Эксплуатационные свойства автомобиля, курс лекций

- коэффициент, учитывающий влияние вращающихся масс колес

- угловое ускорение

- удельная тормозная сила

- угол поворота автомобиля

- угол поворота внутреннего колеса

- угол поворота внешнего колеса

- коэффициент трения трущихся поверхностей

- коэффициент сцепления

- коэффициент сцепления, при котором одновременно блокируются передние и задние колеса

- коэффициент сцепления в продольном направлении

- коэффициент сцепления в поперечном направлении

- плотность воздуха

– плотность жидкости ГТ

- плотность топлива

ψ - коэффициент дорожного сопротивления

- коэффициент дорожного сопротивления при максимальной скорости

ηТ – кпд трансмиссии

- кпд гидромуфты

- кпд гидротрансформатора

η1, η2 – коэффициенты связи колебаний между собой передней и задней частей кузова автомобиля

λН – коэффициент крутящего момента насосного колеса ГДТ

λТ - коэффициент крутящего момента турбинного колеса ГДТ

λz – коэффициент вертикальной деформации шины

- угловая скорость вращения

11

- угловая скорость коленчатого вала двигателя (текущая)

- угловая скорость колеса,

- угловая скорость коленчатого вала двигателя при максимальной скорости

- угловая скорость коленчатого вала двигателя при максимальной мощности

- угловая скорость коленчатого вала двигателя при максимальном крутящем моменте

- минимальная угловая скорость коленчатого вала двигателя

- максимальная скорость коленчатого вала двигателя

- угловая скорость насосного колеса ГТ

- угловая скорость турбинного колеса ГТ

, – парциальные частоты колебаний подрессоренной массы И – степень использования мощности двигателя Е - степень использования оборотов двигателя П – прозрачность ГТ

12

Введение

Учебное пособие предназначено для студентов, обучающихся по специальностям «Автомбиле – и тракторостроение» и «Автомобили и автомобильное хозяйство» и по направлениям «Наземные транспортные системы» и «Эксплуатация транспортных средств».

В процессе проектирования автомобиля его конструкции придают определенные свойства, которые называют потенциальными. Степень реализации этих свойств, а соответственно потребительское качество изделия, зависит от уровня расчетноконструкторской разработки и примененной технологии изготовления, от свойств

Различают две группы свойств автомобиля, имеющих различную природу. Первая группа - функциональные свойсва, вторая группа - свойства надежности. Функциональные свойства автомобиля обеспечивают возможность выполнить свои функции, определяемые его назначением. Эти свойства автомобиля называют эксплутационными. Свойства надежности характеризуют способность автомобиля сохранять работоспособное состояние. Они включают в себя безотказность, долговечность, сохраняемость.

Для оценки эксплуатационных свойств автомобиля применяют соответствующие измерители и показатели. Измеритель характеризует то или иное свойство с качественной стороны. Показатель дает количественное значение измерителя. Измерители и показатели эксплуатационных свойств автомобиля устанавливаются ГОСТами, стандартами и другими нормативными документами. Для определения показателей эксплуатационных свойств проводят испытания автомобиля

В данном учебном пособии рассматриваются только основные эксплуатационные свойства, т.е. свойства, связанные с движением автомобиля и реализуемые в процессе его взаимодействия с окружающей средой.

В результате изучения данного курса студент должен

знать:

- методы расчета и анализа основных эксплуатационных свойств автомобиля;

13

- направления и способы улучшения эксплуатационных свойств;

уметь:

-составлять математические модели, описывающие функциональные свойства автомобиля;

-выполнять расчеты по определению выходных характеристик автомобиля по каждому из эксплуатационных свойств;

-проводить анализ полученных характеристик эксплуатационных свойств автомобиля;

-находить пути их совершенствования;

иметь навыки:

-проведения расчетов и анализа эксплуатационных свойств автомобиля, в том числе с помощью ЭВМ;

-определения функциональных характеристик автомобиля, обеспечивающих оптимальные эксплуатационные свойства.

Изучение этого курса дает специалисту необходимый объем знаний для анализа эксплуатационных свойств автомобиля, выполнения необходимого объема расчетов на стадии проектирования как автомобиля в целом, так и отдельных его агрегатов и систем, для рационального выбора типа подвижного состава, оптимального его использования при выполнении транспортной работы.

14

1. Основные эксплуатационные свойства автомобиля

Автомобиль обладает целым рядом свойств (рис. 1.1.), которые делятся на две группы:

связанные с движением автомобиля – их относят к основным эксплуатационным свойствам; не связанные с движением автомобиля.

Эксплуатационные свойства автомобиля

Рис.1.1. Эксплуатационные свойства автомобиля

К основным эксплуатационным свойствам автомобиля, связанным с движением, относят: тягово-скоростные свойства, топливную экономичность, тормозные свойства,

15

управляемость, поворачиваемость, маневренность, устойчивость, плавность хода, проходимость.

Тягово - скоростными свойствами называют совокупность свойств, определяющих возможные по характеристикам двигателя или сцепления колес с дорогой диапазоны изменения скоростей движения и предельные интенсивности разгона автомобиля при его работе в тяговом режиме в различных дорожных условиях.

Тормозные свойства – это совокупность свойств, определяющих максимальное замедление автомобиля при его движении в различных дорожных условиях в тормозном режиме, предельные значения внешних сил, при действии которых заторможенный автомобиль надежно удерживается на месте или имеет необходимые минимальные установившиеся скорости при движении под уклон.

Топливная экономичность - это совокупность свойств, определяющих расходы топлива при выполнении автомобилем транспортной работы в различных условиях эксплуатации.

Управляемость – это свойство управляемого водителем автомобиля сохранять в процессе движения заданное направление движения или изменять его в соответствии с воздействием на рулевое управление.

Поворачиваемость – это свойство автомобиля отклоняться от направления движения, заданного положением рулевого управления, вследствие бокового убода колес.

Маневренность – это свойство автомобиля поворачиваться на минимальной площади и вписываться в габариты дороги.

Устойчивость – это совокупность свойств, определяющих критические параметры по устойчивости движения и положения автомобиля.

Плавность хода - это совокупность свойств, обеспечивающих ограничение в пределах установленных норм вибронагруженности водителя, пассажиров, грузов и элементов шасси и кузова.

Проходимость - это способность автомобиля перевозить как можно с большей средней скоростью, грузы, пассажиров и специальное оборудование в ухудшенных дорожных условиях, по бездорожью и при преодолении различных препятствий.

В каждой главе рассматривается отдельное эксплуатационное свойство, его измерители и

показатели, влияние на них конструктивных и эксплуатационных факторов.

16

2. Тягово-скоростные свойства автомобиля

2.1. Понятия. Оценочные показатели.

Тягово-скоростными свойствами называют совокупность свойств, определяющих возможные по характеристикам двигателя или сцепления колес с дорогой диапазоны изменения скоростей движения и предельные интенсивности разгона автомобиля при его работе в тяговом режиме в различных дорожных условиях.

Эксплуатационные свойства оценивают, сравнивая их с определенными значениями, принятыми в качестве базовых. Часть показателей имеет нормированные ОСТами и ГОСТами значения, остальные определяются экспериментально или расчетным путем.

Тягово-скоростные свойства автомобиля чаще всего оценивают следующими показателями:

максимальная скорость Vmax; определяется на высшей передаче для полностью загруженного автомобиля;

условная максимальная скорость Vmax усл; средняя скорость на последних 400м при разгоне автомобиля с места на участке 2000м с полной подачей топлива;

время разгона на заданном пути 400м и 1000м до заданной скорости;

скоростная характеристика разгон-выбег, определяется при разгоне с места с полной подачей топлива до Vmax на пути 2000м и выбеге до остановки;

скоростная характеристика разгона на дороге с переменным продольным профилем;

минимальная устойчивая скорость Vmin на высшей передаче;

максимальный подъем imax, преодолеваемый на низшей передаче;

ускорение при разгоне , максимальное и среднее на передачах.

2.2. Внешняя скоростная характеристика двигателя

17

Скоростной характеристикой двигателя называют зависимости мощности и крутящего момента от угловой скорости коленчатого вала: Ne=f() и Me=f().

Внешней называется такая скоростная характеристика, которая получена при полной нагрузке, т.е. при полной подаче топлива.

Для бензиновых двигателей без ограничителя оборотов она имеет вид (рис. 2.1):

Рис.2.1. Внешняя скоростная характеристика бензинового двигателя без ограничителя оборотов

Для бензиновых двигателей с ограничителем оборотов она имеет вид, представленный на рис. 2.2; для дизельных двигателей с регулятором оборотов она имеет вид, представленный на рис. 2.3.

18

Рис.2.2. Внешняя скоростная характеристика бензинового двигателя с ограничителем оборотов

Рис.2.3. Внешняя скоростная характеристика дизельного двигателя с регулятором угловой скорости коленчатого вала

19

Зависимость мощности от угловой скорости в общем виде записывается формулой:

где а,b,с- коэффициенты, которые для бензиновых двигателей с достаточной точностью принимают равными а=b=с=1; для дизелей они имеют разные значения - например, для четырехтактных двигателей принимают: а=0,5; b=1,5 и с=1.

Крутящий момент двигателя определяется по формуле:

Поскольку в характеристиках автомобилей даны обороты двигателя, то для перевода в угловую скорость используется формула:

2.3. Основы теории качения колеса.

На автомобильное колесо, взаимодействующее с опорной поверхностью, действуют силы, которые удерживают автомобиль на дороге, передвигают его и останавливают, заставляют изменять направление движения. Автомобильное колесо может катиться прямолинейно и или криволинейно. В процессе взаимодействия с дорогой происходит деформация колеса (шины) и деформация опорной поверхности. Поскольку на твердых покрытиях деформация колеса значительно больше, чем деформация дороги, то принимается допущение, что опорная поверхность имеет абсолютную твердость и не деформируется.

Пневматическая шина представляет собой оболочку, наполненную сжатым воздухом. При качении по дороге происходит ее деформация и проскальзывание элементов протектора относительно поверхности дороги.

Для колеса характерны следующие характеристики:

●свободный радиус колеса – половина диаметра наибольшего сечения беговой дорожки колеса, не нагруженного внешними силами, перпендикулярно оси вращения, при отсутствии контакта с дорогой; rсв = 0,5d +Нш; здесь d - посадочный диаметр шины; Нш – высота профиля шины;

●статический радиус (рис. 2.4а) - расстояние от центра неподвижного колеса, нагруженного только нормальной силой, до опорной поверхности дороги:

где λZ – коэффициент вертикальной деформации; λZ =0,85…0,87 – для тороидных шин и λZ = 0,80…0,85 –для шин низкого давления.

20