.

На эксплуатационные свойства автомобилей в наибольшей степени оказывают влияние дорожные условия. В силу значительного разнообразия они могут быть классифицированы по различным признакам.

Все дороги общего пользования в России в зависимости от возможной пропускной способности, расчетной скорости движения, типа покрытия, числа и ширины полос движения, наибольшего продольного уклона, наименьших радиусов поворота и т. п.

всоответствии со СНиП 2.05.02–85 делятся на пять категорий.

Кдорогам 1–4-й категорий относятся дороги с покрытиями, к дорогам 5-й категории – грунтовые.

В зависимости от прочности покрытий на дорогах общего пользования допускают нагрузку на одну ось до 100 кН (дороги 1–4-й категорий) и до 60 кН (дороги 5-й категории), на сдвоенную тележку – до 180 кН (дороги 1–4-й категорий) и до 110 кН (дороги 5-й категории).

Дорожные условия подразделяются, кроме того, на маги- стральные(магистрально-холмистые),горные(горно-холмистые) и городские (пригородные). В этом случае классификационными признаками являются статистические характеристики продольного профиля дороги и режимы движения автомобиля.

Кфакторам, влияющим на среднюю скорость движения – один из основных параметров автомобиля, определяющих его производительность – следует отнести интенсивность движения, ограничения скорости движения, число пересечений с другими дорогами и число полос движения.

Однако каждый конкретный маршрут в значительной степени индивидуален и может состоять из участков, характеризующихся разными дорожными условиями, на которых режимы движения могутсущественноразличаться.Существенноотличаютсяивесьма специфичны условия эксплуатации автомобилей-самосвалов, работающих с заездом в карьер, автомобилей, работающих в крупных городах с интенсивным движением и частыми остановками, автомобилей, перевозящих грузы, требующих пониженных скоростей движения, и т. п.

Транспортные условия определяются, в основном, специализацией автомобиля, его конструктивными параметрами и эксплуатационными свойствами. Партионность груза определяет оптимальную грузоподъемность, а его объемная масса – объем грузовой платформы автомобиля. То есть транспортные условия эксплуатации определяют тип и модификацию применяемого подвижного состава, а также такие показатели эффективности использования автомобилей, как коэффициенты использования грузоподъемности и пробега, себестоимость перевозок и др.

10

11

Природно-климатические условия в нашей стране подразделяются на несколько климатических зон – умеренного климата, холодного климата, жаркого и высокогорного климата. Основной характеристикой климатической зоны, существенно влияющей на эксплуатационные свойства автомобилей, является температура окружающего воздуха. Изменение атмосферных условий оказывает влияние на работу двигателя, трансмиссии, шин, что приводит к изменению эксплуатационных свойств автомобиля. Нормативные значения оценочных параметров, приводимые в справочной литературе, даны для новых автомобилей и стандартных условий эксплуатации (температура окружающего воздуха +25 °С, атмосферное давление 750 мм рт. ст., дорога – прямолинейная, горизонтальная с цементобетонным или асфальтобетонным ровным покрытием).

Существенное отклонение температуры окружающего воздуха от стандартного значения (+25 °С) как в сторону понижения, так и в сторону повышения вызывает нарушение нормального теплового режима двигателя (95…100 °С) и, как следствие, – ухудшение показателей тягово-скоростных свойств и увеличение расхода топлива.

Понижение температуры воздуха в сильной степени влияет на увеличение сопротивления шин и уменьшение КПД трансмиссии, что приводит к увеличению расхода топлива.

При работе автомобилей в высокогорных условиях происходит снижение мощности двигателя вследствие уменьшения коэффициента наполнения цилиндров. В результате средняя скорость движения грузовых автомобилей в горных условиях примерно на 40...50 % ниже, а расход топлива на 10...15 % выше, чем на равнинной местности.

В общем случае автомобили используются в разных климатических зонах, значительно отличающихся значениями климатических факторов. Например, средняя годовая температура воздуха в нашей стране имеет весьма широкий диапазон значений от +16,8 °С (жаркий сухой район) до –16,6 °С (холодный район), средняя влажность воздуха изменяется от 20 % (жаркий сухой район) до 80 % и более (умеренно влажный район). Даже внутри одного и того же климатического района значения климатических факторов в течение года изменяются в широких пределах. Так, в умеренно климатическом районе (Москва) средняя суточная температура в течение года коле-

блется от +30 °С до –30 °С, а в очень холодном (Якутск) –

от +30 °С до –60 °С.

Все перечисленное свидетельствует о важности и необходимости учета влияния условий эксплуатации на эксплуатационные свойства автомобилей с целью наиболее правильного выбора типа и марки автомобиля при перевозке грузов и пассажиров.

1.3.Развитие теории эксплуатационных свойств автомобиля

Отдельные вопросы теории эксплуатационных свойств автомобиля начали развиваться почти сразу же после создания первых автомобилей. Еще в начале XX века в США начал выходить специальный автомобильный журнал, в котором печатались статьи по отдельным вопросам теории движения автомобилей. Специалисты в области теории автомобилей появились в различных странах к 1920-м годам. Наиболее крупными специалистами того времени можно считать Кайма в Германии, Сенсо де Ляво и Жульена во Франции.

ВРоссии одним из первых на вопросы, связанные с законом движения автомобиля, обратил внимание Н. Е. Жуковский. Первая из его работ – статья «Теория прибора инженера РомейкоГурко», связанная с изучением явлений, происходящих при качении жестко связанных колес, имеющих неодинаковые диаметры, опубликованная в 1905 г. В дальнейшем Н. Е. Жуковским рассмотрены силы, действующие на автомобиль при повороте.

Вопросам движения на повороте в 20-х годах ХХ в. были посвящены работы В. П. Ветчинкина, Б. Е. Млодзиевского, А. А. Речмедилова.

Оформление теории эксплуатационных свойств автомобиля (теории автомобиля) как науки впервые было выполнено в Советском Союзе Е. А. Чудаковым в 1923–1928 гг. Следует отметить, что в США первый систематизированный курс теории автомобиля был опубликован Я. Табореком только в 1957 г.

Вдальнейшем как общий курс теории автомобилей, так и отдельные его направления развивались и развиваются многочисленными учениками Е. А. Чудакова: Г. В. Зимелевым, А. Н. Островцевым, Б. С. Фалькевичем, Н. Я. Яковлевым, В. А. Иларионовым, Н. А. Бухариным, Я. М. Певзнером, Р. В. Ротенбергом

идругими.

12

13

Глава 2 СКОРОСТНЫЕ СВОЙСТВА

(ТЯГОВАЯ ДИНАМИКА) АВТОМОБИЛЯ

2.1. Общие положения

Скоростными свойствами (СС) АТС называют совокупность свойств, определяющих возможные по характеристике двигателя или сцеплению ведущих колес с дорогой диапазоны изменения скоростей, ускорений и предельных углов подъема в различных условиях эксплуатации.

Тягово-скоростные свойства АТС оценивают, сравнивая их показатели со значениями, принятыми в качестве базовых (стандартных), или с аналогичными показателями других автомобилей. Показатели тягово-скоростных свойств могут определяться расчетным путем или экспериментально. Задача определения тягово-скоростных свойств расчетным путем может быть выполнена двояко:

•определением показателей СС по заданным конструктивным параметрам автомобиля в конкретных дорожных условиях. Этот метод называют анализом или проверочным тяговым расчетом автомобиля;

•определением конструктивных параметров автомобиля, обеспечивающих получение заданных СС в заданных дорожных условиях. Этот метод называют синтезом или проектировоч-

ным тяговым расчетом автомобиля.

Проверочный тяговый расчет и экспериментальное определение СС можно проводить не только для новых автомобилей, но и для автомобилей, находящихся в эксплуатации. В этом случае оценка их технического состояния или качества определяется по степени соответствия показателей нормируемым или паспортным, указываемым в технической характеристике автомобиля заводом-изготовителем.

2.2. Оценочные параметры скоростных свойств

Основные оценочные показатели СС АТС оговорены в ГОСТ 22576–90 «Автотранспортные средства. Скоростные свойства. Методы испытаний». К ним относятся следующие:

1.Максимальная скорость движения, vа max, км/ч.

2.Условная максимальная скорость, vа max усл, км/ч.

3.Время разгона на пути 400 и 1000 м, t, с.

4.Время разгона до заданной скорости, t, c.

5.Скоростная характеристика «разгон – выбег», vа = f (S, t).

6.Скоростная характеристика «разгон на высшей и предшествующей передачах»,

vа = f (S, t).

7. Скоростная характеристика на дороге с переменным про-

дольным профилем vа = f (vmax, доп.).

Помимо перечисленных основных оценочных показателей на практике используется ряд дополнительных:

1. Минимальная устойчивая скорость движения автомобиля,

vа min, км/ч.

2. Максимальный угол преодолеваемого подъема, %.

3. Установившаяся скорость на затяжных подъемах, vа уст, км/ч. 4. Ускорение на передачах при разгоне, Jа, м/с2.

5. Сила тяги на крюке, Ркр, Н.

6. Длина динамически преодолеваемого подъема, Sдин, м.

Максимальная скорость движения определяется при дви-

жении на высшей передаче по специальному измерительному участку при полной подаче топлива с наибольшей установившейся скоростью. По технико-эксплуатационным требованиям к грузовым автомобилям и автопоездам общего назначения нижний предел vа max должен быть: для АТС категории N1 не менее 120 км/ч; категорий N2 и N3 – 110 км/ч; АТС в составе автопоезда и предназначенных для междугородных и международных превозок – 100 км/ч.

Условная максимальная скорость vа max усл – это средняя скорость автомобиля на последних 400 м при его разгоне с места на участке 2000 м с полной подачей топлива и переключении передач при номинальной частоте вращения ωeN коленчатого вала двигателя. Этот показатель определяет верхний предел скоростных свойств на ограниченном пути.

14

15

Время разгона на пути 400 и 1000 м и до заданной скорости

определяют при тех же условиях, что и vа mах усл.

Скоростная характеристика «разгон – выбег» определяет-

ся зависимостями vа = f (t) или vа = f (S), полученными при разгоне с места с полной подачей топлива до vа max на пути 2000 м и выбеге до остановки. При разгоне переключение передач осуществляется при номинальной частоте вращения ωeN коленчатого вала двигателя. Параметры движения (путь, скорость и время) регистрируются с помощью измерительной аппаратуры. Делитель при разгоне не используется.

Скоростная характеристика «разгон на высшей и предше-

ствующей передачах» определяется зависимостями vа = f (t) и vа = f (S) при разгоне на высшей и предшествующей передачах. Разгон осуществляется от минимально устойчивой скорости на данной передаче до скорости, соответствующей ωeN коленчатого вала двигателя при полной подаче топлива.

Скоростная характеристика на дороге с переменным про-

дольным профилем является частью комплексной топливноскоростной характеристики.

Этахарактеристикапредставляетсобойзависимостьсредней скорости vа ср от заданной максимально допускаемой скорости vа доп при движении по специальной скоростной дороге автополигона. При определении каждой точки этой характеристики движение происходит с возможно большей, но не превышающей в каждый раз задаваемую vа доп, скоростью.

Для грузовых автомобилей vа доп задается от 30 км/ч до максимальной кратно десяти. По скоростной характеристике на

дороге с переменным продольным профилем подсчитывают и наносят на график осредненный показатель (средне интегральная величина), характеризующий общий скоростной уровень АТС.

Минимальная устойчивая скорость движения АТС vа min

определяется на низшей передаче и характеризует способность автомобиля двигаться с наименьшей скоростью.

Максимальный угол преодолеваемого подъема imax это максимальный уклон, который может преодолеть автомобиль по условию тяги двигателя при движении на низшей передаче в основнойидополнительнойкоробкахпередач.ПоГОСТР52280– 2004 для грузовых одиночных автомобилей полной массы imax должен быть не менее 25 %, для автопоездов – 18 %.

Одиночные автомобили должны обеспечивать трогание с места на подъеме, имеющем сухое, твердое и ровное покрытие, с уклоном не менее 20 %, а автопоезда – не менее 18 %.

Установившаяся скорость на затяжных подъемах vа уст

определяется на заданном подъеме определенной длины. По ГОСТ Р 52280–2004 грузовые автомобили полной массы при движении по сухому твердому ровному покрытию должны преодолевать imax с уклоном 3 % протяженностью не менее 3 км при установившейся скорости не менее 35 км/ч.

Ускорения на передачах при разгоне Jа характеризуют по-

тенциальные возможности автомобиля при обгонах. Определяются максимальные и средние значения ускорений на всех передачах.

Сила тяги на крюке Ркр определяется для всех передач и характеризует способность автомобиля к буксированию прицепа.

Длина динамически преодолеваемого подъема Sдин опреде-

ляется на подъеме определенного уклона при движении на высшей передаче.

Основными оценочными показателями (критериями) скоростных свойств автомобиля являются максимальные скорости движения в различных дорожных условиях и максимальные ускорения в этихусловиях,определяющиевремя,необходимоедляувеличения скорости в определенном интервале, и путь, проходимый автомобилем за это время. Наиболее употребительными и достаточными для сравнительной оценки являются следующие показатели:

1)максимальная скорость;

2)условная максимальная скорость;

3)время разгона на пути 400 и 1000 м;

4)время разгона до заданной скорости;

5)скоростная характеристика «разгон – выбег»;

6)скоростная характеристика «разгон на высшей и предшествующей передачах»;

7)скоростная характеристика на дороге с переменным продольным профилем;

8)минимальная устойчивая скорость;

9)максимальный преодолеваемый подъем;

10)установившаяся скорость на затяжных подъемах;

11)ускорение при разгоне;

12)сила тяги на крюке;

13)длина динамически преодолеваемого подъема.

16

17

Динамичность автомобиля является одним из важнейших свойств, определяющих такой важный эксплуатационный показатель, как средняя скорость движения, хотя этот показатель зависит и от других эксплуатационных свойств автомобиля (плавность хода, управляемость, тормозные свойства, проходимость).

Указанные выше оценочные показатели могут быть найдены либо экспериментальным путем, либо расчетным.

В задачу теории эксплуатационных свойств входит изучение методик как экспериментального, так и расчетного способов.

Применительнокизучениюскоростныхсвойствавтомобиляэта задача может быть сформулирована так: по заданным конструктивнымпараметрамавтомобиляидорожнымусловиямопределить показатели, характеризующие скоростные свойства автомобиля.

Обратную задачу, которая может быть сформулирована так: найти конструктивные параметры автомобиля, обеспечивающие в заданных дорожных условиях заданные тяговые свойства, – на-

зывают тяговым расчетом автомобиля.

Конструктивными параметрами, определяющими скоростные свойства автомобиля, являются:

а) характеристики двигателя; б) характеристики трансмиссии (передаточные числа, количе-

ство передач, диапазон передаточных чисел и КПД); в) параметры обтекаемости;

г) массовые параметры автомобиля (масса, распределение массы по осям);

д) характеристики колес (размеры шин, параметры, характеризующие потери мощности при качении).

2.3. Силы, действующие на автомобиль

Для определения скоростей и ускорений автомобиля может быть использована общая методика решения динамических задач, применяемая в теоретической механике. Согласно этой методике находят внешние силы, действующие на рассматриваемое тело или систему, и составляют уравнения движения, по которым и находят искомые скорости и ускорения. Поэтому в качестве первого шага найдем внешние силы, действующие на автомобиль. К таким силам относятся (рис. 1): а) сила тяжести; б) силы взаимодействия между колесами и дорогой; в) силы взаимодействия автомобиля с воздухом.

Одни из этих сил направлены по движению автомобиля и называются движущими силами, другие – против движения и называются силами сопротивления. Силой, всегда направленной по движению в тяговом режиме, т. е. режиме, когда от двигателя к ведущим колесам передается некоторая мощность, является суммарная касательная реакция на ведущих колесах автомобиля.

аa bb

h	z11	Ga	z2
hgg			2
	x11		xx22

Рис. 1. Внешние силы, действующие на автомобиль

Силы сопротивления воздуха и касательные реакции на ведомых колесах всегда направлены против движения. Параллельная дороге составляющая силы тяжести может быть направлена либо по движению, либо против движения, в зависимости от того, движется автомобиль на подъем или под уклон.

Основная сила, движущая автомобиль, – касательная реакция дороги, действующая на ведущие колеса, возникает в результате того, что к этим колесам подводится мощность от двигателя, установленного на автомобиле. Поэтому для нахождения этой силы необходимо рассмотреть характеристики двигателя.

Характеристики автомобильного двигателя

На современных автомобилях устанавливаются почти исключительно поршневые двигатели внутреннего сгорания. Рассмотрим характеристики этих двигателей.

Для определения внешних сил, действующих на автомобиль при различных дорожных условиях, основное значение имеют зависимости эффективной мощности и крутящего момента на коленчатом валу двигателя от угловой скорости (числа оборотов)

18

19