техника транспорта обслуживание и ремонт

сопротивления качению, мощность колееобразования, полная сила тяги, свободная сила тяги, коэффициент свободной силы тяги, сила тяги на крюке,

удельная сила тяги на крюке, тяговая мощность на крюке и удельная тяговая мощность на крюке.

Критерием предельного уровня проходимости является способность преодоления труднопроходимых участков грунта.

Обобщѐнные показатели проходимости

Имея в виду, что в предельном случае движение можно считать равномерным с небольшой скоростью (Рв~0) получим уравнение проходимости

кθ·θх>(tgα+f).

Однако, это выражение не учитывает трѐх важных особенностей, оказывающих влияние на проходимость.

1. Значение кθθх характеризует максимально возможное сцепление ведущих колѐс с грунтом. Оно справедливо при условии, что у всех ведущих колѐс коэффициенту сцепления θх одинаковы. Но это не обеспечивается ни свойством грунта, ни параметрами автомобиля, поэтому вместо θх вводим обобщѐнный коэффициент сцепления

θх ср=ΣRxi вк max /ΣRzi вк.

2. Суммарный коэффициент сопротивления f=fм+fг.

Для ведущих колѐс сила сцепления с грунтом не равна полной окружной силе (тяговой), так как часть последней затрачивается на преодоление внутренних потерь в шине, характеризующихся коэффициентом качения fш.

Следовательно, из значения f должна быть исключена составляющая, вызываемая затратами энергии на внутреннее трение в шинах ведущих колѐс.

3. При движении по сильно деформированному грунту возможно погружение автомобиля на глубину большую, чем дорожный просвет. Эта особенность не очень характерна для автомобилей общетранспортного назначения, поэтому

кθ·θх ср>[tgα+fг+(1-кθ)fш].

и рассматриваем это уравнение, как критерий проходимости автомобиля.

Для сравнительной оценки проходимостей автомобилей в определѐнных грунтовых условиях можно использовать обобщѐнный показатель проходимости, полученный из предыдущего неравенства

П=tgαmax=кθ·θx ср-fг-(1-кθ)fш .

П – показатель проходимости, численно равный тангенсу максимального угла подъѐма на данном грунте или запасу полной тяговой силы по сцеплению.

Чем выше кθ, тем выше проходимость. Наибольшее значение кθ=1 принадлежит полноприводным автомобилям (4х4, 6х6, 8х8).

Для дорожных автомобилей (4х2, 6х2, 8х4) кθ=0,46…0,8.

У не гружѐных легковых и грузовых заднеприводных автомобилей коэффициент сцепной массы меньше, чем у нагруженных – проходимость у последних лучше, а у переднеприводных легковых автомобилей – хуже.

121

θхоб

Обобщѐнный коэффициент сцепления определяет коэффициент сцепления ведущих колѐс, нагрузками на них и условиями распределения крутящего момента от двигателя к ведущим колѐсам.

Методика сравнительной оценки проходимости автомобилей основана на рассмотрении конструктивных параметров и показателей без рассмотрения грунтовых условий. Всего выделено 12 конструктивных параметров и показателей:

-минимальное давление на грунт Pmin, кПа;

-дорожный просвет Н, см;

- коэффициент насыщения протектора кн; - высота грунтозацепов ∆пр, см;

-коэффициент сцепной массы кθ;

-коэффициент блокировки дифференциала ведущих колѐс λ;

-динамический фактор Dmax;

- удельная мощность Nуд, кВт/т;
- свободный радиус колеса rc, м;	r	,	з	;
- угол переднего (заднего) свеса
	0		0

- продольный радиус проходимости R5 ;

Обобщѐнный сравнительный показатель проходимости вычисляют по формуле:

1	1	1	1	1	1	1	1
Пср= кв·Р min	+ кв2· Н1	+ кв3·к	н + кв4·∆	пр + кв5·к	θ + кв6·λ + кв7·D max + кв8·N уд

+ кв9 ·r1c + кв10· γ12 + кв11· γ13 + кв12·R15 .

квi – коэффициенты весомости параметров (определяются на основе экспертного метода).

Р1min, Н11…R15 – относительные величины параметров (определяются по отношению к максимальному или минимальному значению из всех рассматриваемых значений).

Вопросы для самопроверки

1.Основные измерители тяговой динамичности автомобиля.

2.От чего зависят значения динамических факторов, определенные по условиям тяги и сцеплению?

3.Как охарактеризовать влияние конструктивных факторов на тяговую динамичность автомобиля?

4.Методы измерения и регистрации скорости, ускорения при испытаниях автомобиля.

5.Объясните влияние сопротивления движению на торможение.

6.От чего зависит теоретическое распределение тормозных сил на колѐса?

7.Каковы требования к эффективности торможением автомобиля?

8.Назовите показатели поперечной устойчивости автомобиля.

9.От чего зависит продольная устойчивость автомобиля?

122

10.Что такое увод колѐса, от каких факторов он зависит и как влияет на управляемость автомобиля?

11.Как влияют шины на плавность хода автомобиля?

7.Рабочие процессы агрегатов автомобилей

7.1. Состояние и развитие автомобильной промышленности и автомобильного транспорта

Развитые страны во многом зависят от автомобилестроения, так как автоТНК этих стран играют очень большую роль в их экономике.

Для современного автомобильного мира характерна высокая степень специализации. Существует целый ряд крупнейших корпораций, специализирующихся на выпуске конкретных деталей и блоков автомобилей (моторы, трансмиссии, покрышки, глушители, автоприборы и т.д.). Такое разделение труда было вызвано борьбой за максимальную оптимизацию использования имеющихся средств и достижения максимальных технических и эксплуатационных показателей продукции.

Другой важной чертой автомобилестроения является внутренняя и межфирменная кооперация. В настоящее время нет ни одной крупной автомобилестроительной компании, которая не имела бы межфирменных соглашений о взаимных поставках отдельных компонентов, а также совместной разработке или выпуске продукции.

Усиливается процесс концентрации сил в автомобилестроительной отрасли. Согласно исследованию кредитно – финансовому институту Hypo Vereinsbank, из пяти с половиной тысяч поставщиков отрасли к 2010 году в мире останется меньше половины, а из пятнадцати крупных автомобильных концернов – не более десяти. В ближайшее десятилетие автомобилестроение особенно активно будет развиваться в странах Азии, Восточной Европы и Южной Америки. Согласно прогнозам экспертов, ежегодный рост отрасли в этих регионах составит 7,5 %. Лучшие шансы на выживание будут иметь те компании, которые создадут в этих частях планеты собственные производственные мощности.

К новому веку автомобильная промышленность вышла с тремя ярко выраженными районами концентрации: рынок Северной Америки, Европейская зона и Азия, включающая в себя, прежде всего, Японию и Корею.

Самым ѐмким по-прежнему остаѐтся автомобильный рынок США. Япония и Корея находятся на втором месте по продажам автомобилей – 17,5 % мирового рынка. Европа находится на третьем месте. Там реализовано 16 % от мирового объѐма. Россия обосновалась в конце длинного списка с результатом 0.2 %

Для американских производителей конца прошлого столетия был присущ гигантизм: машины были очень большими как внутри, так и снаружи. Особенно американские внедорожники. Оснащѐнные большими двигателями (до 6,0 литров рабочего объѐма) они были крайне не экономичными и в основном не использовались по назначению. Сейчас американские авто выглядят немного

123

иначе, хотя самая популярная модель – пикап Ford F-series. И половина всех проданных в Америке машин – пикапы, внедорожники и минивены. Также популярными являются большие седаны представительского класса.

Европейские автомобили отличаются своей сдержанностью и внешне очень традиционны. Машины европейских производителей имеют точное деление по классам и все классы, начиная с микролитражных автомобилей до представительских седанов, хорошо производятся в Европе. Европейские автомобили отличаются большей сдержанностью в размерах, чем американские: меньшие габариты, менее объѐмные двигатели и менее просторные салоны. Машины, оснащѐнные автоматическими трансмиссиями, занимают около половины всех проданных. Салоны евроавтомобилей чаще имеют отделку кожей и деревом, а также хорошо продуманы с точки зрения эргономики. Широкой гаммой представлены автомобили меньших классов, а также большие седаны. Большое внимание уделяется экономичности и экологичности покупаемого автомобиля. А также важным критерием при выборе авто для европейца являются его ходовые качества: ценятся управляемость и комфорт.

Азиатские автомобили тоже отличает свой «азиатский» дизайн. Они чаще имеют узкие и маленькие фары и сглаженные линии кузова. «Японцы» очень хороши с технической точки зрения. И по предлагаемым опциям японский автомобиль для внутреннего рынка может выиграть у американского или европейского. Экологичность и экономичность ставится здесь тоже во главу угла. Очень популярны маленькие и средние автомобили, а также спортивные машины, основой для которых чаще всего являются серийные седаны. Большое внимание уделяется моторам и ходовым качествам автомобилей, которые должны удовлетворять любителей активной езды, которые выбирают автомобили только с ручной коробкой передач.

Огромные деньги мировые производители тратят на разработку новых автомобилей, в том числе и на их дизайн. Современные автомобили – это не просто средства передвижения, но и предметы. Которые должны вызывать приятные ощущения у людей.

В структуре парка грузовых автомобилей России в основном отечественные автомобили: Московского завода им. Лихачѐва (ЗИЛ), Горьковского автомобильного завода в Нижнем Новгороде (ГАЗ), Камского завода в Набережных Челнах (КамАЗ), Минского (ИАЗ), Уральского (Урал) в городе Миасс Челябинской области, Кременчугского (КРАЗ) на Украине.

В последние годы появилось много грузовых автомобилей зарубежных производителей из Америки, Германии, Франции, Японии и др.

Грузоподъѐмность в основном составляет 3…16 т, выпускаются автомобили и особо большой грузоподъѐмности 40, 60, 80, 600 т.

Для массовых пассажирских перевозок используются: автобусы ЛиАЗ - Ликинского автобусного завода в Московской области; ПАЗ – Павловского завода в Нижегородской области ; Икарус – Венгрия; МАН – Германия; МАЗ – Беларуссия.

124

Производство легковых автомобилей в России нацелено на совместное производство с иностранными фирмами: БМВ – в Калининграде, Тойота, Форд, Хонда, Ниссан - в С-Петербурге, Ситроен – в Калуге и ряд других с выпуском комплектующих в нашей стране.

В России в среднем на 1000 чел. – 120 легковых автомобилей (в США – 505, в Германии – 340, Японии – 273).

7.2. Требования к конструкции автомобиля

Требования к конструкции автомобиля выдвигаются со стороны общества, изготовителей и потребителей автомобиля.

Общество обеспокоено тем. Чтобы автомобиль не представлял повышенной опасности для людей, не загрязнял окружающую среду.

Потребитель желает, чтобы пассажиры и груз были быстро и с наименьшими затратами доставлены к месту назначения. При этом современный автомобиль рассматривается не только как транспортное средство, но и материальный предмет, который должен доставлять эстетическое удовольствие своим видом, обеспечивать комфорт и подчѐркивать уровень его благосостояния.

Производитель автомобиля стремится приспособить конструкцию автомобиля требованиям общества и желаниям будущего владельца, снизить себестоимость его производства и обеспечить утилизацию после прохождения жизненного цикла. Кроме того, требования к конструкции существенно зависят от условий эксплуатации, т.е. на каких дорогах и в каких климатических условиях будет эксплуатироваться автомобиль, каких пассажиров или какие грузы предполагается перевозить.

Автомобиль, в наибольшей степени удовлетворяющий требованиям владельца, общества и изготовителя, считается наиболее эффективным и качественным. Качество автомобиля определяется совокупностью его свойств, определяющих способность удовлетворять заданным требованиям в определѐнных условиях эксплуатации.

Все свойства автомобиля разделяются на три группы: функциональные, потребительские и свойства общественной безопасности.

Функциональные свойства определяют способность автомобиля эффективно выполнять свою функцию – перевозку людей, грузов, оборудования, т.е. характеризуют автомобиль как транспортное средство.

Комплекс потребительских свойств характеризуется способностью удовлетворять требования владельца автомобиля, не связанные непосредственно с эффективностью выполнения транспортного процесса. В этом случае автомобиль рассматривается не как транспортное средство, а как личная собственность владельца, часть его образа жизни. Перечень потребительских свойств автомобиля каждым человеком определяется индивидуально.

Свойства общественной безопасности жѐстко регламентируются государством в законодательном порядке и контролируются перед началом

125

выпуска модели и в течение срока службы при периодических проверках технического состояния автомобиля и в процессе эксплуатации.

Свойства безопасности подразделяются на три подгруппы: активная, пассивная и экологическая.

Свойства активной безопасности характеризуют способность снижать вероятность вовлечения автомобиля в дорожно-транспортное происшествие.

Свойства пассивной безопасности определяют снижать тяжесть последствий уже совершившихся дорожно-транспортных происшествий.

Свойства экологической безопасности характеризует степень воздействия автомобиля на окружающую среду.

Набор свойств, определяющих качество автомобиля, их весомость по отношению друг к другу, будут зависеть от представителей каждого конкретного человека, от политики государства в данный период, условий предполагаемой эксплуатации.

7.3. Нагрузочные и расчѐтные режимы

Нагрузочной характеристикой называется зависимость основных показателей двигателя от параметра, характеризующего его нагрузку (Ne, Mк, ре) при постоянной частоте вращения. Нагрузочная характеристика позволяет описать работу двигателя при движении автомобиля с постоянной скоростью на одной передаче и переменном дорожном сопротивлении.

Основными показателями двигателя по нагрузочной характеристике являются часовой (Gт) и удельный (ge) расходы топлива. Кроме того, определяемыми показателями могут быть: коэффициент наполнения, коэффициент избытка воздуха, угол опережения зажигания или угол опережения впрыскивания топлива, температура остаточных газов, концентрация компонентов в отработавших газах и дымность.

Левая крайняя точка характеристики соответствует режиму холостого хода для заданной частоты вращения.

Правая крайняя точка характеристики соответствует максимальной нагрузке, которую двигатель может преодолеть при данной частоте вращения (бензиновый двигатель), или еѐ значению при положении регулирующего органа на упоре рейки (дизель).

Нагрузочная характеристика может быть построена и по результатам снятия регулировочных характеристик по составу смеси. При еѐ сравнении с нагрузочной характеристикой, полученной экспериментально, можно оценить качество регулировок систем подачи топлива и зажигания.

На кривых нагрузочной характеристики обычно фиксируют следующие характерные точки: минимальный удельный расход топлива ge min и соответствующее ему значение нагрузки и α; часовой расход топлива Gт и α на холостом ходу; Ne max.

126

Скоростная характеристика представляет собой зависимость основных показателей двигателя от частоты вращения коленчатого вала при неизменном положении органа управления двигателем.

Внешняя скоростная характеристика определяется при полном открытии дроссельной заслонки или при положении органа управления подачей топлива, которое обеспечивает получение номинальной мощности двигателя.

Частичные скоростные характеристики снимают при промежуточном положении органа управлением двигателя.

Внешняя скоростная характеристика соответствует работе двигателя автомобиля, движущегося в условиях переменного дорожного сопротивления, но при постоянном и предельном положении органа управления, например при разгоне автомобиля.

Внешняя скоростная характеристика является основной паспортной характеристикой двигателя.

Регулировочные характеристики представляют собой зависимости основных показателей двигателя от значения одного или нескольких из регулировочных параметров при постоянной частоте вращения коленчатого вала.

Регулировочные характеристики получают для ряда скоростных и нагрузочных режимов с целью оценить качество рабочего процесса и определить предельные мощностные, экономические и экологические показатели двигателя на исследуемых режимах, выбрать и оценить регулировочные параметры систем двигателя, определить характер их изменения на различных режимах.

Регулировочная характеристика двигателя с искровым зажиганием по составу смеси представляет собой зависимость основных показателей двигателя от состава смеси. Она определяется при постоянстве скоростного режима работы двигателя и ряда других факторов, а также при оптимальных для эффективной мощности значениях углов опережения зажигания для каждого состава смеси.

Регулировочная характеристика по углу опережения зажигания представляет собой зависимость основных показателей двигателя от угла опережения зажигания при постоянной частоте вращения коленчатого вала и постоянном положении дроссельной заслонки, что предопределяет постоянство наполнения двигателя и состава смеси.

Регулировочная характеристика дизеля по углу опережения впрыскивания топлива зависимостью основных показателей дизеля от угла опережения впрыскивания при постоянной частоте вращения коленчатого вала и постоянной цикловой подаче топлива, что предопределяет постоянство наполнения и состава смеси.

7.4. Требования к трансмиссии

Трансмиссия автомобиля выполняет две функции: она передаѐт крутящий момент от двигателя ведущим колѐсам автомобиля, а также изменяет его величину и направление. При передаче крутящего момента трансмиссия, кроме того, перераспределяет его между отдельными колѐсами. Двигатели имеют максимальные значения крутящего момента и мощности при разных значениях

127

частоты вращения коленчатого вала. Для того, чтобы использовать соответствующие обороты двигателя при различных скоростях движения автомобиля, необходимо иметь возможность изменять передаточное число трансмиссии. Общее передаточное число трансмиссии в любой момент времени можно определить отношением частоты вращения коленчатого вала двигателя к частоте вращения ведущих колѐс.

Крутящий момент, передающийся на ведущее колесо, определяет тяговое усилие, действующее в контакте колеса с дорогой. Это усилие определяется делением величины крутящего момента на радиус колеса. Для движения автомобиля необходимо, чтобы тяговое усилие было больше суммы сил сопротивления движению. Сумма сил сопротивления движению изменяется в широких пределах в зависимости от условий движения, поэтому трансмиссия автомобиля должна обеспечивать возможность изменения тягового усилия путѐм изменения в широком диапазоне крутящего момента. Максимальное тяговое усилие ограничивается не возможностями двигателя и трансмиссии, а сцеплением колѐс с дорогой. Силу сцепления можно определить, умножив часть массы автомобиля, приходящегося на одно колесо, на коэффициент сцепления – φ.

Наибольшее суммарное тяговое усилие может быть реализовано, если все колѐса являются ведущими. Тем не менее для движения автомобиля пол дороге с твѐрдым покрытием достаточно двух ведущих колѐс на одной оси.

Выбор типа привода ведущих колѐс и компоновки автомобиля определяют возможность в наибольшей степени реализовать те или иные его свойства.

7.5. Требования к сцеплению

Для надѐжно работы автомобиля к сцеплению, кроме общих требований к конструкции автомобиля предъявляются специальные требования в соответствии

скоторыми оно должно обеспечивать:

-надѐжную передачу крутящего момента от двигателя к трансмиссии;

-плавность и полноту включения;

-минимальный момент инерции ведомых частей;

-хороший отвод теплоты от поверхностей трения ведущих и ведомых частей;

-предохранение механизмов трансмиссии от динамических нагрузок;

-поддержание нажимного усилия в заданных пределах в процессе эксплуатации;

-лѐгкость управления и минимальные затраты физических усилий на управление;

-хорошую уравновешенность.

Выполнение всех указанных требований обеспечить в одном сцеплении невозможно. Поэтому в разных сцеплениях в соответствии с конструкцией выполняются в первую очередь главные для них требования.

Надѐжная работа сцепления без перегрева и значительных износов особенно важна в тяжѐлых дорожных условиях движения автомобиля и при наличии

128

прицепа и полуприцепа, когда имеют место более частые включения и выключения, а также пробуксовка сцепления.

Сцепление должно включаться плавно, чтобы не вызвать повышенных нагрузок в механизмах трансмиссии и очень больших ускорений автомобиля, которые отрицательно влияют на водителя, пассажиров и перевозимые грузы.

Плавность включения сцепления обеспечивается главным образом благодаря упругим свойствам ведомого диска, которые зависят от его конструкции. При резком включении сцепления уменьшается угловая скорость коленчатого вала двигателя и на трансмиссию передаѐтся повышенный крутящий момент.

Полнота включения сцепления достигается специальными регулировками сцепления и его привода.

Включение сцепления сопровождается его буксованием. Буксование происходит с момента начала включения и до момента полного включения сцепления.

Автомобиль трогается с места только тогда, когда крутящий момент двигателя Мс становится равным моменту сопротивления движению Мψ, приведѐнному к ведущему валу коробки передач. Работа буксования представляет собой часть работы двигателя, которая расходуется на буксование сцепления, т.е. работа, превращаемая в теплоту. Наибольшая работа буксования сцепления происходит при трогании автомобиля с места:

Lб=

	М		J			2	b
					a
		е				e		д
	2	М			М
	3			е

,

где:

	G	a				r 2
Ja=						k
	g u 2					u 2
				г		k

сцепления;

Мψ= Ga rk тр uт

- момент инерции автомобиля, приведѐнный к валу

.

Ga – полный вес автомобиля; rk – радиус колеса;

g – ускорение силы тяжести;

uk – передаточное число коробки передач; uг – передаточное число главной передачи; uт – передаточное число трансмиссии;

ψ – коэффициент сопротивления дороги; ηтр – КПД трансмиссии;

bд – коэффициент, характеризующий тип двигателя.

Работа буксования определяется для легковых автомобилей и автобусов при трогании с места на 1 передаче, а для грузовых автомобилей – при трогании на II передаче.

129

7.6.Коробка передач. Раздаточная коробка

Ккоробке передач предъявляются специальные требования, в соответствии

скоторыми она должна обеспечивать:

-оптимальные тягово-скоростные свойства и топливную экономичность;

-бесшумность при работе и переключении передач;

-лѐгкость и удобство управления;

-высокий КПД;

-возможность отбора мощности для привода дополнительного оборудования. Число передач в коробках скоростей составляет 4…5 для легковых

автомобилей и автобусов малой вместимости, грузовых автомобилей малой и средней грузоподъѐмности и 6…16 для грузовых автомобилей большой грузоподъѐмности и высокой проходимости.

У автомобилей – тягачей, работающих с прицепами и полуприцепами, используются многоступенчатые коробки передач число которых может составлять 8…24. Увеличение числа передач достигается установкой совместно с основной коробкой передач дополнительной, обычно двухступенчатой (делителя, демультипликатора). В этом случае общее число передач равно произведению числа передач основной коробки на число передач дополнительной коробки.

Коробки с наибольшим числом передач используются на грузовых автомобилях с дизелями, имеющими меньший коэффициент приспосабливаемости (км=1,15), чем бензиновые двигатели (км=1.3).

Увеличение числа передач с одной стороны повышает степень использования мощности двигателя, топливную экономичность, среднюю скорость движения, производительность автомобиля, а с другой – усложняется конструкция коробки передач, увеличивается еѐ масса. Размеры, стоимость и затрудняется управление автомобилем. Кроме того. С увеличением числа передач возрастает время разрыва потока мощности от двигателя к ведущим колѐсам, что приводит к ухудшению тягово-скоростных свойств и топливной экономичности. Поэтому максимальное число передач не превышает 5 для легковых и 16 для грузовых автомобилей.

Увеличение числа передач в коробке передач приводит к возрастанию средней скорости движения автомобиля. Диапазон передаточных чисел представляет собой отношение передаточного числа uк.н. низшей передачи коробки передач к передаточному числу uк.в. высшей передачи:

Д = uк.н./ uк.в .

Чем меньше удельная мощность двигателя автомобиля, тем больше должен быть диапазон передаточных чисел коробки передач автомобиля.

Плотность ряда передаточных чисел коробки передач определяется соотношением передаточных чисел промежуточных передач. При этом отношение передаточных чисел соседних передач должно изменяться по геометрической прогрессии. Высокая плотность ряда передаточных чисел коробки передач кроме повышения тягово-скоростных свойств и топливной экономичности автомобиля создаѐт более благоприятные условия работы синхронизатора.

130