Добавил:
Upload Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз: Предмет: Файл:
Ответы по Теории автомобиля и трактора.doc
Скачиваний:
27
Добавлен:
16.03.2016
Размер:
34.68 Mб
Скачать

1. Экспериментальное определение коэффициента сопротивления качению.

2 Экспериментальное определение коэффициента аэродинамического сопротивления.

3. Экспериментальное определение коэффициента сцепления.

4. Экспериментальное определение эффективной мощности момента.

Эффективная мощность – это полезная мощность, которую можно получить на коленчатом валу. Двигатель ставят на стенд в лаборатории. Эффективную мощность получают при испытании двигателя на тормозном стенде. При полном открытии дроссельной заслонки (или при полной подаче топлива в дизеле) и разных частотах вращения коленчатого вала по показаниям весов тормоза определяют среднее эффективное давление Ре или крутящий момент Мк, измеряют расход топлива, частоту вращения коленвала. Все измерения проводят при установившихся скоростях и температурных режимах работы двигателя. При проведении испытаний должен быть зафиксированы температура окружающего воздуха, влажности и атмосферное давление. Начинают при минимальной рабочей частоте вращения коленвала (т.е наименьшая частота вращения, при которой двигатель работает устойчиво не менее 10 минут). После регистрации всех измеренных велечин несколько уменьшают нагрузку двигателя, в результате чего частота вращения коленвала увеличивается. При новой частоте вращения, после достижения установившегося теплового состояния двигателя, измерения повторяются. Уменьшение нагрузки на двигатель и измерения при различных частотах вращения колевала проводят до тех пор пока не выявится точка перегиба кривой мощности. Не менее 7-8 измерений каждой величины.

Nе=Ре*i*Vh*n/120, Nе=Мк*n/9550 где Ре – среднее индикаторное давление, i – число цилиндров, Vh- рабочий объем 1 цилиндра, n – частота вращения.

Мощность снимаемая с коленвала при укомплектованности двигателя всеми обслуживающими его, в условиях нормальной эксплуатации, устройствами –мощность нетто, мощность снимаемая с коленвала при работе без обслуживающих устройств-мощность брутто.

5. Силы и моменты, действующие на эластичное колесо при качении эластичного колеса по твёрдой поверхности в ведомом режиме.

6. Силы и моменты, действующие на эластичное колесо при качении эластичного колеса по твёрдой поверхности в ведущем режиме.

7. Силы и моменты, действующие на эластичное колесо при его качении по деформируемой поверхности в ведущем режиме.

8. Аэродинамическое сопротивление. Способы его снижения. Подъёмная сила. Боковая сила.

9. Определение динамического фактора, угла подъёма по тяге. Построение динамической характеристики автомобиля.

Тяговая характеристика недостаточно удобна для сравнительной оценки тяговых свойств автомобилей, обладающих различной массой, так как при одинаковых значениях силы тяги они будут иметь на одной и той же дороге различные максимальные скорости, различные ускорения, пре­одолевать неодинаковые предельные подъёмы и так далее.

Для сравнения тягово-скоростных характеристик разных автомобилей удобно пользоваться безразмерным параметром. Таким параметром является динамический фактор.

Динамическим фактором автомобиля называют отношение разности силы тяги на колёсах и силы сопротивления воздуха к весу автомобиля, то есть: , где D – динамический фактор автомобиля. Графическое изображение зависимости динамического фактора от скорости движения автомобиля D = f(Va) на различных передачах в коробке передач и полной нагрузке на автомобиль называется динамической характеристикой автомобиля. Строится график зависимости D от Va

Практическое использование тягового и мощностного балансов для анализа динамических свойств автомобиля значительно осложняется трудоемкостью построения кривых Рд+в и Nд+в. Кроме этого, по тяговому и мощноcному балансам нельзя сравнить динамические свойства двух автомобилей, имеющих различные вес, лобовую пло­щадь и обтекаемость. Третий способ исследования динамичности авто­мобиля - по динамической характеристике — лишен этих недостат­ков.

Запишем уравнение тягового баланса в следующем виде:PT-PВ = ψ*Ga+ (Ga/g) δj

и разделим обе его части на Ga:(PT-PВ)/Ga = ψ + (δ/g) j (1)

Левая часть уравнения (1) представляет собой удельную избыточ­ную (сверх силы Рв) силу тяги. Ее называют динамическим фактором автомобиля и обозначают буквой D, Таким образом, D = (PT-PВ)/Ga (2) или D= ψ + (δ/g) j (3)

Из выражений (72) и (73) видно, что динамический фактор данного автомобиля зависит от его конструктивных особенностей и определяет состояние движения автомобиля по заданной дороге, т. е. динамический фактор позволяет сравнивать между собой различные автомобили по динамичности

График изменения динамиче­ского фактора в зависимости от скорости движения автомобиля на различных передачах называется динамической характеристикой ав­томобиля (рис. 110). Его строят аналогично тяговой характеристике, но с использованием формулы (72), в которую подставляют значения из выражений (54) и (60).

Из выражения (73) очевидно, что при D = ψ ускорение автомобиля равно нулю, т. е. движение равномерное. Поэтому, если на графике динамической характеристики построить кривую ψ = f(Vа), откла­дывая значения ψ по оси ординат, то она определит значения D, необходимые для движения автомобиля в заданных условиях с по­стоянной скоростью.

Кривую ψ построить проще, чем линии Рд+в и Nд+в; если же допустить, что коэффициент сопротивления качению fне зависит от скорости, то график функции ψ = f (Va) можно изображать прямой линией, параллельной оси абсцисс. Это облегчает использование ди­намической характеристики для анализа динамических свойств авто­мобиля

Максимальный угол подъёма по тяге

10. Определение ускорения, времени разгона автомобиля, построение их графиков.

11. Определение времени, пути разгона автомобиля, построение их графиков.

12. Характеристики опорной поверхности, схемы уплотнения грунта, распределение давлений по глубине, несущая способность грунта, геометрические характеристики опорной поверхности.

13. Угловые колебания управляемых колёс (шимми и трампинг). Схема несоответствия кинематики подвески и рулевого привода.

Управляемые колеса автомобиля, имеющие дополнительную степень свободы по сравнению с неуправляемыми, при некоторых условиях могут начать колебаться вокруг шкворней. В результате этого автомобиль будет отклоняться от заданного направления движения то в одну, то в другую сторону, что в случае увеличе­ния амплитуды колебаний становится весьма опасным. Кроме того, в процессе этих колебаний износ шин и деталей рулевого привода, а также сопротивление качению значительно возрастают. Угловые колебания управляемых колес автомобиля могут возникнуть при движении по неровной дороге и вследствие их неуравновешенности И эксцентричности. Перекатывание колес через выступы и впадины дороги сопровождается изменением деформаций шин и упругих элементов, подвески (фиг. 111). Возникающие при этом восстанавливающие моменты сил упругости вызывают угловые колебания -колес и их осей в поперечной вертикальной плоскости (трампинг), собственная частота которых (206)

где с — угловая жесткость подвески и шин;

Ĵ- момент инерции колеблющейся массы относительно продольной оси

Фиг.111 Схема возникновения гидроскопического момента. Фиг.112 схема несоответствия

кинематики подвески и рулевого привода

Гироскопические моменты управляемых колес, действуя перпендикулярно плоскости вращения, поворачивают их вокруг шкворней. относительно продольной оси.

Неровности пути обусловливают также изменение наклона колес, зависящее от кинематики направляющего устройства подвески автомобиля. При изменении плоскости вращения колес автомобиля на каждом из них появляется гироскопический момент (207)

Где - момент инерции колеса относительно оси его враще­ния;

- угловая скорость вращения колеса; у- угол наклона колеса;

- угловая скорость наклона колеса.

Таким образом, угловые колебания колес в поперечной плос­кости вызывают угловые их колебания вокруг шкворней (виляние, шимми), с той же частотой. Кроме того, при зависимой подвеске и неодинаковых деформациях правой и левой рессор возможен некоторый поворот всей оси управляемых колес в го­ризонтальной плоскости. В свою очередь, повороты управляемых колес вокруг шкворней или вместе со всей осью создают гироскопические моменты, наклоняющие их в поперечной плоскости, т. е. оба эти вида коле­баний являются взаимосвязанными. На неровной дороге угловые колебания управляемых колес могут возникнуть также, если их двойная связь с подрессоренной массой автомобиля через подвеску и рулевой привод кинематическии не согласована. Например, согласно схеме, показанной на фиг. 112, при относительном перемещении подрессоренной и неподрессоренной масс автомобиля, шарнир на конце рычага поворотной цапфы должен качаться, с одной стороны, в соответствии с кинематикой рессоры, по траектории АА, а с другой— по дуге ВВ, радиус которой равен длине продольной тяги В действительности этот шарнир при деформации упругих элементов подвески будет перемещаться по некоторой промежуточной траектории СС, кривизна которой обусловливается трением в рулевом управлении и в подвеске, а также их упругостью. Расхождение дуг АА и СС заставит управляемые колеса при их вертикальных перемещениях относительно подрессоренной массы автомобиля поворачиваться вокруг шкворней. Собственная частота этих колебаний

где с — жесткость рулевого привода; — момент инерции колес и поворот­ных цапф относительно шкворня Как уже отмечалось выше, гироскопический эффект связывает колебания колес вокруг шкворней с их угловыми колебаниями относительно продольной оси Поэтому действительные частоты тех и других. собственных колебаний колес могут в зависимости от величин гироскопических моментов, в той или иной мере отли­чаться от определенных по выражениям (206) и (208) Решение- системы уравнений движения колес при свободных колебаниях относительно шкворней и продольной оси позволяет найти действительные частоты обоих видов собственных колебаний

14. Управляемость автомобиля. Поворот автомобиля с передними управляемыми колёсами, повёрнутыми на разные углы.

. Одним из важнейших элементов устойчивости автомобиля яв­ляется его управляемость, т. е. качество, обеспечивающее дви­жение в направлении, заданном водителем.

Управляемые колеса, повернутые из нейтрального положения, соответствующего прямолинейному движению автомобиля на угол 'θ будут катиться в плоскости своего вращения, а не сколь­зить вбок или буксовать, пока согласно выражению (27) боковая реакция на каждом из них (164)

Если управляемые колеса автомобиля ведомые (фиг. 93), то они движутся под действием толкающих сил Р, параллельных продольной оси автомобиля.

Составляющие каждой из этих сил Px=Pcosθ и Ру =Рsinθ, приложенные в плоскостях вращений колес и перпендикулярно им, стремятся перемещать колеса в направлении своего действия.

Для возможности равномерно­го движения по горизонтальной дороге и без учета сопротивле­ния воздуха сила Рх должна преодолевать сопротивления каче­нию, т. е.

РХ = Р cos Ь=.Х— Zf.

Другая составляющая силы Р не вызовет скольжения вбок, если согласно выражению (164)

Подставляя сюда выражение силы Р из предыдущего урав­нения, получим условие сохранения управляемости, обеспечи­вающее движение в заданном

направлении:

Максимальные углы поворота управляемых колес автомобиля не превышают 35—45° и, следовательно, tgθ<l. Коэффициент сцепления на твердой, сухой дороге во много раз превышает коэффициент сопротивления качению даже с учетом его увели­чения вследствие боковой деформации шин при криволинейном движении. Поэтому сохранение управляемости в указанных дорожных условиях обеспечивается с достаточным запасом, тем более что величина f .в правой части последнего выражения характеризует не все потери при качении, а только те из них, которые вызваны поверхностным трением и деформацией дороги. Боковые реакции У, возникающие при повороте управляемых колес из нейтрального положе­ния, отклоняют автомобиль от прямолинейного движения в требуемом направлении. Однако на мягких и скользких поверхностях различие между коэффициента­ми φ и f значительно уменьшается, вследствие чего управ­ляемость может ухудшиться.' Это же происходит и при тормо­жении автомобиля, когда каса­тельные реакции X возра­стают. Если управляемые колеса ве дущие , то касательные реакции на них будут больше, чем в случае ведомых управляемых ко- лес. Однако ввиду того, что в этом случае толкающие силы X всегда действуют в плоскости вращения колес, боковые реак­ции оказываются меньше, чем при ведомых управляемых коле­сах (см. ниже § 24). В результате этого управляемость автомо­биля с ведущими управляемыми колесами при прочих равных условиях лучше, чем с ведомыми

Фиг. 94. Схема поворота автомо- Фиг 95. Соотношение между углами поворота фиг.96 Схема поворота а/м с четырьмя биля с передними управляемыми с наружного и внутр. колес а/м управляемыми колесами колесами' повернутые на разные углы

Если управляемые колеса повернуты на одинаковый угол 6 (см. фиг. 93), то мгновенный центр поворота о не находится на продолжении их осей и векторы скоростей наружного и внут­реннего управляемых колес не совпадают с плоскостями их вращения. Тогда эти колеса, если они жестки в боковое на­правлении, на повороте катятся с боковым скольжением что нарушает управляемость автомобиля, а также увеличивается сопро- тивление движению и износ шин. Чтобы избежать этого,. внутреннее колесо необходимо поворачивать на больший угол, чем наружное, с тем чтобы мгновенный центр вращения автомобиля находился на продолжении осей всех колес (фиг. 94). Соотношение между углами поворота управляемых жестких колес, необходимое для их качения без скольжения, Разность этих выражений дает

где — угол поворота наружного колеса; , — угол поворота внутреннего колеса; — расстояние между шкворнями поворотных цапф авто­мобиля: L — база автомобиля.

На фиг. 95 показаны теоретически необходимая зависимость между углами и определенная по уравнению (165), и дей­ствительное соотношение между ними, найденное эксперимен­тально для данного автомобиля. Вследствие боковой эластичности шин мгновенный центр по­ворота ' автомобиля обычно смещается вперед (см. ниже), что требует меньшего различия в углах 8в и 9К по сравнению с опре­деляемым уравнением (165). Поэтому для уменьшения сколь­жения шин на повороте рулевые трапеции многих современных автомобилей близки к прямоугольнику, при котором 6„ —9К.

Движение автомобиля на повороте характеризуется радиусами траекторий наружного переднего и внутреннего заднего колес, которые согласно фиг. 94 определяются из треугольников ОАО и ОВС соответственно по выражениям .

По мере увеличения максимальных углов поворота управ­ляемых колес 9К и 0„ минимальные радиусы RH и Re уменьшаются, что улучшает маневренность автомобиля. У многих специальных автомобилей для сокращения вдвое радиусов поворота при тех же величинах углов θ и θ, и базы управляемыми .выполняются не только передние, но и задние колеса (фиг. 96). При этом управление задними колесами должно иметь возможность выключаться, с тем чтобы их траектории в случае необходимости не выходили с внешней стороны за га­бариты автомобиля.

Отсутствотсутствие скольжения и улучшение маневренности при ..криволинейном движении у автомобильного поезда обеспечи­ваются тем, что передние колеса прицепа выполняются управ­ляемыми. На фиг. 97 «оказана схема поворота автомобиля с прицепом, передняя ось которого поворачивается вместе с ко­лесами; при этом продолжения осей всех колес тягача и прицепа пересекаются в одной точке о, являющейся общим центром поворота. Для уменьшения габаритов поворота длинного автомобильного поезда управляемыми иногда выполняются и задние колеса прицепов.

15. Поворот автомобиля при боковом уводе шин. Радиусы поворота при б1>б2, б1<б2, б1=б2.

16. Определение критической скорости при движении автомобиля, обладающего излишней поворачиваемостью, нормальной и недостаточной.

17. Движение автомобиля с нормальной, излишней и недостаточной поворачиваемостью под действием бокового ветра.

Управляемость автомобиля при криволинейном движении зависит от того обладает ли он нормальной, излишней или недостаточной поворачиваемостью. Однако при нейтральном положении управляемых колес эти cв-ва автомобиля определяют траекторию его движения под влиянием боковой силы, вызванной поперечным уклоном пути или аэродинамическим воздействием. При этом особенно опасно нарушение управляемости автомобиля движущегося с высокой скоростью, в случае внезапного возникновения сильного бокового ветра, когда водитель не располагает достаточным временем для принятия соответствующих мер, предотвращающих возможную аварию. На фиг. 104 показана схема автомобиля, подверженного аэродинамическому воздействию, созданному сопротивлением воздуха и боковым ветром. Поперечная составляющая Рωγ этого результирующего давления воздуха, приложенная в боковом метацентре Сωγ вызывает увод передних и задних колес под углами δ1 δ2. Величины этих углов при данном значении силы Рωγ зависят от расстояния метацентра от передней в задней осей автомобиля. Обозначим через Сδ точку, характеризуемую тем, что поперечная сила, приложенная к ней, вызывает одинаковый увод шин передних и задних колес. Продольные координаты L 1δ и L этой точки, называемой центром боковых реакций ∑Y1 и ∑Y2 и на передние и задние колеса, определяются исходя из того, что если δ1=δ2, то согласно уравнению

Если метацентр Сωγ совпадает с центром боковых реакций Сδ, то углы увода передних и задних шин, вызванные деиствием

бокового ветра, одинаковы, и, следовательно, автомобиль имеет нормальную поворачиваемостью. Поэтому при неповернутых управляемых колесах автомобиль будет продолжать двигаться прямолинейно, но под углом увода δ=δ1=δ2 к прежнему направлению, совпадавшему с осью дороги (фиг. 105). Во избежание аварии и для возможности продолжения движения в первоначальном направлении водитель должен повернуть рулевое колесо в сторону, противоположную уводу шин, с тем чтобы автомобиль отклонился на угол б от оси дороги. Как только векторы скоростей передних и задних колес окажутся направленными вдоль дороги, рулевое колесо возвращается в нейтральное положение, и автомобиль, отклоненный на угол увода, будет двигаться прямолинейно. При этом не возникает никаких дополнительных сил, стремящихся вращать автомобиль в ту или другую сторону, и после прекращения бокового ветра он поворотом рулевого колеса вновь направляется вдоль дороги. Если метацентр Сωγ находится позади. центра Сδ боковых: сил, то угол увода передних шин меньше, чем задних, и следовательно автомобиль обладает излишней поворачиваемостью (фиг 106). При этом в соответствии с положением мгновенного центра автомобиль начнет двигаться криволинейно, поворачиваясь так, что угол между его продольной осью и результирущей аэродинамических сил уменьшается. В результате этого поперечная составляющая Рωγ и вызываемый ею увод также станут меньше. Однако возникающая при криволинейном движении поперечная сила инерции Р, совпадающая по направлению с силой препятствует уменьшению углов увода Рωγ и в зависимости от положения центра тяжести автомобиля Сg может изменить соотношение между δ1 и δ2. Если все же угол δ2 останется большим, чем угол δ1, то автомобиль будет поворачиваться в прежнем направлении, но все менее интенсивно, давая водителю возможность вовремя повернуть рулевое колесо в обратную сторону. В том случае, когда метацентр находится впереди центра боковых реакций Сδ, угол увода передних шин δ1 больше, чем задних δ2, т. е. автомобиль имеет недостаточную поворачиваемость и мгновенный центр Оδ находится с другой стороны (фиг. 107). При этом поворот автомобиля сопровождается увеличением поперечной составляющей Рwy результирующего аэродинамического давления, что является опасным. Однако возникающая при этом поперечная сила инерции Р, действуя в сторону, противоположную Рwy, уменьшает углы увода соответственно координатам центра тяжести автомобиля Сg.

Если центр тяжести не совпадает с метацентром, то силы и Р и Рwy создают поворачивающий момент, величина и направления которого зависят от взаимного расположения точек Сδ и Сωγ. При этом особо опасным является нахождение метаценгра впереди центра тяжести, так как в данном случае поворачивающий момент направлен в сторону вращения автомобиля вокруг центра Оδ, вследствие чего возможно настолько быстрое нарушение управляемости автомобиля, что водитель не успеет принять необходимых мер, предотвращающих аварию. Таким образом, только в первом из трех рассмотренных вариантов взаимного расположения бокового метацентра и центра боковых реакций, а именно при их совладении, обусловливающем нормальную поворачиваемость, автомобиль сможет при возникновении поперечной силы Рwy, продолжать двигаться прямолинейно и лишь в том случае, когда водитель дважды соответственно повернет рулевое колесо. В двух других вариантах, определяющих излишнюю или недостаточную поворачиваемость, неизбежно отклонение от прямолинейного движения, и автомобиль может стать аэродинамически неустойчивым. Это требует от водителя быстрой реакции непрерывного соответствующего поворота рулевого колеса, а особенности при расположении метацентра впереди центра