книги из ГПНТБ / Фиделев А.С. Автотракторный транспорт в строительстве учеб. пособие
.pdfных усилий. Преимущество пневматического торможения в незначи тельной затрате мускульного усилия водителя. Однако по времени срабатывания пневматический привод уступает гидравлическому; кроме того он более сложен по устройству.
У х о д з а т о р м о з н ы м и с и с т е м а м и . В ручном тор мозе с механическим приводом необходимо: проверять все креп ления и состояния тяг и рычагов тормозного привода; смазывать опоры валиков, шарнирные соединения и троссы в гибких оболоч ках; проверять, легко ли перемещаются тяги и рычаги.
Втормозах с гидравлическим приводом надо: проверять плот ность всех соединений трубопроводов и уплотнений цилиндров; до ливать жидкость в главный тормозной цилиндр; удалять воздух из системы привода.
Втормозах с пневматическим приводом нужно: наблюдать за давлением воздуха в тормозной системе; проверять герметичность соединений всего оборудования и трубопроводов; проверять состоя
ние и работу компрессора и регулятора давления; наблюдать за чистотой и исправностью тормозного крана и состоянием его кла панов; промывать воздушные фильтры; спускать конденсат из воздушных баллонов; регулировать аппараты пневматического при вода.
Общим условием по уходу за всеми тормозными системами является поддержание в чистоте трущихся поверхностей тормозов— колодок и барабанов. Необходимо периодически осматривать тор моза и очищать их.
Существенное значение имеет регулировка тормозов, заключаю щаяся в обеспечении требуемых зазоров между накладками и тор мозными барабанами. Регулировку тормозов окончательно про веряют на ровном и сухом участке дороги. Автомобиль разгоняют до скорости 30—40 км/ч и затем резко тормозят, проверяя одновре менность действия тормозов всех колес.
Вопросы для самопроверки
1.Сравните трансмиссию автомобиля, колесного и гусеничного тракторов.
2.Каково назначение сцепления? Опишите устройство однодискового постоянно замкнутого сцепления.
3.В чем достоинства гидравлического сцепления (гидромуфты) и каково его устройство?
4.Каково назначение коробки передач? Опишите работу четырехступенчатой коробки передач.
5.Опишите работу планетарной передачи, ее преимущества и недостатки.
6.Каково назначение демультипликатора, раздаточной коробки и коробки от бора мощности?
7.Опишите систему работы гидравлического подъемника самосвала.
8.В чем заключается уход за коробкой передач?
9.Проанализируйте принцип устройства гидротрансформатора.
10.Опишите конструкцию гидромеханической передачи на примере рис. 21.
11.Каково назначение карданной передачи? Опишите ее устройство.
12.Каково назначение главной передачи? Какие особенности ее устройства у грузовых автомобилей и тракторов?
13.В чем заключается уход за главной передачей и дифференциалом?
14.Каково назначение дифференциала? Опишите его устройство.
60
15. Из каких частей состоит ходовая часть автомобиля? Охарактеризуйте их.
16.Опишите конструкцию механизмов заднего моста на примере рис. 33.
17.Каково назначение амортизаторов? Опишите устройство гидравлического
поршневого амортизатора двухстороннего действия.
18.Из каких частей состоит автомобильное колесо и шина?
19.В чем заключается уход за ходовой частью автомобиля и за шинами?
20.Опишите ходовую часть гусеничного трактора.
21.В чем заключается уход за ходовой частью гусеничного трактора?
22.Сравните механизм управления автомобиля и гусеничного трактора.
23.Какое назначение тормозной системы автомобиля?
24.Сравните гидравлический и пневматический тормозные приводы.
25.В чем заключается уход за рулевым управлением?
26.В чем заключается уход за тормозными системами?
4*
Глава II
ЭЛЕМЕНТЫ ТЕОРИИ
АВТОТРАКТОРНОГО ТРАНСПОРТА
§ 4. Тяговый баланс автомобиля
Онеш няя характеристика двигателя. Источником мощ- •“ 'ности, обеспечивающим движение автомобиля, служит двигатель внутреннего сгорания. В этом двигателе тепловая энергия топлива, вводимого в рабочие цилиндры, превращается в механи
ческую энергию. При этом эффективный крутящий момент
N, |
(1) |
Ме = 716,2 — кгс ■м (дан ■м) *, |
где Ns — эффективная мощность, л. с.;
п — число оборотов коленчатого вала двигателя в минуту. Если выразить графически мощность двигателя Ne как функцию
числа оборотов и измерять указанные величины при полностью открытой дроссельной заслонке у карбюраторного двигателя или мак симальной подаче топлива у дизеля, то получим внешнюю характе ристику двигателя (рис. 48).
Завод-изготовитель получает внешнюю характеристику двигателя, испытывая его на стенде. Имеются также и эмпирические формулы зависимости Ne = f(n).
Скоростб движения автомобиля. Относительно небольшое изме нение крутящего момента двигателя внутреннего сгорания при зна чительном изменении числа оборотов коленчатого вала побудило установить в трансмиссии автомобиля коробку передач.
Между числом оборотов вала двигателя п и скоростью движения автомобиля V (считая, что буксования ведущих колес нет) сущест вует зависимость
|
|
2 к гп . |
|
|
v=mj0M/ceK |
(2) |
|
или |
|
|
|
V = |
2кгп • 3,6 |
0,377 — ---- кміч, |
(3) |
|
60ѵ о |
1к*1о |
|
где ік — передаточное число коробки передач; іо — передаточное число главной передачи и раздаточной коробки;
г — радиус колеса с учетом коэффициента деформации шины, равного около 0,95.
* В тексте 1 килограмм-сила обозначается 1 кгс. Согласно СИ 1 кгс = 9,80665 я (ньютон), 1 дан (деканьютон) = 10я 1 кгс. Соответственно 1 кгс • м 1 дан ■м\
1 кгс/см.2 X 1 дан/см2.
52
#,
Тяговый баланс автомобиля. |
Учитывая по |
На |
тери в трансмиссии автомобиля |
механическим »е,ЛС. |
|
к. п. д. трансмиссии ідх, равным |
для грузовых |
|
автомобилей 0,8—0,85, получим |
момент Мк, |
|
подводимый к ведущим колесам автомобиля
Мк = ЛШк?]т кгс-м (дан- м) |
(4) |
Зная Мк и радиус колеса г, нетрудно под считать и окружную силу на шинах ведущих колес автомобиля:
РК |
луУкДг |
кгс (дан). |
(5) |
Г |
п
Рис. 48. Внешняя ха рактеристика двига теля
При движении автомобиля окружная сила на шинах колес в каж дый данный момент должна быть равна сумме всех сил сопротивления движению, т. е.
Рк = |
Wf + Wh + Ww+ Wj кгс (дан), |
(6) |
|
где Wf, Wh, |
Ww и Wf — соответственно сопротивления |
качению, |
|
Уравнение |
(6) |
подъему, воздуха и разгону автомобиля. |
|
называется тяговым балансом автомобиля. |
|||
§ 5. Сопротивления движению автомобиля
Сопротивление качению шин Wf возникает вследствие деформации шины, дороги и сопровождающих эти деформации явлений.
На горизонтальной дороге
Wf = G J |
кгс (дан), |
(7) |
||
где Ga — вес автомобиля, кгс |
(дан); |
|
||
f — коэффициент качения. |
|
|
||
По экспериментальным данным получены следующие величины |
||||
коэффициента качения /: |
|
|
|
Коэффициент |
|
|
|
|
|
Асфальтированное шоссе |
0,015—0,020 |
|||
Гравийно-щебеночная |
до |
0,020—0,030 |
||
рога |
мостовая |
|
||
Булыжная |
|
0,025—0,035 |
||
Грунтовая дорога |
|
|
||
сухая |
укатанная |
|
0,025—0,035 |
|
после |
дождя |
|
0,05—0,15 |
|
Песок |
укатанная |
до |
0,10—0,30 |
|
Снежная |
0,03—0,04 |
|||
рога |
|
|
|
|
Разрыхленный грунт |
|
0,16—0,18 |
||
Сопротивление при движении на подъем Wh. Когда автомобиль движется на подъем под углом а, кроме сопротивления качению колес, появляется дополнительное сопротивление (рис, 49)
Ga sin а. |
(8) |
53
В случае движения на подъем
|
G„ п р о |
Wf + |
Wh = Ga (/ cos а -f sin а) = |
|
||
|
|
|
||||
|
|
|
= Ga (/ + |
tg а) cos а, |
|
(9) |
|
|
но так как угол а |
мал, можно принять |
|||
|
|
cos а ^ 1, |
a tga обозначить |
через |
і. |
|
|
|
Тогда |
|
|
|
|
|
|
Wf + |
Wh = Ga (/ -{- і) кгс (дан). |
(10) |
||
|
|
При движении под уклон |
|
|||
Рис. |
49. Схема к расчету со |
W f + W k = Ga{f — i) кгс (дан). |
(11) |
|||
противления движению автомо |
Сопротивление |
воздуха |
движению |
|||
биля |
- |
|||||
|
|
wa обуславливается в основном |
тре |
|||
нием в его пограничном слое и вихреобразованием в воздухе. Вслед ствие вихреобразования появляется различное давление на переднюю и заднюю части автомобиля.
Теоретические и экспериментальные исследования показывают,
что сопротивление воздуха |
|
Ww = c^Fv2 кгс (дан), |
(12) |
где с — коэффициент пропорциональности, зависящий от формы маши ны и состояния ее поверхности;
у — плотность воздуха;
F — площадь лобового сопротивления автомобиля, м2. Эта площадь приближенно равна произведению ширины колеи автомобиля на его наибольшую высоту;
V— скорость движения автомобиля, м/сек]
Так как плотность воздуха изменяется сравнительно мало, то
Ww = |
= |
кгс (дан), |
(13) |
|
где k — коэффициент |
сопротивления воздуха, |
равный для грузовых |
||
автомобилей |
0,06—0,07; |
|
|
|
V— скорость, км/ч. |
|
|
|
|
Сопротивление разгону W,-. При неравномерном движении авто |
||||
мобиля часть энергии двигателя |
будет затрачиваться на ускорение |
|||
поступательно движущегося автомобиля и на ускорение его враща ющихся масс (например, маховика двигателя и колес машины).
Для удобства расчетов вводится коэффициент учета вращающихся масс р, представляющий собой отношение силы, требующейся для разгона поступательно движущейся массы и вращающихся масс авто мобиля, к силе, требующейся для разгона только поступательно дви жущейся массы:
Р і Р Р
Г П |
<14> |
Г П |
где Рп— сила, требующаяся для разгона поступательно движущейся массы;
Рв — сила, необходимая для разгона вращающихся масс.
&4
Определим в общем виде коэффициент учета вращающихся масс. При этом учитываются только маховик двигателя и колеса, так как влияние остальных вращающихся масс весьма мало.
Тогда сила инерции, которую надо преодолеть автомобилю при разгоне (или сопротивление разгону)
|
W7/ = ——2.ур кгс |
(дан), |
(15) |
где g — ускорение силы тяжести, м/сек2; |
|
||
/ — ускорение автомобиля, м/сек2. |
крутящий момент, |
||
Как известно |
из теоретической |
механики, |
|
необходимый для |
разгона тела при |
вращении его вокруг своей оси, |
|
£ II О)
асила, необходимая для разгона,
М/е
Р= 'о = V
(16)
(17)
где I — момент инерции тела; е— угловое ускорение; г0 — радиус вращения.
Обозначим момент инерции маховика / м,а колеса / к и, соответственно, угловые ускорения маховика и колеса ем и ек.
Тогда, приводя |
крутящий момент маховика / мем к оси |
колес, полу- |
|||||
чим |
|
|
|
|
|
|
|
|
п |
, |
^мемгк* О^Т + S^K£K |
(18) |
|||
|
1 в — |
|
|
г |
|
||
В свою очередь |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
(19) |
Однако, поскольку |
|
|
|
|
|
(20) |
|
|
|
Вм = |
^к^'к^О |
|
|||
из ^18) и (20), |
получим |
|
|
|
|
^/кек |
|
|
п |
|
/ мек гк ‘ о',1 т + |
(21) |
|||
|
|
— |
|
|
• г |
|
|
|
|
|
|
|
|
||
Тогда из (14), (19) и (21) |
получим коэффициент учета враща- |
||||||
ющихся масс: |
|
|
|
|
|
|
|
" |
п 1 , |
р |
- |
, |
1 |
Т" |
(22) |
|
Р — 1 + |
1 + |
G |
||||
|
|
г п |
|
|
|
аг2 |
|
|
|
|
|
|
|
—— Г' |
|
|
|
|
|
|
|
g |
|
В тех случаях, когда моменты инерции неизвестны, можно под считывать р по приближенной формуле акад. Е. А. Чудакова
Р = |
1 + аі\ , |
(23) |
где величина а для грузовых |
автомобилей |
равна 0,05—0,07. |
55
§ 6. Динамическая характеристика автомобиля
Динамический фактор. В развернутом виде уравнение тягового баланса (6) будет иметь вид
Рк = Ga (/ ± і) + Ww+ Ga j кгс (дан). |
(24) |
Представим это уравнение таким образом, чтобы величины, ха рактеризующие автомобиль и двигатель как машину, были в левой части уравнения, а величины, характеризующие дорожные усло вия и разгон автомобиля — в правой.
Тогда
f ± i + \ і . |
(25) |
Левая часть уравнения представляет собой удельное свободное тяговое усилие, которое может развить данный автомобиль. Это тя говое усилие определено акад. Е. А. Чудаковым и названо им динамическим фактором (D).
Таким образом,
PK- W w |
(26) |
|
Ga |
||
|
||
В свою очередь |
|
|
D = f ± i + l j , |
(27) |
|
а при равномерном движении автомобиля |
(/ = 0) |
|
D = f ± i . |
(28) |
|
Из формул (5), (1) и (2) следует, что величина Рк зависит как от чис |
||
ла оборотов двигателя, так и от переда |
||
точного числа |
коробки передач, _иными |
|
словами, Рк может быть представлена |
||
как функция |
скорости движения авто |
|
мобиля. |
|
|
|
|
|
|
|
Сопротивление |
воздуха |
Ww также |
|||
|
|
|
|
|
функционально зависит от ѵ. |
|
||||
|
|
|
|
|
Динамическая |
характеристика. |
||||
|
|
|
|
|
Если величину динамического фактора |
|||||
|
|
|
|
|
на каждой передаче отложить на гра |
|||||
|
|
|
|
|
фике в зависимости от скорости ѵ, то |
|||||
|
|
|
|
|
получим динамическую характеристи |
|||||
|
|
|
|
|
ку автомобиля |
(рис. 50). Число кривых |
||||
|
0 |
10 |
20 30 40 ІО |
60 70 |
на этой передаче равно числу передач. |
|||||
|
Скорость транспортирования к.ни/и |
При |
составлении динамической |
ха |
||||||
Рис. 50. Динамическая харак |
рактеристики |
автомобиля |
исходят |
из |
||||||
внешней характеристики двигателя |
(см. |
|||||||||
теристика бортового автомобиля |
рис. 48) и формул (1), (3), (5), (13) и (26). |
|||||||||
грузоподъемностью 3 т. Переда |
||||||||||
чи: |
I |
= |
6,60), II (ік = |
3,74), |
Как правило, динамическую характери |
|||||
III |
(/к = |
1,84), ІѴ(«К = |
1,0) |
стику |
составляет |
завод-изготовитель. |
||||
56
С помощью динамической характе ристики весьма просто решается боль шинство тяговых задач, а именно:
1. Определяется установившаяся скорость движения автомобиля при из вестных дорожных условиях, т.е. при
известных / и /, так |
как £> = / + і; |
|
2. |
Определяется |
максимальный |
подъем по двигателю при известной
установившейся скорости п и / так |
как |
|
i = D - f ; |
автомо |
|
3. Определяется ускорение |
||
биля при заданной скорости ѵ, |
так |
как |
/ — ~{D — і — f) м/сек?.
Рис. 51. Динамическая характеристика автомо биля со шкалой его нагрузки
При подсчете ускорений следует помнить, что коэффициент ß
имеет различные значения на различных |
передачах |
(см. |
форму |
||||||
лу 23). |
|
|
|
динамической |
характеристике |
||||
Решим указанные три задачи по |
|||||||||
трехтонного автомобиля (см. рис. 50). |
|
|
|
|
|
||||
П е р в а я |
з а д а ч а — определение скорости движения груженого |
||||||||
автомобиля |
при / = 0,02 и і = 0,060, |
т. е. при D = 0,08. |
Решение |
||||||
этой задачи |
показано на рис. 50. Как следует из рисунка, в |
этих |
|||||||
дорожных условиях автомобиль будет двигаться |
на |
III |
передаче |
||||||
и развивать |
скорость ѵ ~ 32 км/ч. |
|
максимального |
подъема |
при |
||||
В т о р а я |
з а д а ч а — определение |
||||||||
скорости |
V = 50 км/ч и / = 0,02. Так |
как |
при этой скорости |
D = |
|||||
= 0,05 (см. рис. 50), то, следовательно, і = |
0,05 — 0,02 =0,03. |
|
|||||||
Т р е т ь я |
з а д а ч а — определение ускорения автомобиля |
при за |
|||||||
данной скорости движения и = 5 км/ч на подъеме t =0,15 |
при / = |
||||||||
= 0,02. Включается II передача, т. е. на заданной скорости D = 0,225 |
|||||||||
(см. рис. |
50). Тогда коэффициент учета вращающихся масс ß = |
1 + |
|||||||
+ ail = |
1 + |
0,06 - 3,742 = 1,84; |
|
|
|
|
|
|
|
/ = у (£> — г —/) = щ - (0,225 - |
0,15 - |
0,02) = |
0,3 м/сек\ |
|
|||||
Учет нагрузки автомобиля. Из |
формулы (26) следует, |
что |
при |
||||||
неизменных величинах Рк и Ww динамический фактор обратно про
порционален весу |
автомобиля, состоящему из полезной |
нагрузки |
и собственного веса машины. |
|
|
Следовательно, |
если вес порожнего автомобиля G0, то динами |
|
ческий фактор порожнего автомобиля |
|
|
|
G п |
(29) |
|
Do = - f . |
|
|
ио |
|
Поэтому в одном и том же отрезке ординаты D теперь, при по рожнем автомобиле, большей будет величина D0 или, другими сло вами, масштаб ординаты динамического фактора при порожнем авто
мобиле следует уменьшить в соотношении |
> 1. |
|
üo |
57
На рис. 51 показана ордината D, соответствующая 100%-ной нагрузке автомобиля, и Do, соответствующая порожнему автомобилю, т. е. нулевой нагрузке. Кроме того, проведены ординаты, соответ ствующие 20, 40, 60 и 80% нагрузки автомобиля. Таким образом, динамическая характеристика, приведенная на рис. 51, позволяет ре шать тяговые задачи при любой нагрузке автомобиля.
Вотносительно легких дорожных условиях применяют автомо били с прицепами. Пользуясь динамическими характеристиками, можно определить, какие установившиеся скорости будет развивать груженый автомобиль с прицепами.
Вэтом случае окружная сила на шинах колес груженого авто
мобиля
Рк = (tiQo + |
Ga) (/ ± |
і) -f Ww кгс (дан), |
(30) |
где п — количество прицепов; |
(дан). |
|
|
Qo— вес груженого прицепа, кгс |
|
||
' Тогда |
|
|
|
Z ) = ^ L = _ ^ |
= ( „ | + i) ( / ±0> |
(31) |
|
Пример определения скорости движения сдвумя прицепами (п = 2),
весом каждого |
с грузом Q0 = 3000 кгс при f — 0,02 и і = 0,06, пока |
зан на рис. 50. |
Учитывая что вес груженого автомобиля Ga = 6200 кгс, |
по формуле (31) получим
D = р ш г + 1) ( ° . ° 2 + ° - 0 6 ) ~ о . 16.
и согласно динамической характеристике автомобиль с прицепами будет двигаться на II передаче со скоростью и = 15 км/ч.
§ 7. Проходимость автомобиля
Проходимость (вездеходность) автомобиля характеризует возмож ность его надежного движения по неровным и скользким дорогам. Движение автомобиля обеспечивается двумя условиями: достаточной мощностью двигателя и достаточным сцеплением шин с дорогой. Или, выражая эти условия аналитически, получим
Р * > Ш < Р СЦ, |
(32) |
где РСц — сила сцепления шин с дорогой.
Сцепление шин автомобиля с дорогой. Сила сцепления шин с доро
гой |
Дсц = ?Яв , |
(33) |
|
где RB— нагрузка |
|||
от ведущих колес на дорогу; |
|
||
<р— коэффициент сцепления, характеризующий прочность контак |
|||
та колеса |
с опорной поверхностью. На дорогах |
с твердым |
|
покрытием эта прочность определяется силой трения между колесом и поверхностью дороги.
Коэффициент сцепления зависит от типа и состояния дороги, конструкции и состояния шин и давления в камере шины.
58
Рис. 52. Схема к расчету проходимости автомобиля:
а — на горизонтальной дороге» б — на наклонной
При сухой щебеночной дороге и рифленом протекторе коэффи циент сцепления порядка 0,5—0,6, а при влажной загрязненной ще беночной дороге коэффициент сцепления 0,2—0,3.
Нагрузка от колес на дорогу, У неподвижного автомобиля, стоя щего на горизонтальной площадке, нагрузка от колес на дорогу или равные им по абсолютной величине нормальные реакции дороги на колеса являются величинами постоянными. Например, у двухосно го автомобиля (рис. 52, а):
Ä l - G . f10; |
(34) |
І?2 = О Л . |
(35) |
‘о |
|
При движении автомобиля возникают дополнительные силы и мо менты, разные в различных условиях движения (движение на подъем, разгон, торможение автомобиля).
Рассмотрим движение неравномерное, например, ускоренное (рис. 52, б).
Равнодействующую Ww сил сопротивления воздуха будем счи тать приложенной к центру парусности, находящемуся на расстоя нии hwот плоскости дороги. Моменты сопротивления качению передних
и задних колес |
обозначим |
и Л12. Тогда сумма моментов отно |
|
сительно центра |
тяжести автомобиля |
|
|
Rid -piVw (hw— hg) -p Alj "P M2 ~P Tihg “p T ihg— R^h — 0. |
(36) |
||
Сумма проекций сил на |
плоскость, перпендикулярную к плоско |
||
сти дороги, |
R 1 “р ^?2 — Ga cos а. |
(37) |
|
|
|||
Далее для двухосного автомобиля с задними ведущими колесами находим нормальную реакцию на эти колеса, определяющую силу сцепления. Для этого примера
Тг = |
Я2ср; |
(38) |
Тх = |
RJ. |
(39) |
59