Теория эксплуатационных свойст автомобилей

Надежность работы автомобиля оценивается  величиной его пробега (км) между двумя очередными остановками, вызванными техническими неисправностями, или затратами времени (в часах) на устранение неисправностей, отнесенными к 1000 км пробега. Методы оценки этих качеств рассматриваются в курсе «Конструкция и расчет автомобилей».

Тяговые (динамические) качества автомобиля оцениваются по величинам максимальной и средней технической скорости в данных дорожных условиях, и определяются отношением тяговых усилий на ведущих колесах к суммарным сопротивлениям, которые испытывает автомобиль при его движении.

Одним из элементов оценки тяговых  качеств автомобиля является его тормозные качества. Это объясняется тем, что высокие тормозные качества обеспечивают возможность безопасного движения с большими средними и максимальными скоростями.

Экономические качества автомобиля характеризуются расходом топлива при движении автомобиля в заданных условиях. Они зависят от топливной экономичности двигателя, от внешних условий движения, нагрузки скорости и сопротивлений, которые преодолевает автомобиль при движении. В качестве показателя топливной экономичности двигателя используют величину удельного расхода топлива (г или кг) на единицу (кВт) произведенной мощности в час (на валу двигателя). Однако, с учетом сказанного выше, этот единичный измеритель не может служить критерием для оценки экономических качеств автомобиля в целом. Поэтому об экономических качествах автомобиля судят по величине эксплуатационного расхода топлива  в килограммах или литрах на 100 км пройденного пути.

По среднему расходу топлива  на 100 км пройденного пути в заданных условиях движения и по емкости топливных баков подсчитывается запас хода автомобиля, то есть величина пути, который может пройти автомобиль без дозаправки топливом. В технической характеристике автомобиля запас хода обычно указывается для движения в хороших дорожных условиях (горизонтальное шоссе с твердым покрытием).

В некоторых случаях применяют  понятие радиус действия автомобиля. Эта величина равна половине запаса хода. Запас хода зависит не только от размеров топливного бака и качества дороги, но и от скорости движения автомобиля. Запас хода грузовых автомобилей составляет примерно 300…500 км, что обеспечивает их среднесуточный пробег.

От показателя плавности хода автомобиля, который обусловлен характером колебаний АТС при движении, зависит утомляемость водителя, производительность и качество работ, а также долговечность агрегатов. Критериями плавности хода являются величины и частота вертикальных и угловых колебаний и ускорений. Рациональная конструкция подвески машины, плавность её хода позволяют эксплуатировать технику на более высоких скоростях, обеспечивая при этом повышенную производительность и экономичность.

Устойчивость автомобиля характеризует способность АТС двигаться в разнообразных дорожных условиях без продольного или поперечного опрокидывания и без бокового скольжения колес. Этот показатель оценивается параметрами продольной и поперечной устойчивости машины (предельные углы уклонов и критические скорости поворотов с малыми радиусами).

Показатели удобства и легкости управления и обслуживания характеризуются рациональной конфигурацией сидений, защищенностью водителя от солнечных лучей, шума, пыли и дождя, вентиляцией кабины; величинами усилий, необходимых для управления автомобилем, удобством пользования механизмами управления, а также приспособленностью машины к техническому обслуживанию и ремонту.

Помимо перечисленных выше качеств  автомобиля, к важным эксплуатационным показателям относят маневренность  и управляемость.

Маневренностью называется приспособленность к поворотам на малых площадях. Критерием маневренности служит наименьший радиус поворота. Для его уменьшения сокращают базу машины, тормозят внутреннее (по отношению к кривой поворота) колесо. Применение торможения внутренних колес уменьшает радиус поворота практически вдвое.

Управляемостью машины называется её способность к сохранению направления движения, заданное водителем. Важным показателем управляемости машины является способность сохранять прямолинейное движение.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

                                                 Глава 1.  

                           РАБОТА АВТОМОБИЛЬНОГО КОЛЕСА

 

                Физико-механические свойства почвы.

Физико-механические свойства почвы, взаимодействующей с движителем (колесом), зависят от её плотности, влажности и других факторов. К свойствам почвы, оказывающим наибольшее влияние на тяговые и экономические показатели машины, могут быть отнесены:

• сопротивление смятию и сдвигу;
• трение между почвой и колесами;
• липкость.

Эти свойства почвы зависят в  основном от размеров и формы составляющих её твердых частиц, от её пористости и влажности.

В механическом составе наиболее часто  встречающихся землистых почв различают  следующие основные фракции:

-    песчаные с размером  зерен от 2 до 0,05 мм;

• пылевато-илистые с размером зерен от 0,05 до 0,005 мм;
• глинистые с размером зерен меньше 0,005 мм.

Глинистые частицы сообщают почве  большую прочность при малой  влажности, а также пластичность и липкость во влажном состоянии.

По структуре почвы можно  разделить на две группы:

1. сыпучие с раздельно-зернистым строением (песок);
2. связные, в которых частицы разделены порами (до 1 мм в диаметре), полостями и пустотами (иногда превышающими в диаметре 10 мм).

Воздействие колес на почву вызывает деформации смятия и сдвига. Смятие почвы характеризуют коэффициентом  удельного сопротивления смятию (сжатию), который показывает, при каком напряжении происходит вдавливание контрольного штампа в почву на глубину 1 см.

Сопротивление почвы сдвигу складывается из сопротивления частиц смещению в  стороны или разрушению их и из сопротивления перемещению слоя почвы по плоскости среза. Таким образом, при сдвиге должны быть преодолены силы сцепления и силы внутреннего трения между частицами грунта.

Сопротивление почвы сдвигу меняется с изменением влажности. Оптимальная влажность почвы в отношении тягового сопротивления соответствует 40…60%. Характер взаимодействия колеса с влажной грунтовой дорогой зависит от режима движения автомобиля. Чем выше скорость автомобиля, тем меньше длительность воздействия колеса и, следовательно, деформация –опорной поверхности. Поэтому в общем случае при больших скоростях поступательного движения автомобиля на влажном грунте его проходимость и тяговые свойства возрастают.

       Свойства  пневматической шины

Пневматическую шину широко применяют  благодаря её амортизирующим свойствам. Они значительно смягчают толчки от неровностей дороги.

От физико-механических свойств  шины зависят такие эксплуатационные показатели автомобиля, как грузоподъемность, экономичность, управляемость, проходимость и др. В конечном итоге все эти показатели определяются значением и видом деформации шины под действием внешних сил.

Различают четыре вида деформаций пневматической шины:  радиальную (нормальную), окружную (тангенциальную), поперечную (боковую) и угловую.

Радиальная деформация шины измеряется её нормальным прогибом h_н, равным разности свободного  (r₀ ) и статического (r_ст) радиусов колеса:

                                            h_н = r₀ - r_ст .

Свободный радиус – это радиус колеса, находящегося в свободном (не нагруженном) состоянии.

Например, для низкопрофильной шины типа 205/70-14 этот радиус отыщется как:

    r₀ = 0,5 d + Н = 0,5 d + В(Н/В)10^-2; (100×Н/В) – серия шины; 1 дюйм равен 25,4 мм, то есть:

 r₀ = (0,5×14×25,4 + 205×0,7)×10 ^–3 = (177,8 + 143,5)×10 ^–3 = 0,321 м.

Под действием статической вертикальной нагрузки (веса неподвижной машины) в результате деформации эластичной конструкции шины уменьшается расстояние от оси колеса до опорной поверхности. Это расстояние называется статическим радиусом r_ст  колеса.

                          r_ст = r₀ (1 – λ) ,

где λ – коэффициент, учитывающий  деформацию шины при приложении к ней вертикальной нагрузки. Для легковых автомобилей λ = 0,15; для грузовиков λ = 0,1. Для арочных шин λ = 0,1.

Нормальный прогиб – одна из важнейших характеристик шины, определяющих её нагрузочную способность и плавность хода. С увеличением прогиба повышаются напряжения в элементах конструкции шины, снижается усталостная прочность и срок её службы. Наибольшее допустимое значение нормальной нагрузки, при котором, несмотря на радиальную деформацию, обеспечивается заданный срок службы шины при заданном давлении воздуха в ней, принято называть грузоподъемностью шины. Величина нормальной нагрузки регламентирована ГОСТ 7463-89.

Тип и параметры ведущих колес  для автомобилей выбираются (таблица 1) в соответствии с нормальной нагрузкой на них. Стандартом предусмотрено несколько допустимых нагрузок на шину в зависимости от давления воздуха в ней. При выборе шины для рассчитываемой машины необходимо руководствоваться следующим правилом. Полученная расчетом нормальная нагрузка на шину не должна превышать максимально допустимую по стандарту при наименьшем давлении воздуха в ней из числа значений предусмотренных стандартом.

При определении нагрузки на ведущее колесо следует предусмотреть максимально возможную загруженность в эксплуатации машины с учетом её технологического назначения.

При равномерном статическом  распределении веса машины по осям максимальную нагрузку на одно колесо следует определять, исходя из возможного её перераспределения в эксплуатации. В этом случае учитывается нагрузка на ведущее колесо от силы тяжести  машины и перевозимого груза, а также от вертикальной составляющей тягового усилия на сцепке прицепа.

Параметры выбранной шины сверяют с типом и параметрами  ведущих колес у машины-прототипа. При сопоставлении параметров выбранного колеса и колеса прототипа следует иметь в виду, что заводы-изготовители грузовых машин иногда применяют увеличенный размер шин (если позволяют предъявляемые к машине требования). «Переразмеренные» шины более долговечны, оказывают меньшее давление на почву и придают машине более высокие тяговые свойства. Применение подобных шин наиболее целесообразно на грузовых автомобилях, эксплуатирующихся на грунтовых дорогах или дорогах с плохим покрытием.

                                                                                                                                                          Таблица 1.

                   Параметры автомобильных шин  (ГОСТ 7463-89)

№п/п	Автомобиль	Колесная формула	Обозначение шины	Давление в шинах,МПа: пер./задн.
1	ВАЗ-1111	2 × 4	135 / 80R12	0,15 / 0,18
2	ВАЗ-2106	4 × 2	175 / 70R13	0,16 / 0,19
3	ВАЗ-2108	4 × 2	175 / 70R13	0,2 / 0,2
4	М - 2140	4 × 2	6,40 - 13	0,17 / 0,2
5	ГАЗ-3102	4 × 2	205 / R14	0,2 / 0,2
6	ВАЗ-2121	4 × 4	6,95 - 16	0,18 / 0,1
7	УАЗ-31512	4 × 4	185 / 80R15	0,17 / 0,19
8	УАЗ-3303	4 × 4	8,40 - 15	0,32 / 0,37
9	ГАЗ-3307	4 × 2.2	240 R 508	0,45 / 0,63
10.	ЗИЛ-43151	4 × 2.2	260 R 508	0,4 / 0,63
11	ЗИЛ-43310	4 × 2.2	260 R 508	0,6 / 0,65
12	МАЗ-5337	4 × 2.2	300 R 508	0,75 / 0,67
13	КамАЗ-5320	6 × 4.2	260 R 508	0,73 / 0,43
14	ЗИЛ-131	6 × 6.1	320 R 508	0,3 / 0,3
15	Урал-4320	6 × 6.1	370 - 508	0,32 / 0,32