Грузовые автомобили - проектирование. Страница 1


ПРОЕКТИРОВАНИЕ АВТОМОБИЛЯ ГРУЗОВЫЕ АВТОМОБИЛИ МОСКВА «МАШИНОСТРОЕНИЕ» 1979
Авторы: М. С. Высоцкий, 10. Ю. Беленький, Jl. X. Гилелес, И. Ф. Демидович, А. И. Титович, С. Г. Херсонский Грузовые аптомобили/М. С. Высоцкий, 10. Ю. Беленький, Л. X. Гилелес и др.—М.: Машиностроение, 1979. — 384 с., ил. В пер.: 2 руб. В книге освещены вопросы, связанные с общей компоновкой автомобиля, приведены критерии оценки технического уровня и основных эксплуатационных качеств автомобилей, а также даны основы техникоэкономического анализа на начальной стадии проектирования. Проанализированы конструкции основных узлов и агрегатов автомобилей большой грузоподъемности и приведены рекомендации по выбору конструктивно-компоновочных схем и основных параметров. Книга предназначена для научных и инженерно-технических работников, занимающихся проектированием автомобилей. Табл. 64, ил. 143, библ. назв. 22. г вдаг»71 гкжтю ИБ № 458 ГРУЗОВЫЕ АВТОМОБИЛИ Редактор В. А. Нахимсон. Технический редактор Л. Т. Зубко. Корректор А. П. Озерова. Переплет художника А. Я. Михайлова Сдано в набор 10.11.78. Подписано в печать 16.03.79. Т-01181. Формат 60x90Vie- Бумага типографская N° 1. Гарнитура литературная. Печать высокая. Уел. печ. л. 24,0. Уч.-изд. л. 26,0. Тираж 1 1 000 экз. Заказ 1173. Цена 2 руб. Издательство «Машиностроение», 107885, Москва, ГСП-6, 1-й Басманный пер., 3 Ленинградская типография № 6 Ленинградского производственного объединения «Техническая книга» Союзполиграфпрома при Государственном комитете СССР по делам издательств, полиграфии и книжной торговли. 193144, г. Ленинград, С-144, ул. Моисеенко, 10. © Издательство «Машиностроение», 1979 г. ВВЕДЕНИЕ Ускоренные темпы развития народного хозяйства и в связи с этим значительный рост грузооборота автомобильного транспорта, расширение междугородных перевозок, снижение себестоимости автотранспортных работ обусловливают необходимость расширения типажа, совершенствования конструкций и увеличения выпуска автомобилей и автопоездов большой грузоподъемности. Новое семейство двухосных и трехосных автомобилей большой грузоподъемности предусматривает широкую гамму автомобилей и автопоездов для перевозки грузов различных видов с учетом дорожных и климатических условий. Полные массы автопоездов нового семейства с дизелями мощностью 180—420 л. с. возросли до 52 т. Развитие автомобильной техники такого класса ставит ряд новых задач, требующих дальнейшего решения. Для разработки новых моделей магистральных большегрузных автомобилей и автопоездов необходимы более совершенные методы расчетных, стендовых и дорожных исследований, конкретизация ряда теоретических вопросов как общей компоновки и плавности хода, управляемости и устойчивости, надежности и долговечности, тяговой динамики и технико-экономической целесообразности конструкций, так и основных узлов. Современные методы расчетно-теоретических и экспериментальных исследований позволяют на начальной стадии проектирования автомобиля выполнять наибольший объем научно-исследовательских работ, основной задачей которых является обоснование основных параметров автомобиля, в том числе основных компоновочных размеров автомобиля, массы и состава автопоезда, мощности двигателя, параметров трансмиссии, удовлетворение требованиям эргономики, сохранения окружающей среды и обеспечение безопасности движения и др. Учитывая широту проблем и ограниченный объем книги, авторы стремились сконцентрировать внимание на узловых вопросах проектирования автомобилей большой грузоподъемности и их агрегатов и систем. Книга состоит из двух частей. В первой части изложены основы проектирования автомобилей большой грузоподъемности. Рассматривается комплекс вопросов, которые приходится решать на начальной стадии проектирования, даны критерии оценки технического уровня и основных эксплуатационных качеств автомобилей большой грузоподъемности, освещены принципиальные вопросы определения основных показателей двигателя и трансмиссии, изложены основные положения компоновки автомобиля, а также даны основы технико-экономического анализа проектируемого автомобиля с оценкой его технического уровня и экономической целесообразности. Во второй части книги приведены основные требования к конструкциям, дан подробный анализ применяемых и перспективных агрегатов и систем автомобилей большой грузоподъемности, обоснован выбор оптимальных компоновочных и конструкторских схем, а также освещены вопросы выбора параметров агрегатов и основы их расчета. Часть первая ПРОЕКТИРОВАНИЕ АВТОМОБИЛЕЙ БОЛЬШОЙ ГРУЗОПОДЪЕМНОСТИ ГЛАВА I КЛАССИФИКАЦИЯ ГРУЗОВЫХ АВТОМОБИЛЕЙ Имеющиеся классификации грузовых автомобилей разрознены и недостаточно полные в отношении современного исполнения и распространения конструкций автомобилей. Цель предлагаемой классификации состоит в систематизации наиболее известных и возможных в перспективе типов грузовых автомобилей большой грузоподъемности по основным признакам и эксплуатационным качествам. В практике автомобильной отрасли за последние десятилетия стало правилом создавать семейства автомобилей для удовлетворения потребностям народного хозяйства в автомобилях различных типов, предназначенных для определенных видов перевозок. Под термином «семейство» подразумевают наличие ряда различных по своему назначению и параметрам моделей и модификаций автомобилей, у которых сохраняются унифицированными основные узлы и агрегаты. В целом условное наименование семейства дают по индексу автомобиля базовой модели, например MA3-5336, большинство деталей, узлов и агрегатов которого с этим же индексом применяют на других автомобилях семейства. Приведем ряд других исходных определений, понятий и терминов, которые использованы при дальнейшем изложении. Типоразмер (тип) —совокупность нескольких параметров одного изделия, входящего в типоразмерный ряд или семейство. Модель — конкретное конструктивное и технологическое исполнение изделия данного типоразмера, получившее в установленном порядке условное наименование, независимое от условных наименований других изделий, например MA3-5335, MA3-5336, MA3-5432. Система обозначения автомобильного подвижного состава в соответствии с отраслевой нормалью ОН 025 270—66 приведена на рис. 1. Базовая модель — изделие, преобладающая часть агрегатов, узлов и деталей которого, технически и экономически обосновано используется для создания других изделий данного типоразмера или типоразмерного ряда (производных моделей и модификаций). Это изделие условно принимается за основное также при разработке и оформлении конструкторской документации и при организации производства. Производная модель — изделие, в котором использованы основные агрегаты и узлы изделия базовой модели и свойства и параметры которого обеспечивают ему дополнительные специальные эксплуатационные качества, отсутствующие у модели и ее модификации (например, седельный тягач MA3-5432 на базе бортового автомобиля MA3-5336). Базовая модель О 0 0 0 0    о Класс    Вид    Номер Знак моди- Знак I    I    модели фикации варианта 5 — автомобили 3 — грузовые Порядко От 1 до 9 1 — северный полной массой от общего на вый реги 6 — экспорт 14 до 20 т значения страцион 6 — автомобили 4 — седельные ный от 01 7 — тропи полной массой от тягачи ческий 20 до 40 т 5 — само 7 — автомобили свалы N полной массой 9 — специаль свыше 40 т 8 — прицепы 9 — полуприцепы Рис. 1. Обозначение автомобилей, прицепов, полуприцепов Модификация модели — изделие, отличающееся от изделия данной модели по параметрам, области применения или назначению; например, седельный тягач МАЗ-64221 является модификацией седельного тягача МАЗ-6422 с двигателем увеличенной мощности. Комплектация модели (или модификации) — изделие, имеющее отличия от изделия данной модели или модификации по номенклатуре составных частей, причем область применения изделия и его спецификация существенно не изменяются. Комплектации не получают условного наименования и различаются только по обозначению или (и) коду. Современные конструкции грузовых автомобилей весьма разнообразны, и их можно классифицировать по основным конструктивным особенностям и эксплуатационным качествам следующим образом. По назначению автомобили разделяются на транспортные и специального назначения. Группу транспортных автомобилей составляют автомобили, предназначенные для перевозки какводиночном составе, так и в составе автопоездов. Транспортные грузовые автомобили можно подразделить на две подгруппы: общего назначения и специализированные. Конструкция автомобиля общего назначения рассчитана для транспортирования очень широкой номенклатуры навалочных и штучных (тарных) грузов, грузов в поддонах, контейнерах малой грузоподъемности. Как правило, к ним относят автомобили с обычными безбортовыми и бортовыми платформами, в том числе и с бортовыми платформами, покрытыми тентом. К специализированным относят автомобили основного транспортного назначения, но оборудованные для перевозки грузов заданного вида, для самопогрузки или саморазгрузки. Конструкция специализированных автомобилей должна обеспечивать: максимально возможное использование номинальной грузоподъемности за счет соответствия вместимости кузова плотности груза, а также соответствия конструкции кузова физическим свойствам и геометрической форме груза или его тары; предотвращение или уменьшение внешних воздействий на перевозимый груз в мере, обеспечивающей как его механическую сохранность, так и изменение физико-химических (или биологических) свойств в пределах, не нарушающих требований сохранности качества; удобство и эффективность погрузочно-разгрузочных работ. Специальные автомобили изготовляют в основном также с использованием шасси или узлов автомобилей базовых моделей, но в отличие от специализированных они не предназначены для перевозки народнохозяйственных грузов, а служат для размещения, транспортирования и эксплуатации специального, в том числе технологического оборудования, и выполнения других специальных работ (пожарные, коммунальные, мастерские, автокраны и т. п.). Специализированные автомобили по способу использования автомобильных шасси, узлов и агрегатов массового выпуска, конструктивному оформлению и методу изготовления можно условно разделить на две основные группы: со специализированными кузовами на шасси (в необходимых случаях с отдельными доработками) автомобилей, например фургоны и цистерны на шасси бортовых автомобилей. со специализированными кузовами на шасси автомобилей, специально приспособленных (по базе, конструкции и прочности рамы) для установки данных кузовов, например самосвалы, контейнеровозы и автомобили со сменными кузовами. По сферам и масштабам использования специализированные автомобили можно разделить на две основные группы: многоотраслевого применения, т. е. широко используемые в различных отраслях народного хозяйства для транспортирования наиболее распространенных грузов. узкоотраслевого применения, предназначенные для удовлетворения специфическим потребностям только одной отрасли или для выполнения ограниченных узкоспециализированных транспортнотехнологических функций. По грузоподъемности грузовые автомобили можно разделить на несколько классов. Рассматриваемые автомобили с допускаемой нагрузкой на ось 10 тс следует относить к автомобилям большой грузоподъемности: от 8 т до предела, допускаемого дорожными ограничениями. По осевым нагрузкам, полной массе и габаритным размерам автомобили разделяются на дорожные и внедорожные. К дорожным относятся автомобили, осевые нагрузки, габаритные параметры и параметры массы которых не нарушают существующих дорожных ограничений. У внедорожных автомобилей указанные параметры выходят за пределы, допускаемые дорожными ограничениями. Ниже классификация грузовых автомобилей будет рассмотрена только применительно к дорожным автомобилям большой грузоподъемности. Автомобили, приспособленные для буксирования прицепного состава (прицепы, полуприцепы, роспуски), называются автомобилями-тягачами. Такие автомобили, кроме наличия сцепных и соединительных устройств, должны обладать достаточными тяговоскоростными показателями для эффективной работы с прицепным составом. Автомобиль-тягач в совокупности с одной или несколькими прицепными единицами образует двухзвенный или многозвенный автопоезд. Тягачи и автопоезда делятся на прицепные и седельные. Прицепной тягач имеет грузонесущую часть и в отдельных случаях может эксплуатироваться и без прицепов. У седельного тягача нет грузонесущей части, и без полуприцепа он выполнять транспортную работу не может. Классификация автомобилей по схемам компоновки зависит: от числа ведущих и ведомых мостов и их расположения по длине автомобиля; от взаимного расположения двигателя и кабины. По числу мостов и их расположению по длине (рис. 2) автомобили разделяются на следующие: двухосные с колесной формулой 4X2 и 4X4 (схемы I, а и б)\ трехосные с колесной формулой 6X4, 6x6 и 6x2 со сближенным расположением среднего и заднего мостов, осей (схемы //, а—г)\ трехосные с колесной формулой 6x2 со сближенными передним и средним мостами (схема //, д)\ четырехосные с колесной формулой 8x4, 8X2 и 8x8 со сближенными крайними мостами, осями (схемы ///, а—в). Схемы I w II, a—в типичны для автомобилей большой грузоподъемности. Остальные схемы в практике автомобилестроения применяются значительно реже. По взаимному расположению двигателя и к а б и н ы различают три схемы компоновки: кабина за двигателем; кабина над двигателем; кабина впереди двигателя. Характером дорожных условий определяют требования к проходимости автомобилей. По проходимости современные автомобили можно разделить на следующие: неполноприводные дорожной проходимости, предназначенные в основном для эксплуатации по дорогам с усовершенствованным покрытием; (Й) J&L_& а)    5) а)    6)    в)    г)    д) а)    б)    в) Рис. 2. Схема расположения осей автомобилей большой грузоподъемности: стрелкой обозначены управляемые колеса, черным кружком — ведущие полноприводные повышенной тяги, которые предназначены для эксплуатации по дорогам всех видов; они, как правило, имеют такие же шины и базу, как и неполноприводные автомобили, но могут эксплуатироваться на дорогах с преобладанием пониженных коэффициентов сцепления с шинами, а также в горных условиях; полноприводные повышенной проходимости, предназначенные для эксплуатации по дорогам всех видов и в условиях бездорожья; они создаются на базе узлов и агрегатов неполноприводных автомобилей с применением односкатных колес с шинами, имеющими развитые грунтозацепы и регулируемое внутреннее давление. Отметим, что примененные термины «дорожная проходимость», «повышенная тяга» и «повышенная проходимость» условны. Один и тот же автомобиль может иметь различную проходимость при изменении размера и конструкции шин, давления воздуха в них, установке блокируемого дифференциала и т. д. Территория нашей страны и зарубежных стран, в которые экспортируются отечественные автомобили, отличаются большим разнообразием климата. По приспособленности автомобилей к климатическим зонам автомобили делятся на три группы. Для умеренной зоны выпускают массовые автомобили в стандартном обычном исполнении. На базе указанных автомобилей создают специальные северное и тропическое (южное) исполнения. По типу применяемого двигателя автомобили разделяются на автомобили с дигателями с воспламенением от сжатия — дизельные, на автомобили с бензиновыми двигателями — бензиновые и на автомобили с газотурбинными двигателями — газотурбинные. По трансмиссии автомобили можно разделить на две группы: с механической трансмиссией и с гидромеханической трансмиссией. Производительность и себестоимость перевозок в значительной степени зависят от расстояния и вида перевозок, что должно учитываться при определении параметров и конструкции автомобилей. Поэтому по характеру транспортной работы с учетом преимущественной эксплуатации по определенной дорожной сети автомобили могут быть отнесены к двум группам: для местных перевозок, осуществляемых в городах или по местной сети дорог с плечом около 50 км; магистральные для перевозок, осуществляемых по магистральной дорожной сети с усовершенствованными покрытиями областного, республиканского и союзного значения. ГЛАВА II УСЛОВИЯ ЭКСПЛУАТАЦИИ ГРУЗОВЫХ АВТОМОБИЛЕЙ БОЛЬШОЙ ГРУЗОПОДЪЕМНОСТИ На условия эксплуатации автомобильного транспорта оказывает значительное влияние ряд факторов, основными из которых являются транспортные, дорожные, климатические и нагрузочные. Правильное определение этих факторов яляется основой для выбора оптимальной структуры автомобильного парка как в количественном отношении, так и в отношении выбора основных характеристик и конструкции автомобилей. Постоянный рост объема грузовых перевозок влечет за собой увеличение насыщенности народного хозяйства страны автомобилями, конструкции которых должны быть в наибольшей степени приспособлены к перевозкам определенных грузов в различных условиях эксплуатации. Ниже рассматриваются характеристики условий эксплуатации автомобилей и предъявляемые в зависимости от этих условий требования к ним. ТРАНСПОРТНЫЕ УСЛОВИЯ Транспортные условия предусматривают вид, объем и расстояние перевозок грузов, условия погрузки и разгрузки, организацию перевозок, условия обслуживания, ремонта и хранения подвижного состава и предопределяют выбор типа и конструкции автомобилей. Среди многообразия видов грузовых перевозок самыми массовыми являются промышленные и специализированные перевозки общего назначения, строительные и сельскохозяйственные перевозки. Учитывая к тому же, что номенклатура основных видов грузов насчитывает более 500 наименований и что грузы делятся в зависимости от объемной массы на пять классов, необходимо большое разнообразие автомобилей для эффективного их использования. Правильный выбор грузоподъемности автомобилей в значительной степени зависит от объема перевозок, который характеризуется среднегодовым грузооборотом, величиной перевозимого груза в тоннах, партионностью перевозок и т. д. Как показывает практика автомобильных перевозок, наиболее высокие технико-экономические показатели достигаются при массовых перевозках грузов с использованием автомобилей и автопоездов большой грузоподъемности. Показатели использования автомобилей в значительной степени зависят от расстояния и вида перевозок грузов, и в зависимости от этих факторов к конструкции автомобиля предъявляют соответствующие требования. Для местных перевозок используют автомобили общего назначения, а также различные специализированные автомобили. При использовании контейнеров и поддонов и хорошей организации перевозок можно резко снизить простои автомобилей в пунктах приема и выдачи грузов за счет механизации погрузочно-разгрузочных работ, повышается скорость доставки грузов, обеспечивается сохранность грузов, снижается стоимость перевозок, сокращается использование тары и упаковки. При местных перевозках, ввиду наличия при движении большого количества различных помех, скорость движения автомобиля не оказывает большого влияния на производительность. Основными требованиями к автомобилям при местных перевозках являются маневренность и приспособленность к погрузочно-разгрузочным операциям. Автомобили для местных перевозок имеют меньшую удельную мощность, им не нужнач кабина со спальными местами и другие условия комфорта, которые необходимы для дальних ездок. Магистральные междугородные перевозки осуществляются по дорожной сети в основном между грузовыми автомобильными станциями, расположенными в республиканских, областных, краевых и крупных промышленных центрах. Наибольшая эффективность таких перевозок в настоящее время достигается при применении плечевой (участковой) системы, когда автомобиль работает между двумя передаточными пунктами (обслуживает одно плечо). На конечных пунктах груз передается другому участку, а автомобиль-тягач возвращается в начальный пункт. Передача груза может осуществляться путем передачи полуприцепов, сменных кузовов и контейнеров. При таком методе перевозок уменьшаются простои автомобилей на линии, связанные с отдыхом водителей и техническим обслуживанием, повышается скорость доставки грузов и использование подвижного состава. Для междугородных перевозок применяется также сквозная система, когда груз от отправителя до получателя доставляется одним автомобилем. В этом случае автомобили должны, как правило, иметь кабину, оборудованную спальными местами и обладающую максимумом удобств для организации труда и отдыха водителей, находящихся длительное время в пути. Наиболее эффективным средством повышения производительности и снижения себестоимости магистральных перевозок яв-12 ляются автопоезда большой грузоподъемности, которые применяются для регулярных междугородных перевозок с достаточно большими грузовыми потоками, устойчивыми по направлениям. Так как на производительность большое влияние оказывает скорость движения, автомобили должны быть оснащены более мощными двигателями. Погрузочная высота должна быть возможно меньшей для удобства выполнения погрузочно-разгрузочных операций. Время простоя при этих операциях наиболее эффективно можно сократить путем использования сменных кузовов и контейнеров большой грузоподъемности. При перевозке массовых насыпных и наливных грузов должны применяться специализированные автомобили. На условия эксплуатации оказывают влияние также способы хранения, обслуживания и ремонта автомобилей. ДОРОЖНЫЕ УСЛОВИЯ Дорожные условия являются одним из важнейших факторов, оказывающих непосредственное влияние на технико-экономические показатели работы, технические характеристики и конструкцию автомобилей. По эксплуатационным показателям дороги характеризуются расчетной скоростью и степенью безопасности движения автотранспорта, допускаемой осевой нагрузкой, максимальной пропускной способностью, сцеплением колес с дорожным покрытием, продольным профилем и профилем в плане. Все дороги по технической характеристике в соответствии с установленной классификацией, в основу которой принята расчетная скорость движения автомобилей, обеспечиваемая дорогой, делятся на пять категорий. В процессе эксплуатации дорог происходит значительное изменение степени ровности покрытия, что существенно влияет на технико-экономические показатели автомобилей, их износ и срок службы. При движении по неровным дорогам расходуется дополнительная энергия вследствие ударов колес о неровности дорожного полотна и колебаний автомобиля и груза, которые гасятся подвеской. На дорогах с твердым покрытием, имеющим большое число неровностей, резко увеличивается износ деталей и узлов автомобилей, возрастает объем работ по техническому обслуживанию и ремонту, уменьшаются межремонтные пробеги. На основании результатов дорожных испытаний автомобилей установлено, что при движении по дорогам с неровным покрытием (булыжным, щебеночным) расход топлива на 25—30% больше, чем по дорогам с усовершенствованным капитальным покрытием. Допустимая скорость движения автомобиля по дорогам низших категорий определяется степенью ровности дорожного покрытия и в основном ограничивается величиной вертикальных ускорений, поэтому скорость движения по неровным дорогам зависит в большей степени от совершенства подвески автомобиля, а по дорогам хорошего качества — от мощности двигателя, а также устойчивости, управляемости и тормозных свойств. Скорость движения зависит также от видимости на дороге и ширины проезжей части, радиусов закруглений, уклонов и т. д. На дорогах в равнинной местности средние скорости движения могут быть наиболее высокими, так как видимость не ограничивается поворотами и переломами продольного профиля. Выполнение закруглений большого радиуса создает хорошие условия для движения в отношении боковой устойчивости. Скорость движения автомобилей, по данным Союздорпроекта, уменьшается на 13% по дорогам в пересеченной местности и на 35—40% на горных дорогах. При этом в горных условиях, по экспериментальным данным, расход топлива увеличивается на 15—20%. На экономичность эксплуатации автомобильных транспортных средств влияет не только их производительность и долговечность. Отсутствие хороших и оснащенных дорог приводит к резкому ухудшению экономичности, так как снижается скорость движения, увеличивается сопротивление качению, что резко »,увеличивает расход топлива, затраты на которое составляют до 15% от общих эксплуатационных затрат. Повышение экономичности имеет первостепенное значение для снижения себестоимости перевозок. Себестоимость перевозок по дорогам с щебеночно-гравийным и булыжным покрытием в 1,6—1,8 раза больше, чем по дорогам с цементобетонным и асфальтобетонным покрытием. КЛИМАТИЧЕСКИЕ УСЛОВИЯ От климатических условий существенно зависят состояние покрытия дорог (влажное, заснеженное, обледеневшее и т. д.) и видимость (дождь, снегопад, туман). Температура окружающей среды влияет на тепловой режим двигателя и на условия работы агрегатов автомобиля (изменение плотности смазки, топлива, изменение емкости аккумуляторных батарей), что в значительной степени отражается на скоростных показателях и экономичности работы автомобильного транспорта. Территория нашей страны отличается большим разнообразием климата. В связи с этим чл.-кор. АН СССР Д. П. Великанов предложил разделить территорию СССР на три климатические зоны — полярную, умеренную и жаркую. В полярной зоне, занимающей территорию 11,7 млн. км2, или 52% территории СССР, работает примерно 6—7% всего парка автомобилей. Дальнейшее освоение районов этой зоны, обладающих большими природными богатствами, приведет к быстрому росту численности автомобильного парка. В течение 200—300 дней в году минимальная температура в этой зоне находится в пределах от —40 до —60° С, что накладывает особые требования к автомобилям. В северном исполнении автомобиль должен быть оборудован устройствами для облегчения пуска двигателя, а также обогрева кабины и кузова, аккумуляторных батарей и топливных баков, должны применяться масла и смазки зимних (арктических) сортов, морозостойкие материалы, в том числе резинотехнические изделия. В умеренную зону входят центральные, наиболее густо населенные районы СССР, которые занимают площадь примерно 8,7 млн. км2, или 39% территории СССР, с минимальной температурой зимой в пределах от —20 до —30° С в течение 40—180 дней в году и максимальной температурой летом до +30° С. В этой зоне работает около 90% автомобильного парка. Для работы в умеренной зоне автомобили проектируются в стандартном исполнении. Жаркая зона, к которой относятся районы Средней Азии и небольшие районы Закавказья, занимает 9% территории СССР и характеризуется короткой зимой (10—20 дней), высокой температурой летом (от 45° до 50° С) и малой влажностью воздуха. Автомобили для южной зоны должны быть оснащены усиленной системой охлаждения двигателя, эффективной системой очистки воздуха от пыли, устройством для кондиционирования воздуха в кабине и др. НАГРУЗОЧНЫЕ УСЛОВИЯ Совокупность дорожных, транспортных и климатических условий эксплуатации определяет нагрузочный режим деталей, узлов и агрегатов автомобилей, что в значительной степени влияет на собственную массу автомобиля и грузоподъемность, а следовательно, и на его производительность. При движении в тяжелых дорожных условиях максимальный момент в трансмиссии может в 3 раза и более превышать максимальный крутящий момент двигателя; динамические нагрузки на узлы и детали несущих агрегатов автомобиля в 2,5—3 раза превышают соответствующие статические нагрузки. Поэтому для обеспечения прочности основных узлов и агрегатов их массу увеличивают, а грузоподъемность при этом соответственно снижают. При движении в относительно легких дорожных условиях, где динамические нагрузки не столь велики, собственная масса автомобилей может быть снижена с соответствующим увеличением грузоподъемности. По мере насыщения страны автомобилями и развития дорожной сети происходит перестройка автомобильного парка страны путем специализации как по видам транспортной работы, так и по дорожным условиям. Например, автомобили, предназначенные для магистральных перевозок по дорогам с твердым и ровным покрытием, могут не иметь большого запаса прочности деталей и узлов, в то время как автомобили, используемые для работы в карьерах и перевозки строительных грузов, где постоянно меняется скорость и направление движения с частым торможением и переключением передач, должны иметь большой запас прочности. В зависимости от условий эксплуатации и принятых при проектировании факторов, определяющих основную номенклатуру семейства автомобилей, могут быть созданы автомобили, отличающиеся по сухой массе и массе в снаряженном состоянии. Повышение полезной нагрузки при максимальном использовании осевых нагрузок только в результате снижения сухой массы может быть осуществлено при условии применения более легких и более прочных (соответственно более дорогих) материалов и улучшения дорожных условий. Если на базе автомобилей не создаются специализированные автомобили, то могут быть сконструированы автомобили максимально облегченных конструкций общего назначения с колесной формулой 4X2 и 6X4, которые найдут широкое1'применение для местных перевозок при постоянной эксплуатации на дорогах с ровным усовершенствованным покрытием на равнинной местности в умеренной климатической зоне. Для указанных условий эксплуатации автомобили могут иметь кабину без спальных мест, не иметь дополнительных устройств, характерных для автомобилей северного и южного исполнений. Для этих автомобилей требуются двигатели меньшей мощности по сравнению с автомобилями, используемыми для дальних магистральных перевозок в условиях любого рельефа местности. Это объясняется тем, что в условиях местных перевозок (город и пригородная зона с плечом около 50 км) автомобилю не нужно развивать больших скоростей движения (их практически нет возможности реализовать). Мощностные параметры таких автомобилей могут обеспечить достаточную скорость при частичном их использовании для междугородных перевозок на небольшие расстояния (с возвратом автомобилей в течение одной смены). Однако при этом может потребоваться корректировка передаточного числа главных передач. Значительно менее облегченные автомобили могут быть применены и для междугородных перевозок в условиях слабохолмистой и пересеченной местности. Но при этом максимальное уменьшение массы также может быть обеспечено только при их эксплуатации на дорогах с ровным усовершенствованным покрытием и при условии, что на их базе не будут создаваться специализированные автомобили, например самосвалы и лесовозы. Во всех других случаях возможно только частичное снижение массы отдельных узлов и агрегатов в результате применения легких и легированных материалов, современной технологии и более рациональных конструкторских решений. ГЛАВА III КРИТЕРИИ ОЦЕНКИ ТЕХНИЧЕСКОГО УРОВНЯ И ОСНОВНЫХ ЭКСПЛУАТАЦИОННЫХ КАЧЕСТВ АВТОМОБИЛЕЙ И АВТОПОЕЗДОВ БОЛЬШОЙ ГРУЗОПОДЪЕМНОСТИ ПРОИЗВОДИТЕЛЬНОСТЬ Производительность грузового автомобиля определяется количеством транспортной работы, выполняемой автомобилем в типичных условиях эксплуатации, и измеряется в тонно-километрах в единицу времени. Среднегодовая производительность W = G«p#W65a/(/ + (5утгпр);    (1) где Grp — номинальная грузоподъемность, т; у — коэффициент использования грузоподъемности; I — средняя длина ездки с грузом, км; Р — коэффициент использования пробега; VT — техническая скорость, км/ч; Тн — время в наряде, ч; a — коэффициент использования автомобиля или автопоезда; /пр — время на подготовку и выполнение погрузочно-разгрузочных работ. Анализируя формулу (1), видим, что производительность определяется параметрами, зависящими от конструкции автомобиля (Grp, Yi VT, а, /пр) и не зависящими от нее (/, р, Тн). Учитывая, однако, что современные автомобили и автопоезда с целью повышения их эффективности все чаще дифференцируют для определенных условий эксплуатации, необходимо при определении производительности автомобилей и автопоездов новых конструкций принимать наиболее характерные численные значения /, р и Тн для каждой разновидности транспортных средств в зависимости от типичных условий эксплуатации. В противном случае нельзя правильно оценить производительность. Рассмотрим основные особенности транспортных средств и связанные с ними факторы, которые определяют параметры в формуле (1), зависящие от конструктивного исполнения. Грузоподъемность Grp и коэффициент у использования грузоподъемности зависят от совершенства компоновки и рациональности конструкции узлов, агрегатов, систем, а также автомобиля или автопоезда в целом; степени использования в конструкции высокопрочных и легких материалов; совершенства применяемых для производства технологических процессов^заданной надежности и долговечности изделий; мощн^^^я^Йй^ крлесной формулы; весового соотношения звеньев автопоездов (при оценке тягачей), их типов и назначения; принятых внутренних размеров кузова (платформы) для основных видов грузов. Техническая скорость VT зависит от удельной мощности автомобиля и автопоезда; передаточных чисел, КПД трансмиссии и согласованности совместной работы ее с двигателем; сопротивления качению и аэродинамического сопротивления; устойчивости, управляемости и тормозных качеств автомобиля и автопоездов, особенно на дорогах с низким коэффициентом сцепления; плавности хода, величин кинематической максимальной скорости и допускаемой по правилам для определенных дорожных условий скорости движения, развиваемых скоростей движе^йя на подъемах и спусках дорог. В условиях современного интенсивного и все чаще поточного движения развиваемые пределы минимальных скоростей на различных подъемах и спусках дорог и на ее горизонтальных участках имеют большое значение, так как они снижают технические скорости и, следовательно, производительность не только рассматриваемого автомобиля или автопоезда, но и всех транспортных средств, следующих за ним. Это обстоятельство особенно необходимо учитывать при комплектовании автопоездов различной полной массы с одним и тем же тягачом. В этом случае следует определить рациональные соотношения, которые оказывают влияние на производительность и себестоимость автомобильных перевозок, грузоподъемность, техническую скорость и расход топлива. Увеличение грузоподъемности за счет увеличения полной массы автопоезда при заданной мощности двигателя тягача (т. е. уменьшение удельной мощности) приводит к снижению технической скорости движения, которая зависит также и от дорожной обстановки. Это уменьшение удельной мощности может быть оправдано до тех пределов, пока увеличивается производительность автопоезда и сокращается себестоимость перевозки, несмотря на снижение скорости движения, которая не должна быть ниже минимально допускаемой для данной трассы по ее пропускной способности. В качестве примера рассмотрим выбор полной массы автопоезда для тягача MA3-53352 по данным его опытной эксплуатации с различными прицепами при длине ездки около 100 км по шоссе Минск—Москва технической категории II (рис. 3). Анализ показывает, что, несмотря на увеличение технических скоростей движения VT при уменьшении полной массы автопоездов Gan от 36 до 30 т, вследствие чего эксплуатационная удельная мощность повысилась с 7,1 до 8,5 л. с./т часовая производительность Wrj> уменьшается, а расход топлива на единицу транспортной работы Qyfl возрастает. Это объясняется тем, что техническая скорость повышается в меньшей степени, чем уменьшается грузоподъемность автопоезда. Проведенные совместно с Янчуком Е. М. и Поляковым В. И. экспериментальные исследования по распределению мгновенных скоростей движения магистральных автопоездов показывают влияние на производительность допускаемых максимальных скоростей движения Vorp. Из рис. 4 и 5 наглядно видно, что, если бы в отличие от экспериментальных исследований, проведенных без огра- Рис. 3. Результаты опытной эксплуатации автомобиля MA3-53352 с различными прицепами на шоссе Минск —Москва ничения допускаемой скорости, ограничить ее величиной 70 км/ч, то вследствие снижения технической скорости уменьшится производительность автопоезда (снизится средняя скорость Vcp). Поэтому к ограничению скорости необходимо подходить дифференциально в зависимости от ширины проезжей части дорог, количе- 0,025 0 10 20 30 40 50 60 70 30 Va,KMj<j Рис. 4. Экспериментальное распределение мгновенных скоростей движении Ti (Vа) автомобиля MA3-53352 при полной массе автопоезда 34 т и удельной мощности 7,45 л. с./т на шоссе II категории Минск —Москва
ства полос для движения, конструктивных особенностей автомобилей и автопоездов, квалификации водителя и других факторов, обеспечивающих безопасность движения. Это позволит, особенно с учетом введения в эксплуатацию перспективных автопоездов с увеличенной удельной мощностью, получить на отдельных дорогах более равномерный, а следовательно, и более безопасный транспортный поток без большого числа обгонов легковыми автомобилями, и значительно повысить производительность грузовых перевозок. В случае выполнения перевозок по дорогам с низким коэффициентом сцепления или бездорожью техническая скорость зависит также от конструктивных особенностей, характеризующих проходимость автомобиля и комфортабельность рабочего места водителя. В городах, на пригородных, узких и извилистых трассах техническая скорость в значительной степени зависит от маневренности автомобилей и автопоездов, определяемой их длиной и шириной коридора при поворотах. Рис. 5. Экспериментальное распределение мгновенных скоростей движения т] (Va) автопоезда полной массой 40 т с удельной мощностью 8,0 л. с./т на шоссе категории I Вильнюс— Каунас Коэффициент а использования автомобиля или автопоезда не совсем правильно характеризует обеспечиваемую конструктивным и технологическим исполнением возможность автомобилей и автопоездов совершать полезную работу, так как технически исправный подвижной состав в автотранспортных предприятиях может простаивать по организационно-техническим причинам. Вследствие этого при сравнительной оценке транспортного средства в формулу (1) необходимо вводить коэффициент технической готовности подвижного состава, который характеризуется отношением числа автомобиле-прицепо-дней нахождения подвижного состава в технически исправном состоянии к общему числу дней пребывания его на предприятии. Коэффициент технической готовности зависит от периодичности и удельной трудоемкости ежедневного и технического обслу-живаний, текущего ремонта, надежности и долговечности, а также от совершенства конструкции, смазочных материалов и качества изготовления транспортного средства. Время tnр на подготовку и выполнение погрузочно-разгрузочных работ зависит от применяемых средств погрузки-разгрузки и 20 в значительной степени от конструктивного исполнения автомобилей и автопоездов. Сюда относится их приспособленность к маневрированию в местах погрузки-разгрузки, снятию (или открыванию пологов) тента, открыванию бортов, возможность заезда на платформу погрузчиков. Производительность автомобиля или автопоезда является важнейшим измерителем его эксплуатационных качеств и может быть сравнительно легко определена. Однако этот метод оценки, несмотря на свою простоту, как и дополнительная оценка по критерию топливной экономичности, излагаемая в следующем разделе, не могут быть окончательными для принятия оптимального решения, так как в качестве сравнения не используются экономические показатели. ТОПЛИВНАЯ экономичность Автомобильным транспортом в нашей стране потребляется около 20% от общего количества добываемых нефтяных продуктов, затраты на топливо составляют в среднем около 15% себестоимости транспортных работ, поэтому задачи, связанные с повышением топливной экономичности автомобилей и автопоездов, имеют большое значение для народного хозяйства. Топливная экономичность измеряется расходами топлива по дорожной экономической характеристике (литры на 100 км) и средними эксплуатационными расходами топлива в типичных условиях эксплуатации (литры на 100 км; литры на тыс. т км). Рассмотрим основные факторы, влияющие на расход топлива, и рекомендации, направленные на его снижение. Полная масса автопоезда. С увеличением полной массы одного и того же автопоезда при той же средней скорости требуется большая мощность для преодоления сопротивления качению и трения в трансмиссии, следовательно, расход топлива в литрах на 100 км будет расти. Если средняя скорость снижается при увеличении полной массы данного автопоезда, то расход топлива также увеличивается. Однако при этом для определенных соотношений полной массы и средней скорости движения удельный расход топлива в литрах на тыс. т км может быть снижен (см. рис. 3). Максимальные скорости. Увеличение расхода топлива при движении с высокими скоростями обусловливается главным образом резким возрастанием сопротивления воздуха, так как расход мощности на преодоление этого сопротивления увеличивается пропорционально кубу скорости. Например, при изменении скорости от 80 до 95 км/ч расход мощности увеличивается на величину до 80%. Таким образом, в целях экономии топлива эксплуатационные максимальные скорости выше 90 км/ч не рекомендуются. Форма и размеры автопоезда или груза. Сопротивление воздуха в значительной степени зависит от площади лобовой поверхности и степени обтекаемости автопоезда. Так, в случае полуприцепа с вертикальными боковыми ребрами сопротивление воздуха значительно больше, чем при наличии полуприцепа с гладкими боковыми поверхностями при той же площади лобовой поверхности. Аэродинамические исследования, проведенные английской исследовательской ассоциацией автомобильной промышленности (MIRA), показали, что при закруглении углов контейнера размером 2,45 Х2,45 м радиусом 76 мм лобовое сопротивление снижается на 25%, а радиусом 152 мм — на 70%. В последнее время получили распространение отклонители (дефлекторы) для автопоездов, которые устанавливаются на крыше тягача и в зоне пространства между задней стенко;* кабины и передней частью полуприцепа. Впервые такие устройства стали применять в США. Они улучшают аэродинамические качества полуприцепа и предотвращают возникновение паразитных турбулентных потоков в пространстве между кабиной и полуприцепом. По имеющимся данным, снижение расхода топлива на 4,5—5% в результате улучшения аэродинамических качеств автопоезда за 6 мес. окупает расходы на установку отклонителя. Колесная формула. При большой полной массе автопоездов обычно стремятся использовать двухосные ведущие тележки, но это ведет к увеличению расхода топлива до 3—4%. Следовательно, во всех случаях, когда позволяют условия эксплуатации, следует с целью экономии топлива использовать тягачи с одним ведущим мостом. Характеристика дороги и состояние дорожного покрытия. Дорога влияет на расход топлива, поскольку сопротивление качению зависит от дорожных условий. Так, при движении по дороге с асфальтобетонным покрытием затраты мощности на преодоление сопротивления качению до 20% выше, чем при движении по бетонному покрытию. Уменьшение мощности двигателя и соответственно увеличение расхода топлива при движении по возвышенной местности составляют обычно 1—2% на каждые 300 м подъема над уровнем моря, и эта доля несколько увеличивается с высотой. Подъемы также вызывают увеличение расхода мощности, пропорциональное полной массе автопоезда и скорости движения. На расход топлива существенное влияние оказывает организация движения и помехонасы-щенность на. дороге. Вспомогательное оборудование. Современные агрегаты вспомогательного оборудования потребляют значительную мощность двигателя, поэтому при выборе двигателя следует знать энергетические характеристики таких наиболее часто используемых агрегатов, как компрессор, генератор переменного тока, усилитель рулевого управления, установка для кондиционирования воздуха в кабине. Кроме того, следует учитывать потери мощности в системах впуска, выпуска и охлаждения двигателя. Конструкция системы охлаждения должна быть увязана с конструкцией автомобиля. Целесообразно использовать систему с автоматическим от-22 ключением вентилятора, чтобы избежать ненужного большого расхода энергии, когда не требуется принудительного охлаждения, особенно для магистральных автопоездов, работающих при больших скоростях. Подбор двигателя и его размещение на автомобиле. Необходимо определить рациональную общую мощность двигателя, основываясь на эксплуатационной полной массе автомобиля или автопоезда и затратах мощности на привод вспомогательного оборудования для характерных условий эксплуатации. Расход топлива на транспортную работу можно существенно снизить при обеспечении рациональной экономичности по удельному расходу топлива двигателем в г/(л. с. ч) на основных режимах его работы и хорошей согласованности работы двигателя с трансмиссией. Мощность двигателя в сочетании с трансмиссией должна позволить длительно эксплуатировать двигатель при частоте вращения, составляющей 85—90% от максимальной. Для уменьшения расхода топлива следует учитывать три важнейших узла при установке двигателя на автомобиле: систему охлаждения, воздухоподводящую и выпускную системы. Так, конструкция водяного насоса, радиатора, вентилятора и его кожуха должна обеспечивать необходимое охлаждение с минимальными затратами мощности. Повышение сопротивления на входе в двигатель уменьшает его эффективную мощность. Расположение воздухоочистителя должно также предотвращать попадание в него воды или закупоривание снегом. Передаточные числа трансмиссии. Передаточные числа коробки передач и заднего моста должны отвечать требованию передачи на ведущие колеса мощности, которая наилучшим образом используется при всех условиях эксплуатации. Для достижения минимального расхода топлива необходимо подобрать также двигатель и параметры трансмиссии, чтобы двигатель мог работать в зоне минимального удельного расхода топлива с мощностью, обеспечивающей движение с расчетной скоростью. Шины. Как показывают исследования, на сопротивление качению, что непосредственно связано с расходом топлива, большое влияние оказывают шины, в частности тип корда и рисунок протектора. Испытаниями установлено, что сопротивление качению шин с радиальным кордом (по выбегу) на 25% меньше, чем обычных шин, что дает экономию топлива примерно 5%. Сопротивление качению широкопрофильных шин примерно также на 25% меньше, чем обычных сдвоенных шин. На расход топлива оказывает влияние давление в шинах. Например, при скорости движения 50— 70 км/ч снижение давления с 8 до 6,5 кгс/см2 увеличивает расход топлива до 12%. Техническое обслуживание. Техническое обслуживание и периодическая тщательная проверка всех агрегатов является обязательным условием обеспечения высокой топливной экономичности автомобиля и автопоезда. При проектировании автомобилей и автопоездов необходимо стремиться обеспечить удобство технического обслуживания и минимум необходимых трудовых затрат на него. Квалификация водителя. Топливная экономичность автомобиля, по данным различных исследователей, может колебаться в пределах 10—20% в зависимости от стиля вождения автомобиля. При управлении автомобилем большое значение имеет умение выполнять различные действия в соответствии с режимом рабагы двигателя. Если раньше водитель должен был воспринимать режим работы двигателя на слух, то теперь он может следить за режимом по тахометру. Это особенно важно для автомобилей с дизелями, у которых более узок диапазон частоты вращения, обеспечивающий наиболее экономическую работу. Все большее распространение получают тахографы — приборы, которые автоматически записывают время, путь и скорость движения и частоту вращения двигателя. В отдельных странах установка тахографов обязательна. Запись движения наглядно показывает стиль вождения, соблюдение водителем дорожных правил или заданных ограничений по допускаемой максимальной скорости, движение автомобиля на экономичных или неэкономичных режимах работы двигателя. ПРОХОДИМОСТЬ Основные параметры и конструктивное исполнение автомобиля, определяющие его проходимость, выбирают по характерным условиям эксплуатации и назначению автомобиля. Прежде всего необходимо исходить из того, что геометрические, размерные параметры автомобиля не должны ограничивать проходимость в заданных пределах (дорожный просвет, передний и задний углы проходимости, радиусы продольной и поперечной проходимости и т. п.) Далее находят сцепной вес автомобиля или автопоезда с грузом и без груза, который определяет колесную формулу автомобиля или тягача и конкретное конструктивное исполнение. Исходя из необходимости улучшения ходовых качеств автомобиля и стремления прежде всего избежать критических ситуаций при въезде на подъем, в частности при плохих погодных и дорожных условиях, часто предлагают вводить определенные коэффициенты сцепного веса (соотношение между полным весом и нагрузкой на ведущий мост). Например, в группе движения ЕЭС (Европейское экономическое сообщество) для автопоездов с тягачом 4X2 предлагались следующие коэффициенты: в Бельгии — 3,0; Италии, Люксембурге — 3,7; Великобритании — 3,8. Одним из конструктивных мероприятий для повышения проходимости большегрузных автомобилей и автопоездов может быть блокировка дифференциалов. Проведенные на Минском автозаводе исследования выявили целесообразность применения принуди-24 тельной блокировки межколесных дифференциалов в условиях опоры ведущих колес на дорогу с разными коэффициентами сцепления. Результаты исследований приведены в табл. 1. Наибольший эффект блокировки отмечен, когда одно колесо ведущего моста движется по льду, снегу или песку, а другое по асфальту или сухому твердому грунту. При этом тяговое усилие увеличивается до 50%. Таблица 1 Условия испытаний при трогании с места Положение механизма блокировки 1 Состояние автомобиля Момент на полуоси, кгс-м правой левой Левое колесо на льду, С места не тронулся, правое — на промерз левое колесо буксует шем грунте Тронулся с места Левое колесо на льду, С места не тронулся, правое — на снегу (тол левое колесо буксует щина снежного покрова Из четырех попыток около 70 мм) 2 раза тронулся с места 2 раза автомобиль бук совал Левое колесо на ас Левое колесо буксует фальте, правое — на Тронулся с места Оба колеса на снегу Буксует Одно колесо на рыхлом Тронулся с месса песке, другое — на грунтовой дороге Оба колеса на рыхлом Буксует песке 1 «+» — включено; «_» _ выключено. МАНЕВРЕННОСТЬ Повышение маневренности достигается уменьшением длины и базы автомобиля, рациональным соотношением переднего и заднего свесов и базы, увеличением угла поворота управляемых колес, уменьшением размеров базы двухосных тележек, уменьшением радиуса поворота и лучшей вписываемостью автопоездов в поворот. Однако между сочетанием указанных размеров, улучшающих маневренность, и другими эксплуатационными качествами автомобилей и автопоездов (грузовместимость, управляемость, устойчивость и др.), существуют определенные противоречия, и вследствие этого показатели, характеризующие маневренность, должны быть увязаны в целом с эксплуатационными качествами автотранспортного средства и типичными дорожными условиями. Основным показателем маневренности современных автомобилей и автопоездов большой грузоподъемности следует считать их вписываемость в поворот, определяемую шириной коридора при движении по кругу, т. е. шириной площади, очерченной наружным и внутренним радиусами по крайним поверхностям, и обеспечивающую беспрепятственное движение по дороге. Автомобили и автопоезда, характеристики поворота которых не соответствуют требованиям, предъявляемым дорогами, могут не только повредить бордюрную кромку, обочину, дорожные знаки и пешеходные дорожки, но, что самое опасное, создают помехи для транспортного потока. По этим соображениям существуют определенные ограничения по ширине коридора поворота. В 1971 г. для стран, входящих в ЕЭС, была рекомендована ширина коридора, очерченная радиусами -/?нзр = 12 м и RBHyr = 5,3 м. При перевозках с частыми погрузочно-разгрузочными операциями транспортные средства следует выбирать по соображениям удобства при маневрировании в определенном ограниченном пространстве. ТОРМОЗНЫЕ КАЧЕСТВА Требования к тормозным системам. Введение международных стандартов, регламентирующих тормозные качества автомобилей, а также стандартов, связанных с повышением безопасности движения, способствовало созданию безопасных тормозных систем, которое ведется одновременно в нескольких направлениях: уменьшение возможности возникновения неисправностей в тормозных системах и их влияния на безопасность движения (введение раздельных контуров привода тормозов, повышение коррозионной стойкости трубопроводов пневматического привода, повышение прочности деталей тормозных механизмов, правильный подбор соотношения эффективности тормозов разных осей и др.); повышение эффективности тормозов автомобилей и стабильности фрикционных свойств тормозных накладок; улучшение процесса торможения путем регулирования тормозных сил (применение автоматических регуляторов тормозных сил, противоблокировочных устройств). Основными являются три стандарта, регламентирующие требования к тормозным системам и получающие все большее распространение, поскольку в них предусмотрены почти все наиболее важные требования: «Правила ЕЭК ООН», стандарт Швеции F18-1969 и стандарт США FMVSS-121. Основные требования к безопасности и нормы эффективности действия тормозных систем изложены в отраслевом стандарте ОСТ 37.001.016—70 «Тормозные свойства автомобильного подвижного состава. Технические требования и условия проведения испытания». В основу этого стандарта положены «Правила ЕЭК ООН» (Европейской экономической комиссии). Требования безопасности к тормозным системам автомобилей по этим нормам обязательны для новых и модернизируемых отечественных автомобилей. Согласно стандарту автотранспортные средства должны быть оборудованы следующими тормозными системами: рабочей (основной), действующей на все колеса; запасной; стояночной; вспомогательной. Особенность требований безопасности к рабочей системе заключается в том, что привод тормоза должен иметь не менее двух контуров, например к тормозам передних и задних колес автомобиля. При отказе какого-либо контура оставшийся исправный контур должен обеспечивать торможение автомобиля с эффективностью не менее 30% от значения, предписанного для полностью исправной рабочей тормозной системы данного автомобиля. В требованиях стандарта Швеции эта величина составляет 50%. Рабочая система должна иметь такую емкость ресиверов, чтобы после пятикратного полного торможения при неработающем источнике энергии оставшийся запас энергии обеспечивал эффективность торможения, предписанную для рабочей тормозной системы. В рабочей тормозной системе каждый контур привода должен иметь автономную емкость при общем источнике энергии для всей системы. При повреждении какого-либо контура привода источник энергии не должен прекращать питание исправных контуров. Запасная тормозная система должна обеспечивать остановку автомобиля в случае выхода из строя рабочей тормозной системы. Автомобили могут иметь автономную запасную тормозную систему. При отсутствии такой системы ею считается и должен выполнять ее функции каждый контур рабочей тормозной системы или стояночная тормозная система. Повреждение какого-либо элемента, кроме элементов гарантированной прочности, а также всякие другие неисправности тормозных систем не должны препятствовать тому, чтобы с помощью запасной тормозной системы или систем, выполняющих ее функцию, можно было бы затормозить автотранспортное средство с эффективностью, не меньшей, чем предписанная для торможения запасной тормозной системой. Стояночная тормозная система должна обеспечивать неподвижность автомобиля на подъеме и спуске даже при отсутствии водителя. В тормозном приводе стояночной тормозной системы может использоваться любой вид энергии, однако удержание в заторможенном состоянии тормозных механизмов этой системы должно осуществляться устройством, действующим чисто механическим способом, независимо от рабочей тормозной системы. Вспомогательная тормозная система должна обеспечивать поддержание постоянной скорости автомобиля и регулирование ее самостоятельно или одновременно с рабочей тормозной системой с целью разгрузки последней. При работе автомобиля в составе автопоезда с прицепным составом автомобиль должен иметь устройство, препятствующее потере давления сжатого воздуха на автомобиле-тягаче в случае разрушения соединительных трубопроводов между тягачом и прицепом (полуприцепом). При разрыве сцепного устройства во время движения рабочая тормозная система прицепа (полуприцепа) должна автоматически обеспечить его остановку с эффективностью не ниже предписанной для соответствующего автопоезда. На автомобиле-тягаче привод управления тормозной системой прицепа (полуприцепа) выполняется по двухпроводной схеме. Прицепной состав, оборудованный рабочей тормозной системой, должен иметь также стояночную тормозную систему для его затормаживания при отсоединении от автомобиля-тягача. Эта система должна приводиться в действие водителем. Износ тормозов должен легко компенсироваться системой ручного или автоматического регулирования. Например, по требованиям стандарта Швеции износ тормозов должен компенсироваться системой автоматического регулирования или должно быть сигнальное устройство, предупреждающее об увеличении зазора. Для предупреждения об отказе какого-либо элемента тормозного привода, приводящем к нарушению его основных функций, автомобиль должен быть оборудован сигнализирующим устройством акустического или оптического действия. Для обеспечения в эксплуатации контроля за состоянием тормозного пневматического привода в каждом его контуре должно быть предусмотрено устройство, позволяющее подключить контрольную аппаратуру. Нормативы эффективности тормозных систем. Характеристика тормозной эффективности автомобиля должна определяться при дорожных испытаниях в естественных условиях по единой методике. Это дает возможность сравнивать и оценивать действия тормозов автомобилей различных стран. Выходными параметрами при испытаниях автомобиля на тормозную эффективность в дорожных условиях являются суммарная тормозная сила; максимальное и установившееся замедления; тормозной путь; время торможения. * Тормозные качества автомобиля в отношении безопасности движения лучше всего характеризуются величиной тормозного пути, проходимого автомобилем с момента начала торможения и до его полной остановки. Принято считать, что тормозной путь — расстояние, которое проходит автомобиль или автопоезд, движущийся с начальной скоростью с момента нажатия на тормозную педаль тормоза до остановки. Этот параметр предопределяет дистанцию безопасности во время движения, позволяет соразмерять скорость движения 28 с имеющимся перед автомобилем свободным пространством. Тормозной путь несколько отличается от остановочного пути, который проходит автомобиль с момента обнаружения опасности до остановки. Для оценки отдельных составляющих остановочного пути автомобиля проф. Бухарин Н. А. предложил тормозную диаграмму, где по вертикали откладывают замедление автомобиля, а по горизонтали — время или путь торможения. На тормозной диаграмме отмечают следующие три характерных значения замедления: максимальное замедление, характеризуемое величиной «пика» в начале торможения; это замедление может быть достигнуто очень быстро, но длится незначительный промежуток времени и не определяет протекания всего процесса и величины силы торможения; величину определяют экспериментально, путем замера высоты «пика» на тормозной диаграмме или с помощью предельного деселерометра; установившееся замедление, являющееся замедлением за время торможения с полной эффективностью; это замедление характеризует эффективность торможения и обычно применяется в расчете тормозного пути; установившееся замедление, как правило, меньше максимального в 1,2—1,6 раза; среднее замедление, являющееся условной средней величиной и характеризующее замедление в течение всего процесса торможения. Среднее замедление автомобиля определяется делением площади тормозной диаграммы на полное время торможения автомобиля. В настоящее время основные параметры, по которым контролируют техническое состояние тормозов автомобиля в различных странах, указаны в табл. 2. Из табл. 2 видно, что наиболее распространенными параметрами, характеризующими эффективность действия тормозов, яв- Таблица 2 Страны Измерители тормозной эффективности Страны Измерители тормозной эффективности Тормозной Замедление Тормозная Тормозной Замедление Тормозная макси мальное среднее макси мальное среднее Австрия Бельгия Венгрия Франция Дания Швейцария Италия Швеция ляются среднее замедление и тормозной путь. Несмотря на принятый один и тот же измеритель технического состояния тормозов, предъявляемые в разных странах требования к тормозной эффективности иногда сильно различаются. В Итальянском дорожном кодексе предусматриваются различные величины тормозного пути в зависимости от общей массы автомобиля. Влияние массы автомобиля на показатели торможения учитывается также в нормах США, Франции, Швейцарии. В некоторых странах нормативы подразделяются в зависимости от максимальной скорости автомобилей (Венгрия, ГДР). Таблица 3 Стандарты Требования 37.001.016-70 (СССР) Правила № 13 ЕЭК ООН (Швеция) Условия испытаний: дорожное покрытие ...... С хорошим сцеплением Ф ~ 0,75; масса автомобиля ...... Без полезной нагрузки Любая Ф = 0,3 Без полезной начальная скорость торможения, км/ч . . . Устойчивость . . . нагрузка нагрузки 96 и 32 Разворот на Без блоки Без бло Без блокировки угол не свыше ровки колес кировки колес и без 8° и без выхода и без откло колес съезда с по Рабочая тормозная система: тормозной путь (не более), м: одиночного автомобиля . . . за габариты коридора шириной 3,5 м нения от своего направления 19,9 (0,15V + лосы дороги 74,7 (ф = 0,75 и автопоезда -f V2/115) ^нач — 96 км/ч) 10 (ф = 0,75 и Унач == 32 км/ч) 16,5 (ф = 0,3 и упач = 32 км/ч> замедление (не менее), м/с2 . . . 5,5 (установив усилие на органе управления (не более), кге шееся) (среднее) Запасная тормозная система: тормозной путь (не более), м: одиночного автомобиля . . . 33,8(0,15 V -f автопоезда + 2V2/115) замедление (не менее), м/с2 . . . Усилие на органе управления (не более), кге: ручном . . . ножном . . . Нормативы эффективности рабочей и запасной тормозных систем, принятые в ряде стран, приведены в табл. 3. Время срабатывания tc пневматического привода тормозов не более 0,6 с. Эффективность стояночной тормозной системы должна быть такой, чтобы суммарная тормозная сила, развиваемая тормозными механизмами этой системы, соответствовала величине уклона, заданного техническими условиями на автотранспортное средство, но была бы не менее 24% полного веса. По нормативам правил 13 ЕЭК ООН и стандарта Швеции стояночная система должна удерживать одиночный автомобиль с полной нагрузкой на уклоне крутизной 16% и автопоездов — 12%. ПЛАВНОСТЬ ХОДА Под плавностью хода автомобиля следует понимать его способность двигаться с заданными эксплуатационными скоростями, не оказывая вредного влияния на физиологическое состояние водителя и пассажиров и обеспечивая сохранность грузов и нормальную работу механизмов автомобиля. Автомобиль, движущийся по неровной дороге, совершает колебания, которые воздействуют на водителя, пассажиров и на перевозимый груз. В различных точках автомобиля параметры колебаний различны и, следовательно, различно и воздействие колебаний. В этом смысле говорят о вибронагруженности в той или иной точке автомобиля, в частности о вибронагруженности рабочего места водителя. Колебания, передаваемые человеку, могут создавать дискомфорт, т. е. ощущение неудобства, мешать выполнению работы, вследствие чего снижается производительность, и создавать угрозу безопасности всех участников дорожного движения или, как показали наблюдения профессиональных водителей, угрозу здоровью людей, испытывающих чрезмерные колебания. В основу методов проведения испытаний на вибронагружен-ность рабочего места водителя,, обработки и оценки результатов испытаний положен международный стандарт ИСО 2631—74 («Вибрация, передаваемая человеческому телу. Руководство по оценке воздействия на человека»). Основной величиной, характеризующей интенсивность вибрации,является ускорение в м/с2. При этом определяется воздействие вибраций на человека, поэтому вибрации следует измерять как можно ближе к площади, через которую вибрация передается телу, для чего между подушкой сиденья и человеком разрешается помещать жесткую опору для закрепления датчика. Поскольку дорожными неровностями возбуждаются случайные колебания автомобиля, то применяется анализ ускорений колебаний в полосах частотного спектра. При определении реакции человека на вибрацию следует учитывать четыре наиболее важных физических фактора: интенсивность, частоту, направление действия и длительность вибрационного воздействия. При любой оценке вибрации, которую можно охарактеризовать с помощью этих факторов, необходимо исходить из трех основных критериев, предусматривающих обеспечение производительной работы, безопасности, здоровья и комфорта. Для каждого из этих трех критериев рекомендуются свои пределы воздействия вибрации. У водителей грузовых автомобилей основное внимание уделяется сохранению необходимой производительности труда, поэтому в качестве основного критерия используется «граница снижения производительности труда от усталости». Эти границы в функции частоты или времени вибрационного воздействия вертикального и горизонтального направления приведены в ИСО 2631—74 графически. По этим графикам оценивается среднеквадратичное значение ускорения в каждой полосе частот отдельно относительно соответствующего предела при центральной частоте этой полосы. Если среднеквадратичное значение амплитуды ускорения изменяется в зависимости от времени или если общее время воздействия составлено из нескольких периодов на разных уровнях, то определяется «эквивалентное общее время воздействия вибрации». Для того чтобы охарактеризовать вибронагруженность какой-то одной величиной для оценки ее воздействия на человека, допускается использовать «эквивалентные среднеквадратичные виброускорения» с применением весовых коэффициентов чувствительности человека к восприятию вибраций в различных полосах частот. Оценивать уровень вибронагруженности водителя следует по среднеквадратичным значениям виброускорений, определяемых на сиденье водителя (промежуточная плита по ГОСТ 16526—70), в октавных полосах частот. Для обобщенной оценки уровня вибронагруженности водителя во всем диапазоне частот от 0,7 до 22,4 Гц могут применяться величины эквивалентных среднеквадратичных вертикальных ускорений, определяемые с использованием весовых коэффициентов чувствительности человека к восприятию вибраций в различных октавных полосах частот согласно табл. 4. Таблица 4 Параметры Полоса частот Граница диапазона, Гц: нижняя ..... верхняя ..... Среднее геометрическое значение частоты, Гц Весовой коэффициент чувствительности человека ......... Испытания магистральных грузовых автомобилей проводятся на ровном цементобетонном шоссе со среднеквадратичной высотой неровностей а = 0,6 см (дорога типа I) при скорости 70 км/ч и на изношенном асфальтобетонном шоссе со среднеквадратичной высотой неровностей о= 1,4 см (дорога типа 111) при скорости 60 км/ч. В качестве обобщенных показателей плавности хода по совокупности дорог испытательных типов и возможной степени загрузки автомобиля используется средневзвешенная величина виброускорений. Весовые коэффициенты для вычисления этой величины следующие: Тип дороги    С грузом    Без груза I ............... 0,4    0,1 III .............. 0,35    0,15 Если скорость движения автомобиля ограничивается интенсивностью колебаний, то в качестве показателей плавности хода используются значения предельной допускаемой скорости движения автомобиля Уогр, при которой среднеквадратичные значения виброускорений на сиденье водителя в октавных полосах частот достигают предельно допускаемых нормативных значений, указанных в табл. 5. Таблица 5 дороги Диапазон скоростей движения, км/ч Направление действия виброускорення Предельно допускаемые значения среднеквадратичных виброускорений на сиденье водителя, м/с2, в октавных полосах частот (см. табл. 4) Вертикальное Горизонтальное Вертикальное Горизонтальное Для оценки степени вредного воздействия вибраций на сохранность грузов и на нормальную работу механизмов автомобиля проверяют значения среднеквадратичных вертикальных виброускорений в диапазоне частот 0,7—22,4 Гц, замеренные на левом лонжероне рамы над передним и задним мостами автомобиля. Полученные значения не должны превышать 1,5 м/с2 для дороги типа I и 2,0 м/с2 для дороги типа III при скоростях, указанных в табл. 5. Таким образом, при испытаниях и оценке их результатов исходят из международного стандарта ИСО 2631—74, дающего предельные значения вибрационных воздействии в частотных полосах в зависимости от времени воздействия, и из определенных представлений об условиях работы автомобиля — типов дорог, скоростей Выход
„Прямая
„Вход"
Рис. 6. Разметка траектории движения на участки при испытаниях автомобиля на управляемость
движения и времени движения за смену. Эти представления нуж-даются в дальнейшем уточнении с учетом всех факторов, влияющих на параметры движения магистральных грузовых автомобилей, в том числе и действующих за рубежом, так как эти автомобили предназначены в основном для международных и междугородных перевозок. УСТОЙЧИВОСТЬ И УПРАВЛЯЕМОСТЬ Под устойчивостью автомобиля следует понимать совокупность параметров, характеризующих устойчивость его движения по всем степеням свободы незакрепленного твердого тела, за исключением движения в направлении продольной оси и в направлении, перпендикулярном к опорной поверхности. При такой формулировке в это определение включают понимание устойчивости как способности автомобиля без участия водителя сохранять заданное направление движения и противостоять воздействию внешних возмущающих сил, стремящихся изменить это направление (курсовая устойчивость), а также способность автомобиля не опрокидываться в плоскости, перпендикулярной к продольной оси симметрии, под действием сил тяжести и сил инерции (устойчивость против опрокидывания). Под управляемостью автомобиля понимают совокупность его свойств, характеризующих возможность изменять в соответствии с желанием водителя направление и траекторию движения. Для определения параметров, характеризующих устойчивость и управляемость автомобиля, проводят дорожные и стендовые испытания. Дорожные испытания проводят на специальных участках с разметкой или без разметки траектории движения автомобиля. При этом температура воздуха должна быть в пределах 0°—30° С, скорость ветра до 3 м/с. Угол наклона испытательного участка в любом направлении не должен превышать 5%. Автомобиль испытывают с полной нагрузкой. На участках с разметкой траектории движения автомобиля проводят испытания для определения следующих параметров. Реакция автомобиля, движущегося по прямой, на возмущение колес дорожными неровностями. Испытания проводят на траектории, размеченной в соответствии с рис. 6, а (испытания «Прямая»), причем на участке «Возмущение» на колее правых колес устанавливается неровность установленной формы и размеров. Вид этой неровности показан на рис. 6, б. По результатам испытаний строят график зависимости средней скорости поворота руле-34
вого колеса соа и размаха его угла поворота atl от скорости движения V (рис. 8, а). Поведение автомобиля при резкой смене полосы движения. Испытания проводят на траектории, размеченной в соответствии с рис. 7, а (испытания «Переставка»). В результате испытаний определяют характерные скорости, при которых начинается занос (^зан)» 11 ли происходит отрыв колес одной стороны от дороги (Копр), ИЛ11 автомобиль не вписывается в размеченную полосу движения (Упр). Кроме того, в качестве вспомогательных показателей для сравнения при этих характерных скоростях определяют максимальный угол поворота рулевого колеса вправо и макси Рис. 7. Разметка траек стки при испытаниях ВС
Перестадка ” мальный корректирующий угол поворота влево от нейтрального положения на участке «Установка». Поведение автомобиля при движении на повороте. Испытания проводят на траектории, размеченной в соответствии с рис. 7, б (испытание «Поворот»). В результате испытаний определяют характерные скорости Узан, Уопр, ^пр» а также угол поворота от нейтрального положения рулевого колеса и угол от крайнего правого его положения на участке «Поворот». При отсутствии характерных скоростей основными показателями для сравнения становятся углы и скорости поворота рулевого колеса. На участках без размеченной траектории проводят испытания для определения реакции автомобиля на воздействие на органы управления. Испытания проводят при постоянной скорости движения с постепенным наращивание*м величины и интенсивности управляющих воздействий следующих видов. Быстрый поворот рулевого колеса из нейтрального положения и удержание его в новом положении в течение времени, необходимого для установления равномерного кругового движения автомобиля (испытание «Рывок рулевого колеса»). По результатам испытаний строят характеристику поворачиваемости автомобиля, представляющую собой график соyc/V = / (а), где (оус — угловая скорость установившегося движения автомобиля; V — скорость автомобиля; а — угол поворота рулевого колеса (рис. 8, б). Так как V = соR, где R — радиус поворота, то отношение сoycIV яв-характеристику курсовой устойчивости автомобиля, представляющую собой график <ov/ooY<, = / (Q, где coY — мгновенное значение угловой скорости автомобиля при переходном процессе с момента начала поворота рулевого колеса (рис. 8, в) и t — время; характеристику реактивного действия рулевого управления автомобиля, представляющую собой график Рр = / (Wy), где Рр — усилие на рулевом колесе; Wy — боковое ускорение автомобиля при установившемся движении автомобиля по дуге окружности (рис. 8, д).
ляется величиной, обратной радиусу поворота автомобиля уд у*
Рис. 8. Характеристики устойчивости и управляемости автомобиля
д) wy
а
В случае испытаний автомобилей с прицепом или седельного тягача с полуприцепом строят также характеристику курсовой устойчивости прицепа или полуприцепа (кривая 1 на рис. 8, в) с момента начала поворота рулевого колеса автомобиля-тягача (кривая 2) и характеристику статической курсовой устойчивости прицепа (полуприцепа), представляющую собой график у — уп = f {Wy), где у — курсовой угол автомобиля; уа — курсовой угол прицепа (полуприцепа) при установившемся движении по дуге окружности (рис. 8, г). Торможение автомобиля с рулевым колесом, закрепленным в нейтральном положении (испытание «Торможение на прямой»). По результатам испытаний строят характеристику реактивного действия тормозной системы автомобиля, представляющую собой график Рт = f (а), где Рт — усилие на тормозную педаль; а — замедление автомобиля (рис. 8, ё). Медленный поворот рулевого колеса из нейтрального положения с заданной скоростью (испытание «Усилие на рулевом колесе»). В результате испытаний определяют усилие на рулевом колесе движущегося автомобиля при работающем и неработающем усилителе рулевого привода, а также усилие на рулевом колесе неподвижного автомобиля. Во время дополнительных стендовых испытаний определяют показатели, непосредственно связанные со свойствами устойчивости и управляемости. В зависимости от определяемого показателя стендовые испытания проводят следующим образом:
<<< Предыдущая страница  1  2    Следующая страница >>>


1 A B C D E F G H I J K L M N O P Q R S T U V W X Y Z 
А Б В Г Д Е Ж З И К Л М Н О П Р С Т У Ф Х Ц Ч Ш Щ Э Ю Я