Проходимость автомобиля

 

Проходимость - это эксплуатационное свойство, характеризующее способность автомобиля передвигаться по опорной поверхности, создающей большие сопротивления движению, обусловленные её реологическими свойствами, сложным рельефом или наличием на ней локальных препятствий.

Показатели опорных свойств. Основным показателем опорных свойств является коэффициент сопротивления качению. Его значение зависит не только от реологических свойств грунта, но и от конструкции автомобильных колес (шин) для оценки опорных свойств автомобиля используют и другой показатель — величину давления шин на грунт:

                                                                                         (47)

где F_ш — площадь контакта шины с дорогой;

n_ш число шин.

Показатели сцепных свойств. Сцепные свойства автомобиля характеризуются величиной сцепной массы (М_с), т.е. массы, приходящейся на ведущие колеса автомобиля; коэффициентом сцепной массы (m_c = М_с / М_а) и коэффициентом сцепления шин с опорной поверхностью (φ_х). Перечисленные показатели определяют предельную величину силы тяги, которая может быть реализована ведущими колесами по сцеплению.

Показатели тяговых свойств. Тяговые свойства автомобиля характеризуются:

-удельной силой тяги

                                                                                             (48)

где Р_Тmax = М_еmaxi_трη_тр / r_g - максимальная сила тяги, которую может развить автомобиль

-удельной мощностью

                                                                                           (49)

Все вышеперечисленные группы показателей дают лишь косвенную оценку проходимости автомобиля по слабым грунтам и не характеризуют возможность движения автомобиля в тех или иных конкретных дорожных условиях.

Из уравнения силового баланса следует, что движение автомобиля по той или иной опорной поверхности в принципе возможно, если соблюдается следующее условие:

                                                                                           (50)

Данное соотношение эквивалентно двум неравенствам:

;

.

Неравенства означают, что для прохождения сложного участка дороги, автомобиль должен обладать запасом сил тяги ( ) и сцепления ведущих колес ( ). Поделив  и  соответственно на  и , получим показатели относительного запаса сил тяги и сцепления:

,                                                                         (51)

где П_Т - относительный запас силы тяги;

П_С - относительный запас сил сцепления ведущих колес.

Показатель П_С характеризует возможность движения автомобиля «по сцеплению» ведущих колес, а показатель П_Т - «по тяге».

Для оценки геометрической (профильной,) проходимости автомобиля используется ряд геометрических показателей:

1) дорожный просвет автомобиля (h_п)

2) передний свес автомобиля (l_пс)

З) задний свес автомобиля (l_зс)

4) угол переднего свеса (β_пс)

5) угол заднего свеса (β_зс)

б) продольный радиус проходимости(ρ_пр)

7) поперечный радиус проходимости (ρ_пп)

8) угол продольной гибкости автопоезда (λ_пр)

9) угол поперечной гибкости автопоезда (λ_пп)

10) угол перекоса мостов (γ)

Дорожный просвет представляет собой расстояние от опорной поверхности до наиболее низко расположенной точки автомобиля. Величина h_п характеризует возможность движения автомобиля без касания нижней частью корпуса или мостов опорной поверхности или каких-либо тел, расположенных на ней. Чем больше h_п , тем глубже колея, по которой может двигаться автомобиль, а также больше возможностей для движения по неровностям и поверхности, имеющей дискретные препятствия: пни, кочки, камни и т.п.

Величина дорожного просвета у современных автобусов составляет 220... 300 мм, у легковых автомобилей 150.. 220 мм. У полноприводных двухосных автомобилей составляет 240... 360 мм, а у трехосных достигает 400... 500 мм.

Передний свес автомобиля представляет собой расстояние от крайней передней точки автомобиля до плоскости, перпендикулярной продольной оси и проходящей через переднюю ось. Величина l_пс  характеризует возможность движения автомобиля без касания передней частью корпуса различных неровностей опорной поверхности при движении через оврагам канавы и т.п. Чем меньше l_пс тем большие неровности (при прочих равных условиях) может преодолевать автомобиль.

Задний свес представляет собой аналогичный показатель, но относящийся к задней части автомобиля.

Угол переднего свеса представляет собой угол между опорной плоскостью, касательной к окружностям передних колес и проходящей через нижнюю точку контура передней части автомобиля таким образом, что все остальные точки корпуса автомобиля располагаются с внешней стороны. Величина β_пс, как и величина переднего свеса, характеризует возможность движения автомобиля без касания нижней передней частью корпуса различных выступов опорной поверхности при движении по пересеченной местности. Современные автомобиля имеют углы переднего свеса в диапазоне от 10 до 70°.

Угол заднего свеса представляет собой аналогичный показатель, но относящийся к задней части автомобиля. Современные дорожные автомобили имеют углы заднего свеса в диапазоне от б до 60°. У многоосных автомобилей с балансирной подвеской осей тележки угол заднего свеса определяется при подъеме колес заднего моста до полного снятия буфера, что соответствует началу отрыва колес среднего моста от опорной поверхности.

Продольный радиус проходимости представляет собой радиус цилиндра, который касается передних и задних колес и находящейся между ними низшей точки корпуса автомобиля и расположен таким образом, что все остальные точки автомобиля находятся вне его. Данный показатель характеризует возможность движения автомобиля без касания нижней части корпуса различных выпуклостей опорной поверхности, длина которых соизмерима с его базой (бугры, насыпи и т.д.), Чем меньше ρ_пр, тем большие неровности может преодолевать автомобиль. для уменьшения продольного радиуса проходимости необходимо, прежде всего, уменьшение базы (L) и увеличение диаметра колес. Численные значения продольного радиуса проходимости находятся в следующих пределах:

3,0... 8,0 м у легковых автомобилей;

2,5... 6,0 м у грузовых автомобилей.

Поперечный радиус проходимости представляет собой радиус цилиндра, касающегося внутренней стороны левых и правых колес, а также нижней точки контура, причем так, что все остальные точки автомобиля располагаются вне цилиндра.

Угол продольной гибкости является специфическим геометрическим показателем, относящимся только к автопоездам. Под углом продольной гибкости прицепного автопоезда понимается максимальный угол вертикального отклонения дышла прицепа от продольной оси тягово-сцепного устройства автотягача.

Угол перекоса мостов представляет собой угол, образованный осями переднего и заднего мостов при их предельном перекосе.

 

Показатели опорной проходимости:

σ_ш=28100/ 0,106∙10 = 25290 Па = 0,025290 МПа;

Показатели сцепных свойств:

- сцепная масса М_с = 21900кг;

- коэффициент сцепной массы m_с = 21900/28100= 0,77;

- коэффициент сцепления шин с опорной поверхностью φ = 0,8.

Показатели тяговых свойств:

- удельная сила тяги Р_Туд = 91680/28100= 3,26 Н/кг;

- удельная мощность N_уд =243000/28100= 8,64Вт/кг;

- относительный запас силы тяги П_т =1-3954,30/91680=0,96;

- относительный запас сил сцепления шин с опорной

поверхностью П_с =1-91680/211111,2 = 0,57.

Показатели геометрической проходимости:

- дорожный просвет автомобиля h_п= 290 мм;

- передний свес автомобиля l_пс=1250 мм;

- задний свес автомобиля l_зс=1620 мм;

- угол переднего свеса β_пс=35º;

- угол заднего свеса β_зс=20º;

- продольный радиус проходимости ρ_пр=4300 мм.

- поперечный радиус проходимости ρ_пп=900 мм.

 

Рисунок 10 – Показатели геометрической проходимости

автомобиля КрАЗ-65032-040.

 

1.9 Управляемость

 

Управляемость — свойство автомобиля точно следовать положению управляемых колес. Управляемость, как и тормозные свойства, связана с безопасностью движения и, кроме того, с устойчивостью автомобиля. Как правило, потеря автомобилем управляемости приводит к нарушению его устойчивости и наоборот. Автомобиль должен обладать хорошей управляемостью на любом периоде эксплуатации.

Потеря управляемости обычно проявляется в самопроизвольном отклонении траектории движения автомобиля от положения управляемых колес, заданного водителем, а также в появлении заноса управляемых колес.

Управляемость зависит от боковой эластичности шин колес, стабилизации управляемых колес, их колебаний и соответствия кинематики подвески управляемых колес кинематике рулевого привода. Кроме того, она зависит от внешних условий (поперечный уклон дороги, величина коэффициента сцепления шин с дорогой, боковой ветер и т.д.)

Динамика поворота автомобиля. При установившемся движении по траектории постоянного радиуса R на автомобиль действует центробежная сила, часть которой, приходящаяся на переднюю ось может вызвать скольжение ее колес. В этом случае автомобиль теряет управляемость, так как поворот скользящих управляемых колес не может изменить направления его движения. Скольжение колес начнется, если суммарная поперечная сила, приложенная к ним окажется больше боковой реакции дороги, величина которой зависит от нормальной нагрузки на колесо, коэффициента сцепления шины с дорогой и наличия тяговой или тормозной касательной реакции.

Критическая скорость автомобиля по управляемости из условия отсутствия скольжения управляемых колес

,                                                           (52)

где L - база автомобиля, м;

 - угол поворота управляемых колёс.

Подставляя числовые значения, получаем:

.

Аналогично производим расчет для остальных значений угла поворота. Полученные данные заносим в таблицу и строим график зависимости критической скорости автомобиля из условия отсутствия скольжения управляемых колес (рисунок11).

 

Таблица 9 — Результаты расчета критической скорости по управляемости из условия отсутствия скольжении управляемых колес при различных коэффициентах сцепления для автомобиля КрАЗ-65032-040

 

		8	16	24	32	40
0,8		14,98	10,25	7,91	6,30	5,00
0,5		11,83	8,09	6,23	4,96	3,93

 

Рисунок 11 – Зависимость критической скорости автомобиля от угла поворота из условия отсутствия скольжения управляемых колес при различных коэффициентах сцепления для автомобиля КрАЗ-65032-040

 

Заключение

 

В ходе работы нами был произведен расчет основных показателей эксплуатационных свойств автомобиля КрАЗ-65032-040: внешней скоростной характеристики двигателя, тяговой, динамической, разгонной, топливно-экономической и тормозной характеристики автомобиля, а так же показателей проходимости, управляемости и устойчивости.

При расчете были получены следующие результаты.

Внешняя скоростная характеристика двигателя: максимальная мощность, кВт /при частоте вращения коленчатого вала, об/мин — 243 / 2100; максимальный крутящий момент, Нм /при частоте вращения коленчатого вала, об/мин — 1274 / 1200.

Тяговая характеристика: максимальная скорость автомобиля при дорожных условиях ,  не более 22,58 м/с (81,3 км/ч) на VIII-й передаче. При дорожных условиях ,  максимальная скорость автомобиля не более 4,8 м/с (17,3 км/ч) на IV-й передаче.

Динамическая характеристика: максимальная скорость автомобиля при дорожных условиях ,  не более 22,58 м/с (81,3 км/ч) на VIII-й передаче. При дорожных условиях ,  максимальная скорость автомобиля не более 4,8 м/с (17,3 км/ч) на IV-й передаче; при скорости 60 км/ч возможно движение на VII-й передаче при дорожных условиях  и на VIII-й передаче при дорожных условиях ; максимальный угол подъема, преодолеваемый автомобилем — 21,65° (на повышенной ступени РК).

Ускорение, время и путь разгона: максимальное ускорение на II-й передаче (1,04 м/с²); разгон до 80 км/ч — путь 400 м за 39,26 с.

Топливно-экономическая характеристика: минимальный расход топлива при дорожных условиях  составляет 39,97 кг/100км, при дорожных условиях  составляет 60,39 кг/100км.

Тормозная характеристика: тормозной путь при условиях сцепления  — 22,8 м, при условиях сцепления  — 36,5 м.

Показатели опорной проходимости:

σ_ш= 0,025290 МПа;

Показатели сцепных свойств:

- сцепная масса М_с = 21900кг;

- коэффициент сцепной массы m_с = 0,77;

Показатели тяговых свойств:

- удельная сила тяги Р_Туд = 3,26 Н/кг;

- удельная мощность N_уд = 8,64Вт/кг;

- относительный запас силы тяги П_т = 0,96;

- относительный запас сил сцепления шин с опорной

поверхностью П_с = 0,57.

Показатели геометрической проходимости:

- дорожный просвет автомобиля h_п= 290 мм;

- передний свес автомобиля l_пс=1250 мм;

- задний свес автомобиля l_зс=1620 мм;

- угол переднего свеса β_пс=35º;

- угол заднего свеса β_зс=20º;

- продольный радиус проходимости ρ_пр=4300 мм.

- поперечный радиус проходимости ρ_пп=900 мм.

При повороте на 8° и коэффициенте сцепления :

- критическая скорость автомобиля по управляемости из условия отсутствия скольжения управляемых колес ;

Список использованных источников

 

1. Богатырёв, А.В. Автомобили [текст]/А.В. Богатырёв, Ю.К. Есеновский-Лашков [и др.]. М.:Колос,2001. 496 с.

2. Вахламов, В.К. Автомобили: Теория и конструкция автомобиля и двигателя [текст]/Под ред. А.А. Юрчевского. М.:Академия, 2003. 816с.

3. Вахламов, В.К. Техника автомобильного транспорта: Подвижной состав и эксплуатационные свойства [текст]/В.К. Вахламов. М.:Академия, 2004. 528с.

4. Копотилов, В.И. Автомобили: Теоретические основы: Учебное пособие |текст]/В.И. Копотилов. Тюмень: ТюмГНГУ, 1999. 403с.

5. Проскурин, А.И. Теория автомобиля. Примеры и задачи: Учебное пособие [текст]/А.И. Проскурин. Пенза: ПГАСА, 2002. 124с.