Тема лекции 13 Основы компоновки прицепного состава (продолжение). Анализ компоновочных схем легковых автомобилей

13.1 Влияние отдельных параметров прицепа на устойчивость управления автопоезда

Устойчивость управления автомоби­ля с прицепом зависит от базы прице­па, свеса дышла прицепа, свеса тягово-сцепного устройства автомобиля.

В большинст­ве случаев изменение длины дышла незначительно влияет на устойчивость управления автопоезда.

В большин­стве случаев уменьшение свеса тягово-сцепного устройства способствует улуч­шению устойчивости управления ав­топоезда, а в отдельных случаях — ее ухудшению.

При оценке базы прицепа следует иметь в виду, что увеличение этого параметра приводит к увеличению длины платформы и момента инерции прицеп относительно вертикальной оси (при равномерной загрузке). Повышение устойчивости управления автопоезд достигается при использовании прице­па с минимальной базой.

Результаты проведенных исследова­ний позволяют сделать вывод, что в порядке убывания степени влияния на устойчивость управления автопоезда исследованные параметры можно рас­положить следующим образом: база прицепа, свес тягово-сцепного устрой­ства, свес дышла. Влияние указанных геометрических параметров на устой­чивость управления автопоезда следу­ет рассматривать только в сочета­нии их.

Необходимо отметить, что при вы­боре свеса дышла, кроме управляемо­сти автопоезда при прямолинейном движении, следует учитывать поворо­ты его с малыми радиусами. Иногда для обеспечения таких поворотов не­обходима большая длина свеса дыш­ла, чем при прямолинейном движении автопоезда. Кроме того, вследствие нормативных ограничений общей дли­ны автопоезда для повышения грузо­подъемности желательно уменьшать свес дышла.

Разработаны конструкции укоро­ченных сцепных устройств прицепных автопоездов, обеспечивающих автома­тическое увеличение свеса дышла при выполнении поворотов с малыми ра­диусами. За счет таких конструкций сцепных устройств повышается произ­водительность прицепных автопоездов до 10 %.

13.2 Влияние самоустанавливающихся осей и колес полуприцепов на маневренность и поперечную нагруженность шин автопоездов

Одним из основных путей повыше­ния грузоподъемности автопоездов яв­ляется увеличение числа осей и габаритной длины автопоезда. В свою очередь увеличение числа осей и габа­ритной длины автопоезда приводит к ухудшению его маневренности (увели­чению ширины коридора, занимаемого автопоездом при повороте) и повыше­нию изнашивания шин из-за увеличе­ния поперечных реакций, действующих на колеса со стороны дороги во время поворота. С целью обеспечения необходимой маневренности многоосных автопоез­дов и снижения изнашивания шин в настоящее время широко применя­ются самоустанавливающиеся оси (рисунке 13.1, а) и оси с самоустанавли­вающимися колесами (рисунок 13.1, б).

1-балка оси; 2-шкворень	1-балка оси; 2-шкворень; 3-поворотный кулак; 4-рычаг рулевой трапеции; 5-стабилизатор; 6-поперечняя тяга рулевой трапеции
Рисунок 13.1. Схема самоустанавливающейся оси (а) и оси с самоустанавливающимися колесами (б)

Так как поворот этих осей или ко­лес вокруг шкворней 2 (рисунок 13.1) тре­бует небольших поперечных реакций на шинах (для преодоления трения в шкворневых соединениях), сопротив­ление повороту автопоезда и макси­мальные поперечные усилия на шинах уменьшаются.

Изнашивание шин в значительной степени определяется по­перечной реакцией со стороны дороги, поэтому применение самоустанавли­вающихся колес на тележке полупри­цепа обеспечивает уменьшение как габаритной ширины коридора при по­вороте автопоезда, так и скорости изнашивания шин.

13.3 Внешние аэродинамические устройства автомобилей и автопоездов

На повышение топливной экономич­ности автомобилей и автопоездов су­щественное влияние оказывает сниже­ние аэродинамического сопротивления автотранспортных средств.

Применяемые в настоящее время внешние аэродинамические устройства можно классифицировать следующим образом:

группа А — лобовые обтекатели на крыше кабины для снижения главным образом аэродинамического сопротив­ления выступающей над ней части ку­зова;

группа Б — нижние обтекатели, устанавливаемые на бампере, для снижения аэродинамического сопро­тивления деталей и агрегатов, располо­женных в нижней части автотранспорт­ного средства;

группа В — устройства на передней стенке кузова для снижения его аэро­динамического сопротивления;

группа Г — устройства, устанавли­ваемые в зазоре между кабиной и ку­зовом, для снижения аэродинамичес­кого сопротивления автотранспортного средства, обусловленного влиянием бокового ветра;

группа Д — устройства, устанавли­ваемые на задней стенке кузова, для снижения аэродинамического сопротив­ления за автотранспортным средством;

группа Е — устройства, устанавли­ваемые на боковых стенках кузова, для снижения влияния бокового ветра под автотранспортным средством.

Наиболее распространенными аэродинамическими устройствами, устанавливаемыми на крыше кабины, являются лобовые обтекатели щитового и объемного типов.

13.4 Основные компоновочные схемы легковых автомобилей

Компоно­вочная схема легкового автомобиля определяется, прежде всего, относитель­ным расположением двигателя и веду­щих колес и определяет размеры авто­мобиля, его массу, распределение осе­вых нагрузок на дорогу, комфорт пассажиров, устойчивость движения.

Основными компоновочными схе­мами являются: классическая (рисунок 13.2, а), когда двигатель располо­жен впереди, а ведущими колесами являются задние; заднеприводная (рисунок 13.2, б), с задним расположе­нием двигателя; переднеприводная (рисунок 13.2, в), с передним расположе­нием двигателя.

Рисунок 13.2. Схемы компоновки легкового автомобиля

Классическая схема компоновки

Отличительной особенностью клас­сической компоновки является значительная общая длина автомобиля, что сказывается на массе автомобиля, которая непосредственно влияет на себестоимость, топливную экономич­ность и динамику автомобиля.

К недостаткам классической схемы следует отнести наличие туннеля для карданного вала, что ухудшает усло­вия размещения пассажиров на заднем сиденье, а также их вход в автомобиль и выход из него.

К преимуществам классической схе­мы компоновки можно отнести следую­щие: простоту конструкции передней подвески; возможность установки дви­гателя большей длины; простоту изоля­ции салона от шума двигателя; равно­мерное изнашивание шин; вы­сокая эффективность отопления в ре­зультате наличия коротких воздушных и водяных тепловых трасс; эффектив­ное охлаждение двигателя благодаря расположению радиатора в передней части автомобиля; возможность полу­чить просторный багажник; простоту привода переключения передач и др. Кроме того, при полной загрузке авто­мобиля основная нагрузка приходится на ведущие задние колеса, что важно для автомобилей-фургонов, пикапов.

Заднеприводная схема компоновки с задним расположением двигателя

Появление такой компоновки пред­определило создание общего силового агрегата, в который входили бы двига­тель, сцепление, коробка передач и главная передача при разрезной зад­ней ведущей оси. Расположение двига­теля сзади позволило улучшить обзор­ность, уменьшить базу и габаритные размеры автомобиля, повысить его маневренность при снижении массы. При переднем свесе обычной длины автомобиль с задним расположением двигателя короче автомобиля, сконст­руированного по классической схеме компоновки, на 10 %. Стоимость его меньше, пассажиры располагаются в зоне комфорта.

К преимуществам заднеприводной схемы компоновки с задним располо­жением двигателя, кроме упомянутых выше, можно также отнести: простоту конструкции передней подвески, воз­можность разгона на мокрой дороге, при гололеде и на подъеме, а также отсутствие туннеля в основании кузова. Однако опыт эксплуатации автомоби­лей показал, что данная схема компо­новки имеет и ряд существенных не­достатков, практически почти не устранимых. Основные из них следую­щие: излишняя поворачиваемость и неустойчивость движения на поворотах и при прямолинейном движении из-за значительной перегрузки задних колес и шин, ограниченные размеры багаж­ника, сложность коммуникаций между механизмами управления и силовым агрегатом, плохая управляемость при гололеде в связи с малой нагрузкой передних колес, повышенная чувстви­тельность автомобиля к действию бо­кового ветра и др.

Переднеприводная схема компоновки с передним расположением двигателя

Автомоби­лям с передним приводом свойствен­на «недостаточная» поворачиваемость, так как на передние колеса приходится значительно большая нагрузка, чем на задние и, кроме того, передние, а не задние колеса работают в ведущем режиме. Автомобиль этого типа, дви­гаясь с высокими скоростями по пря­мой траектории, не требует частого воз­действия водителя на рулевое колесе для сохранения прямолинейного дви­жения.

При приводе на передние колеса автомобиль менее склонен к заносу на поворотах и на скользком дорожном покрытии и, кроме того, занос легко предотвращается увеличением тягового усилия, т. е. за счет увеличения скорос­ти движения; автомобиль, сконструи­рованный по переднеприводной схеме по сравнению с автомобилем с задним приводом примерно в два раза менее чувствителен к воздействию бокового ветра.

Проходимость автомобиля с перед­ним приводом при движении по мяг­ким грунтам выше, чем автомобиля с задним приводом. Задние колеса, двигаясь в ве­домом режиме, идут по уплотненной колее передних.

В производстве переднеприводная схема компоновки автомобиля дает возможность снижать его массу или материалоемкость на 6...10 % (максимальное уменьшение массы обеспечи­вается при поперечном расположении двигателя). Этому способствует сокра­щение общей длины автомобиля, ис­ключение из его конструкции кардан­ного вала, использование менее металлоемкого заднего моста, объединение в один блок главной передачи и короб­ки передач. Номенклатура деталей переднеприводного автомобиля также сокращается. Кроме того, при по­перечном расположении двигателя конические шестерни главной переда­чи заменяют цилиндрическими, благо­даря чему снижается трудоемкость их изготовления, устраняется необходи­мость в регулировке при сборке на заводе и в эксплуатации.

Наибольший эффект переднепри­водная компоновочная схема дает при использовании ее для автомобилей особо малого и малого классов. И если для легковых автомобилей особо мало­го, малого и среднего классов привод на передние колеса безусловно целесо­образен, для автомобилей большого класса он только повышает безопасность движения и удобство размеще­ния пассажиров на задних сиденьях.

Автомобили с приводом на задние колеса необходимы прежде всего для эксплуатации на плохих дорогах, где требуется повышенная защита от по­вреждения главной передачи нераз­резным мостом, а также когда перемен­ная загрузка кузова изменяет нагруз­ку на ведущие колеса, т. е. для авто­мобилей-фургонов, пикапов и др.

Литература: 2[118-129]

Контрольные вопросы:

1) Как влияет параметры прицепа на устойчивость управления автопоезда?

2) С какой целью применяют самоустанавливающиеся оси и колеса?

3) Как классифицируются внешние аэродинамические устройства грузовых автомобилей?

4) Назовите преимущества и недостатки классической схемы компоновки легковых автомобилей?

5) Назовите преимущества и недостатки заднеприводной схемы компоновки легковых автомобилей?

6) Назовите преимущества и недостатки переднеприводной схемы компоновки легковых автомобилей?