Грузовые автомобили - проектирование


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:
медленно наклоняют опорную поверхность, на которой установлен автомобиль, до отрыва всех колес одной стороны от нее (испытание «Угол опрокидываниях); по результатам испытаний определяют угол опрокидывания, т. е. угол наклона опорной поверхности, при котором происходит отрыв всех колес одной стороны автомобиля;
рулевое колесо автомобиля, управляемые колеса которого установлены на приспособлении, исключающем перекатывание и проскальзывание колес по опорной поверхности, поворачивают вправо и влево в пределах ограничительных упоров (испытание «Кинематическая чувствительность»); по результатам испытаний определяют свободный ход рулевого колеса и кинематическую чувствительность автомобиля к повороту рулевого колеса [хкин = = l/(npyL), где иру — передаточное отношение рулевого управления; L — расстояние от оси управляемого моста до проекции на продольную ось автомобиля кинематического центра поворота.
Испытания автомобиля, предназначенного для работы с прицепом (полуприцепом), проводят как с прицепом (полуприцепом), так и без него. Испытания прицепа проводят с тем автомобилем-тягачом, для которого он предназначен. Результаты испытаний используют для сравнения показателей устойчивости и управляемости автомобильных прицепов и полуприцепов.
НАДЕЖНОСТЬ АВТОМОБИЛЕЙ
Вероятность полной или частичной утраты работоспособности автомобиля или его составных частей возрастает с увеличением числа деталей в автомобиле и срока его службы.
Основные направления обеспечения конструктивной надежности механизмов и систем автомобиля сводятся к следующему.
1.    При проектировании автомобиля разработка наиболее рациональных принципиальных и компоновочных схем всего изделия, обеспечивающих благоприятные условия для работы отдельных узлов и агрегатов, правильный выбор и согласование их характеристик, определяющих нагрузочные режимы работы агрегатов и деталей.
2.    Применение метода агрегатирования, с помощью которого создается единый типовой ряд автомобилей различного назначения из унифицированных узлов.
3.    Создание по возможности простой конструкции, с минимальным числом деталей и конструктивных элементов. Это достаточно трудно воплощать в разрабатываемых новых конструкциях, поскольку в автомобиле каждой новой модели конструктор стремится реализовать все возрастающие требования эксплуатации, которые неизбежно приводят к усложнению конструкции. Следовательно, исключительно важно использовать отработанные заранее надежные узлы, применять хорошо проверенные на автомобилях предыдущих серийных моделей элементы конструкции и детали, обеспечивающие высокую безотказность.
4.    Применение в некоторых случаях частичного резервирования элементов схемы для обеспечения безотказности, как одного из факторов надежности, отдельных систем автомобилей. Чаще это относится к узлам, от которых зависит безопасность движения и для которых безотказность должна быть выше, чем для других узлов. В качестве примера такого резервирования можно привести раздельный привод тормозов передних и задних колес, который исключает аварийный отказ системы при отказе одного из приводов.
5.    Предусмотрение конструкторских и технологических мер к замедлению и сокращению таких естественных процессов, как износ поверхностей трения, эрозия, коррозия, вибрация, усталость, старение и т. п.
6.    Применение совершенной технологии изготовления с использованием методов повышения надежности деталей.
7.    Стремление к созданию условий изолированности отказа, с тем чтобы его последствия были минимальными.
Долговечность автомобилей, как и безотказность, является величиной статистической, наиболее четко характеризуемой кривой распределения отказов. К увеличению рассеяния показателей надежности приводит ряд факторов, связанных, с одной стороны, со стабильностью процесса изготовления, а с другой — с разнообразием условий эксплуатации.
Так, нестабильность процесса изготовления вызывается сложной формой детали, дефектами механической и термической обработки детали, несовершенством операций контроля. Особенно велико рассеяние при разрушении деталей от усталости под действием контактных напряжений, характерных для подшипников и многих видов шестерен. Следовательно, этим деталям необходимо уделять особое внимание как при создании их конструкции, так и при обработке технологического процесса изготовления и контроля.
Основные показатели, являющиеся критерием для количественной оценки показателей эксплуатационной надежности автомобилей, приведены в руководящих технических материалах Министерства автомобильной промышленности РТМ 37.001.001—70. Рекомендуемые в них основные показатели надежности выбраны из числа показателей, приведенных в ГОСТ 13377—75, а также специфических показателей, используемых в автомобильной промышленности и на автомобильном транспорте.
К основным показателям безотказности отнесены наработка на отказ данной группы; средняя наработка до первого отказа данной группы (допускается главным образом для характеристики качества изготовления агрегата и узла).
К основным показателям долговечности отнесены средние наработки и ресурсы до замены или до ремонта определенного вида или до списания; гамма-процентные наработки и ресурсы (наработки и ресурсы, которые имеют и превышают в среднем обусловленное число изделий данного типа в %).
К основным показателям ремонтопригодности (эксплуатационной технологичности) отнесены периодичность технических обслуживании; удельная трудоемкость технических обслуживаний; удельная трудоемкость текущих ремонтов.
К основным показателям сохраняемости (для условий транспортирования и хранения) отнесены средний срок сохранности; гамма-процентный срок сохранности.
К основному технико-экономическому показателю надежности отнесена удельная стоимость технического обслуживания, текущих и капитальных ремонтов или удельная стоимость технического обслуживания и текущих ремонтов за заданную наработку, если изделие не подвергалось капитальному ремонту (показатель используется для определения экономической эффективности от повышения надежности изделий автомобилестроения).
При оценке безотказности рекомендуется различать отказ автомобиля и отказ агрегата, узла, детали.
Отказ автомобиля — вынужденный простой автомобиля по техническим причинам на линии во время, запланированное для транспортной работы, или невыезд автомобиля в очередной плановый рейс. Дефекты, устраняемые в процессе проведения очередного планового технического обслуживания или ремонта, которые выполняются в межсменное время, рекомендуется считать отказами не автомобиля, а соответствующих агрегатов, узлов, деталей. Отказы, происшедшие из-за неправильной эксплуатации, при оценке безотказности изделий следует исключать и учитывать особо.
В связи с неодинаковыми последствиями различных отказов рекомендуется отказы автомобиля разделять на устраняемые водителем с помощью имеющегося на автомобиле инструмента и подручных средств и на отказы, требующие вызова технической помощи для буксировки автомобиля на базу.
Отказы агрегатов, узлов и деталей рекомендуется делить на несколько групп сложности в зависимости от трудоемкости и стоимости устранения отказа.
Одним из важнейших показателей долговечности, характеризующим техническое совершенство автомобиля, является его ресурс, т. е. наработка автомобиля до предельного состояния, оговоренного в технической документации.
В нормативно-технической документации для заданных условий эксплуатации, как правило, указывается численное значение ресурса до первого капитального ремонта.
Согласно «Положению о техническом обслуживании и ремонте подвижного состава автомобильного транспорта» грузовые автомобили направляются в капитальный ремонт при необходимости капитального ремонта рамы, кабины, а также не менее трех других основных агрегатов в любом их сочетании.
У современных большегрузных автомобилей пробег до первого капитального ремонта, благодаря постоянному совершенствованию конструкции, качества изготовления и улучшению условий эксплуатации, достиг 250—300 тыс. км.
Еще более важной задачей дня конструкторов при проектировании автомобилей является обеспечение надежной и безотказной работы узлов и агрегатов, с тем чтобы до капитального ремонта безотказно работали не только базовые детали, но и другие детали, отказы которых вызывали бы необходимость снятия с автомобиля или разборки узлов.
Рис. 9. Графический метод определения уровня надежности
Тем не менее повышение долговечности не является самоцелью. По мере повышения долговечности затраты на производство автомобилей растут, а на ремонты в процессе использования — снижаются. На современном этапе развития техники можно изготовлять изделия с любой долговечностью. Однако это может привести к чрезмерно большим затратам в производстве, не соответствующим снижению затрат в эксплуатации. А. М. Шейниным разработана методика планирования повышения уровня долговечности, учитывающая необходимость снижения затрат в народном хозяйстве на производство и эксплуатацию автомобильного парка. Сущность метода видна на рис. 9, где СП11 — переменные затраты на поддержание надежности за межремонтный пробег L; Суд — суммарные удельные расходы на приобретение и поддержание изделия в работоспособном состоянии; LK — оптимальный межремонтный пробег. Эксплуатационная технологичность также является частью общей надежности; она определяет степень приспособленности конструкции автомобиля, агрегата или узла к выполнению с наименьшей трудоемкостью необходимых операций по предупреждению (техническое обслуживание) и устранению (ремонт) неисправностей и отказов с целью поддержания долговечности и безотказности в данных условиях эксплуатации. Периодичность технических обслуживаний (ТО) является одним из важнейших показателей, характеризующих совершенство конструкции автомобиля и соответствие ее требованиям эксплуатационной технологичности. За последние 10—15 лет периодичность ТО отечественных большегрузных автомобилей возросла в среднем в 1,5 раза. Так, нормативными документами для авто-40 мобилей MA3-5335 периодичность ТО-1 составляет 2500 км, а для ТО-2 — 12 500 км. Крайне необходимо, чтобы автомобильная промышленность и смежные с ней отрасли подготовились к созданию автомобилей с более высокой периодичностью ТО. Для этого необходимо расширить применение новых износостойких материалов, более совершенных конструктивных решений уплотнений узлов, самоконтрящихся резьбовых соединений, самосмазыва-ющихся материалов, а также высококачественных масел и смазок. ГОСТ 21624—76 устанавливает для вновь разрабатываемых конструкций грузовых автомобилей более высокие значения периодичности: для ТО-1 — не менее 3500 км и ТО-2 не менее 14 000 км. Для обеспечения минимальной трудоемкости ТО и ремонтов автомобиля в эксплуатации конструкция его должна предусматривать: минимальное количество деталей и точек, требующих ТО (смазки, крепления, регулировки, ухода); допустимость и простоту выполнения каждой операции ТО и ремонта; возможность устранения неисправности или отказа без разборки; возможность, при необходимости, замены неисправного агрегата или узла с минимальной разборкой других узлов автомобиля; максимальную унификацию узлов, деталей, крепежных соединений, размеров инструмента, приспособлений, приборов, необходимых для ТО и ремонта, минимальную потребность в применении специального инструмента; ограниченную номенклатуру топлив, смазочных материалов и жидкостей. При выполнении перечисленных требований внимание конструкторов должно быть сосредоточено прежде всего на тех работах по ТО и ремонту, которые являются наиболее трудоемкими. Так, в общем объеме профилактических работ грузовых автомобилей смазочные работы составляют до 20—30%, крепежные работы —около 20%, контрольные — около 25%, электротехнические около 15%. Поэтому вопрос снижения трудоемкости этих работ наиболее актуален. Точно обосновать периодичность и объем работ при проведении профилактического обслуживания для разнообразных условий эксплуатации сложно, поэтому в нормативной документации такие рекомендации указываются по результатам статистических исследований. В связи с этим значения, приведенные в документации по периодичности и объему профилактических работ, оставляют значительные резервы для снижения трудоемкости, если своевременно иметь возможность проверять действительную потребность в проведении таких работ. Этим целям служит общая и поэлементная диагностика. При общей диагностике контролируют техническое состояние систем, обеспечивающих безопасность движения и пригодность автомобиля к эксплуатации. При поэлементной, или углубленной диагностике контролируют техническое состояние всех агрегатов и систем автомобиля и уточняют перечень и объем работ по ТО и ремонту автомобиля. Исходя из этого, к конструкции автомобиля предъявляют еще одно важное требование — приспособленность к проведению диагностических работ. На автомобиле должны быть предусмотрены определенные места для подключения к ним датчиков (в топливной магистрали, системе охлаждения, в пневматическом тормозном приводе и т. д.). Общее число диагностических параметров и объектов, для которых требуются подключение приборов и проведение измерений, на автомобилях МАЗ, например, составляет 55—65. Хорошая приспособленность автомобиля к проведению диагностики способствует уменьшению потребности в квалифицированных механиках-контролерах примерно на 30% при одновременном повышении эффективности и точности проверок. При этом стоимость проверок основных систем автомобиля снижается на 70—75%, почти в 2 раза уменьшается число выполняемых операций. Следовательно, приспособленность автомобиля к проведению диагностики является эффективным средством снижения трудоемкости профилактических работ и текущего ремонта. Трудоемкость ТО и текущего ремонта зависит от безотказности работы агрегатов, узлов и деталей, поэтому все конструктивные и технологические мероприятия, улучшающие этот показатель, одновременно снижают трудоемкость поддержания автомобиля в исправном состоянии. Наконец, важное значение имеет и компоновка автомобиля. Так, например, при одинаковой конструкции двигателя компоновка автомобиля по схеме «Кабина над двигателем» снижает трудоемкость технического обслуживания двигателя примерно на 25%. Значения трудоемкости ТО и текущих ремонтов должны быть обеспечены на грузовых автомобилях в соответствии с ГОСТ 21624—76. В конечном итоге критерием для оценки надежности автомобилей является не наработка на отказ и не вероятность безотказной работы, а трудоемкость их ТО и ремонта. БЕЗОПАСНАЯ КОНСТРУКЦИЯ АВТОМОБИЛЕЙ Чрезвычайно важной является проблема снижения дорожно-транспортных происшествий (ДТП) за счет придания автомобилям таких качеств, которые помогли бы водителю предотвратить аварии по возможности во всех ситуациях движения. В СССР большую" часть автопарка составляют грузовые автомобили, поэтому обеспечение их безопасной конструкции имеет весьма большое значение для решения проблемы повышения безопасности движения. В ряде стран приняты в законодательном порядке требования по безопасной конструкции грузовых автомобилей, в других странах планируется утверждение таких требований в ближайшие годы. Вместе с тем, по общему признанию, назрела необходимость создания единого стандарта, которому соответствовали бы все современные автомобили. Для решения этих вопросов в ООН имеется ряд регулирующих органов. В частности, в Комитете по внутреннему транспорту Европейской экономической комиссии ООН (КВТ ЕЭК ООН) функционируют группы специалистов по тормозам, по ударной прочности кабин грузовых автомобилей, ремням безопасности, по общей безопасной конструкции грузовых автомобилей и др., занимающиеся разработкой международных регламентаций. Проведенный анализ и обобщения отечественного и зарубежного опыта позволили выявить основные причины ДТП, вызванных техническим состоянием автомобилей. Как видно из табл. 6, основной причиной, влияющей на безопасность движения из-за технического состояния автомобиля, является нарушение работоспособности тормозной системы. Таблица 6 Число ДТП, % Узлы, неисправность которых вызвала ДТП в больших городах в прочих городах и населенных пунктах на дорогах Тормоза............. в том числе стояночный тормоз Ходовая часть и подвеска .... Буксирный прибор, седельно-сцепное устройство и прицеп..... Кузов, кабина.......... Стеклоочиститель......... Рулевое управление ....... Освещение и сигнализация . . Прочие ............. Все требования к конструкции автомобилей условно можно разделить на две группы. Активная безопасность движения обеспечивается теми свойствами и качествами автомобилей, которые помогают водителю предотвратить ДТП и определяются эффективностью торможения, хорошим «держанием дороги» на больших скоростях движения, устойчивостью при движении как по прямой, так и на поворотах, хорошей управляемостью, эффективностью освещения дороги фарами и отсутствием ослепляемости, надежностью, предупредительной звуковой и световой сигнализацией, хорошей обзорностью с рабочего места водителя, мероприятиями, снижающими утомляемость водителя и др. Пассивная безопасность предусматривает те свойства и качества автомобилей, которые в случае аварии снижают травматизм водителя и пассажиров. При проектировании автомобилей вопросы активной безопасности решаются в соответствии с требованиями соответствующих ГОСТов, ОСТов и других нормативных материалов, действующих в нашей стране. Вместе с тем выход на международный рынок определяет необходимость учитывать и требования международных организаций (ЕЭК ООН, СЭВ и др.), а также требования к безопасности движения в таких странах, как Швеция, ФРГ, США. Так, например, требования к тормозным системам автомобилей и автопоездов изложены в отраслевом стандарте ОСТ 37.001.016—70, в основу которого положены «Правила ЕЭК ООН» (см. выше раздел «Тормозные качества»). При проектировании светотехнической аппаратуры, как правило, учитываются требования «Правил ЕЭК ООН» в части ее размещения, силы света, цвета, применения асимметричных фар с отсутствием ослепляемости и др. При проектировании рулевого управления учитываются требования СЭВ в отношении максимального усилия на рулевом колесе (см. гл. XVII). Большое внимание уделяется предупредительной звуковой и световой сигнализации, которую создают с учетом требований ГОСТ 8769—75 и проекта «Правил W/TRANS/WR29/421 ЕЭК ООН». Жесткие требования предъявляются к тягово-сцепным устройствам, которые должны быть оборудованы двойной фиксацией от произвольной расцепки, действующей независимо одна от другой. Для междугородных перевозок автомобили должны быть оборудованы тягово-сцепным устройством типа цилиндрический шкворень—петля с ловителем петли, имеющим фиксатор от проворачивания в горизонтальной плоскости в момент сцепки тягача с прицепом. Седельно-сцепное устройство должно быть оборудовано энергопоглощающим устройством вибрационных нагрузок и иметь двойную фиксацию от произвольной расцепки, действующей независимо одна от другой. Вопросы пассивной безопасности в конструкциях грузовых автомобилей стали в последнее время объектами серьезного изучения. В ряде стран приняты в законодательном порядке требования по пассивной безопасности, предъявляемые к конструкциям грузовых автомобилей. Учитывая наиболее характерные причины травмирования человека в грузовых автомобилях, можно считать регламентирование требований, касающихся прочности кабин автомобилей, использования ремней безопасности, применения дверных замков и пе-44 тель, органов управления и элементов интерьера безопасной конструкции, наиболее актуальными вопросами повышения пассивной безопасности для грузовых автомобилей. Создание травмобезопасного интерьера кабины предусматривает следующее: размещение в углублениях панели контрольноизмерительных приборов, кнопок и рукояток управления, пепельниц, размещение в углублениях внутренних панелей дверей, рукояток стеклоподъемников, внутренних ручек запирающих механизмов, закругление нижнего края панели приборов (радиус кривизны не менее 10 мм), применение противосолнечного устройства из энергопоглощающего материала и травмобезопасного Рис. 10. Схема испытания кабин грузового автомобиля методом статического и динамического нагружения: а и б — согласно требованиям соответственно ЕЭК ООН и Швеции; 1 — плита; 2 — плоский маятник; 3 — цилиндрический маятник безосколочного лобового стекла, отсутствие опасных неровностей или острых краев в зоне возможного удара головой, покрытие внутренних поверхностей кабины сравнительно мягкими накладками, которые быстро воспринимают форму ударяющейся части тела, осуществляя за счет этого более равномерное распределение ударной нагрузки, оборудование рулевой колонки энергопоглощающим устройством для защиты водителя от травм в случае столкновения автомобиля. Наиболее сложным вопросом является определение ударнопрочностных характеристик кабины грузового автомобиля, обеспечивающих сохранение жизненного пространства при опрокидывании и столкновениях. Ниже приведены требования к прочности кабин в Швеции и в правилах № 29 ЕЭК ООН. Шведские требования. В кабине автомобиля полной массой более 7 т должно сохраняться жизненное пространство после воздействия на нее следующих нагрузок, прикладываемых последовательно (рис. 10, б): а) динамической нагрузки (энергия удара Е= 2000 кге-м), прикладываемой к левому, а затем правому переднему верхнему углу кабины с помощью свободно подвешенного маятника цилиндрической формы (диаметром 600 мм, массой 1000 кг) в направлении, составляющем угол 15° с вертикальной продольной плоскостью автомобиля; б)    динамической нагрузки (энергия удара £= 2000 кгс-м), прикладываемой к середине задней стенки кабины с помощью свободно подвешенного маятника прямоугольной формы (шириной 1600 мм, высотой 500 мм, массой 1000 кг) в направлении, перпендикулярном к поверхности задней стенки кабины; в)    статической нагрузки, равной удвоенной величине веса автомобиля в снаряженном состоянии (но не более 15 тс), прикладываемой равномерно к поверхности крыши кабины. Требования правил № 29 ЕЭК ООН. В кабине грузового автомобиля полной массой более 7 т должно сохраняться жизненное пространство после воздействия на нее каждой из приводимых ниже нагрузок (рис. 10, а): а)    динамической нагрузки (энергия удара £= 4500 кгс-м), прикладываемой к передней части кабины с помощью свободно подвешенного маятника прямоугольной формы (шириной 2500 мм, высотой 800 мм, массой 1500 250 кг) в направлении, параллельном продольной вертикальной плоскости автомобиля; центр тяжести маятника в момент удара должен находиться в среднем продольном сечении автомобиля на 150 мм выше точки Н (центр тазобедренного сустава тела человека); б)    статической нагрузки Ру равной половине величины полного веса автомобиля (но не более 10 тс), прикладываемой равномерно к поверхности крыши кабины; в)    статической нагрузки Р = 200 кге на тонну допустимой массы груза, прикладываемой на всю заднюю поверхность кабины с помощью вертикальной жесткой плиты, перемещающейся в направлении, параллельном продольной оси автомобиля. Как известно, деформация кабины и нарушение жизненного пространства в значительной степени зависят от воздействия незакрепленного груза на заднюю стенку кабины. Вместе с тем установлено, что конструкция кабин, отвечающих шведским требованиям по прочности задней стенки, может обеспечить при перевозке незакрепленного груза 3,5 т безопасность при скорости движения в момент фронтального столкновения только 10—15 км/ч. Конструкция кабины, соответствующая требованиям проекта предписаний ЕЭК ООН, обеспечивает безопасность водителя и пассажира при еще меньшей скорости автомобиля в момент столкновения при той же величине груза. Анализ международных и национальных предписаний по пассивной безопасности, предъявляемых к грузовым автомобилям, показывает целесообразность и необходимость проведения ком-лекса научно-исследовательских работ, направленных на разработку научно обоснованных требований к конструкции грузового автомобиля. Одной из острейших проблем является уменьшение загрязнения атмосферы токсичными веществами, выделяемыми автомобильным транспортом. Основным источником загрязнения воздуха являются карбюраторные двигатели. Однако уменьшение токсичности дизелей также заслуживает внимания в связи с расширением дизелизации автомобильного транспорта. В настоящее время нормирование распространяется на выброс двигателем окиси углерода СО, несгоревших углеводородов СН, окислов азота N0* и дымность. Дизель по сравнению с карбюраторным двигателем выделяет значительно меньшее количество окиси углерода, что объясняется его работой с большими коэффициентами избытка воздуха при сгорании. По выделению окислов азота дизель и карбюраторный двигатель примерно равноценны. Однако необходимо отметить, что в отработавших газах дизелей содержится значительно большее количество сажи и в ряде случаев газам присущ неприятный запах. Таким образом, для карбюраторных двигателей основными токсичными компонентами являются окись углерода, несгоревшие углеводороды, окислы азота, свинец, а для дизелей — окислы азота, дымность (сажа), запах. В настоящее время в нашей стране действует ОСТ 37.001.054—74 на выброс токсичных веществ карбюраторными двигателями. В ряде стран (ГДР, Англия, США и др.) введено законодательство по ограничению дымления дизелей. В СССР действует стандарт ГОСТ 21393—75, устанавливающий нормы предельно допустимой дымности отработавших газов при работе на стандартных топливах и маслах. Наибольшее распространение за рубежом получили исследования по снижению дымления дизельных двигателей с помощью различных антидымных присадок (бариевых, марганцевых и пр.). Экспериментальная проверка антидымных присадок проводилась в США, Англии, Франции и подтвердила положительные их качества. Исследования токсичности дизелей позволило наметить пути снижения загрязнения атмосферы окислами азота путем усовершенствования рабочего процесса и конструкции двигателя. Установлено, что уменьшение угла опережения впрыска топлива, рециркуляция части отработавших газов во впускной трубопровод, впрыск воды во впускной трубопровод или цилиндры дизеля, а также совершенствование процесса смесеобразования и сгорания за счет внедрения двухкамерных (вихрекамерных и предкамерных) дизелей являются практически возможными способами ограниче-н я выброса окислов азота в атмосферу с отработавшими газами дизельных автомобилей. Основной источник шума на улицах — это движущийся транспорт, особенно грузовые автомобили большой грузоподъемности, поэтому шумовая характеристика автомобиля служит важным критерием его конструктивного совершенства, точности изготовления отдельных деталей и качества сборки основных узлов и агрегатов. Уровень шума измеряется в децибелах (дБ) по шкале А (ГОСТ 17187—71), которая наиболее близко соответствует восприимчивости человеческого слуха. Уровни шума, исходящие от различных источников, имеющихся на грузовом автомобиле, изменяются в зависимости от скорости автомобиля, а также неодинаковы для двигателей различных марок и моделей. Общий уровень шума при работе современного дизельного грузового автомобиля 92 дБ (А) создают следующие уровни шума в дБ (А): от дизеля — 85, системы впуска — 84, системы выпуска отработавших газов — 82, вентилятора системы охлаждения — 82, агрегатов трансмиссии и шин — 81. При скорости свыше 80 км/ч шум от шин может заглушить шум от остальных источников, имеющихся у грузового автомобиля, причем уровень шума шин зависит от рисунка протектора, износа шин, вида поверхности дороги, скорости движения и нагрузки автомобиля. Снижение уровня шума, производимого шинами без ухудшения их долговечности, представляет одну из наиболее сложных проблем. Важно отметить, что между уровнем шума и его величиной в децибелах существует логарифмическая зависимость, а не арифметическая. Например, снижение уровня шума с 88 дБ (А) на 2 дБ (А) по децибельной шкале соответствует действительному снижению уровня шума на 20%, снижение на 6 дБ (А) эквивалентно 50%-ному уменьшению шума. В СССР действует ГОСТ 12.1.003—76, устанавливающий допустимые уровни шума автомобилей. Согласно ГОСТу допускается внешний шум автомобилей общей массой свыше 12 т с двигателем мощностью до 220 л. с. не выше 89 дБ (А), мощностью свыше 220 л. с. — 92 дБ (А). Для снижения общего уровня шума необходимо снижать уровень отдельных источников шума. При этом следует иметь в виду, что, полностью устранив шум вентилятора системы охлаждения, получим снижение общего уровня шума всего с 92 до 90,4 дБ (А), а устранив шум от выпускной системы,—всего до 88,7 дБ (А). Таким образом, для снижения общего уровня шума на X дБ (А) необходимо снижать шум каждого источника примерно также на X дБ (А). Лучшее средство снижения уровня шума двигателя — это введение шумоизоляции. С этой целью применяют шумовые экраны (например, резиновый шумопоглощающий материал, приклеенный к крышке клапанных коромысел) и шумопоглощающие панелн, формованные из стеклопластикового акустического материала. Эти панели приклеивают к тонким стальным панелям отсека или прикрепляют на защелках к блоку цилиндров. Однако шумоизоляция ухудшает отвод тепла от двигателя, поэтому требуется соответствующее повышение эффективности работы системы охлаждения. Шум от вентилятора системы охлаждения снижают при общей шумоизоляции двигателя уменьшением частоты вращения вала вентилятора, подбором соответствующего угла атаки лопастей и конструкции кожуха вентилятора, применением облегченных гибких лопастей (из стеклопластика или нержавеющей стали) для уменьшения угла атаки лопастей с увеличением частоты вращения двигателя, а также совершенствованием привода вентилятора (применением гидравлической или пневматической муфты, которая включает вентилятор, когда требуется дополнительное охлаждение двигателя). Шум системы выпуска отработавших газов можно уменьшить установкой глушителей большого размера, использованием стекловолокна, применением двойных выпускных труб с различной собственной частотой. Проведенные экспериментально-теоретические исследования на Минском автозаводе показали, что применение глушителей с перфорированными трубами, образующими кольцевые каналы в системе выпуска дизеля, обеспечивают снижение уровня шума на 4—6 дБ (по шкале А) и сопротивления в 1,5—2,2 раза по сравнению с прежним глушителем. Шум от впуска воздуха может быть уменьшен созданием соответствующих конструкций выпускных труб и применением соответствующих материалов для деталей воздухоочистителя. Шум трансмиссии зависит от степени сбалансированности карданных валов, колес и шин, качества изготовления зубчатых колес коробок передач и ведущих мостов автомобиля, качества сборки узлов и т. д. ГЛАВА IV СТАДИИ ПРОЕКТИРОВАНИЯ АВТОМОБИЛЕЙ БОЛЬШОЙ ГРУЗОПОДЪЕМНОСТИ ТИПАЖ Совокупность требований эксплуатации и реальные возможности автомобильной промышленности, состояние дорожной сети позволяют разработать типаж автотранспортных средств, под которым следует понимать номенклатуру с определенными тех-нико-экономическими характеристиками. Перспективный типаж изделий — технически и экономически оптимальная по номенклатуре и параметрам совокупность членов типоразмерного ряда с указанием модификаций, которая объединена общностью народнохозяйственного назначения с прогрессивными показателями, учитывающими передовой уровень техники и потребности народного хозяйства на конкретный период времени, и определяет на этот период исходные данные для разработки технических заданий на проектирование новых моделей, а также внутри- и межзаводскую унификацию. Прежде чем приступить к определению рациональных параметров грузовых автотранспортных средств, необходимо иметь исходный типоразмерный ряд. К исходному типоразмерному ряду предъявляют следующие основные требования. 1.    Технический уровень автотранспортных средств, вошедших в исходный типоразмерный ряд, должен соответствовать достигнутому уровню развития автомобильной техники и учитывать необходимость и потенциальную возможность совершенствования технико-эксплуатационных показателей автотранспортных средств в соответствии с последними достижениями науки и техники. При этом необходимо учитывать также реальные возможности отечественной автомобильной промышленности и других смежных отраслей в перспективе. 2.    Должна быть предусмотрена рациональная унификация автотранспортных средств. 3.    Исходный типоразмерный ряд должен быть наиболее полным с точки зрения соответствия типоразмеров имеющимся и возможным в перспективе типичным условиям эксплуатации. 4. Необходимо также учитывать типоразмеры автотранспортных средств, которые к моменту установления исходного типоразмерного ряда выпускаются промышленностью и удовлетворяют современным требованиям к автомобильному транспорту, подготовляются к производству или находятся в стадии создания. Такой подход позволит учесть реальную обстановку, сложившуюся в промышленности и на транспорте, и экономически обоснованно решить вопрос о необходимом техническом развитии и увеличении выпуска таких автотранспортных средств в перспективе. Следовательно, задача по определению исходного типоразмерного ряда состоит в том, чтобы установить перечень автотранспортных средств, которые наиболее полно удовлетворяли бы требованиям эксплуатации и были бы технически прогрессивными. С учетом оценки факторов, влияющих на технико-эксплуатационные и экономические показатели транспортной работы, технических параметров и конструкции автотранспортных средств в зависимости от дорожных условий задача определения исходных типов грузовых автотранспортных средств для магистральных междугородных перевозок грузов сводится к следующим исследованиям: установлению колесных формул тягачей и полной массы автопоездов в зависимости от типовых дорожных условий; установлению целесообразного соотношения масс звеньев автопоезда по его курсовой управляемости и устойчивости при торможении; сравнительной оценке прицепных и седельных автопоездов, исходя из факторов маневренности и грузовместимости. ТЕХНИЧЕСКОЕ ЗАДАНИЕ Техническое задание служит первичным документом стадий разработки и основанием для разработки эскизного и технического проектов. Техническое задание устанавливает основное назначение, условия эксплуатации, технические характеристики, показатели качества, технико-экономические обоснования целесообразности разработки документации и производства новой или модернизированной конструкции автомобиля, специальные требования, предъявляемые к разрабатываемому автомобилю, а также необходимые стадии разработки конструкторской документации. Техническое задание разрабатывается предприятием-разработ-чиком автомобиля на основе утвержденного перспективного типажа и других нормативных документов. Представления о компоновке и внешних формах, технических характеристиках и других особенностях будущего автомобиля, возникающие в начальной стадии проектирования, обусловлены многочисленными факторами. К основным факторам, влияющим на разработку технического задания на новую модель, можно отнести обобщение материалов о результатах испытаний и эксплуатации автомобилей предыдущей модели, уровень развития техники, требования по безопасности движения, требования рынка (имеются в виду потребитель внутри страны и экспорт), предписания законодательных органов, область применения автомобилей новой модели, технические возможности и производственные мощности разработчика и предприятия-изготовителя автомобиля, возможности поставщиков-смежников, принципиальные теоретические исследования, предварительные расчеты и служба сервиса. При структуре производства, ориентированного на рынок, последний служит доминирующим фактором при разработке технического задания. Вторым по важности фактором, определяющим реальность осуществления основного замысла, являются производственные мощности и возможности предприятия-изготовителя автомобиля и его смежников-поставщиков. Основная трудность при разработке технического задания, связанная со значительным риском, заключается в правильной оценке требований рынка ко времени начала серийного производства автомобилей новой модели и в течение последующего, возможно длительного периода ее выпуска. При оценке требований рынка следует учитывать возможность появления новых предписаний законодательных органов. Во время разработки технического задания учитывают темпы научно-технического прогресса, результаты теоретических и экспериментальных исследований, а также накопленный опыт по проектированию и эксплуатации автомобилей предыдущих моделей. Определенный техническим заданием автомобиль на этапах конструирования и испытаний превращается в объект производства. Работы по конструированию, расчетам и испытаниям не имеют четких границ, а взаимосвязаны и оказывают влияние друг на друга. В процессе конструирования иногда интуитивные положения технического задания уступают место логическим объективным факторам: результатам замеров, более подробных расчетов на основе уточненных данных, статистическим данным, более тщательным оценкам производственных возможностей и т. д. Техническое задание на первом этапе конструирования (эскизный, технический проект) должно быть более конкретизировано. Приближенные представления о размерах, массах и конструкции каждого агрегата, их технические характеристики следует рассматривать более подробно с общепринятых точек зрения: пригодности для предполагаемых условий эксплуатации, более подробного экономического обоснования, выполнения предписаний законодательных органов, безопасности, безотказности, долговечности. Уже на первом этапе конструирования, параллельно с разработкой эскизного или технического проекта необходимо уточнять предварительный расчет, прогнозирующий ожидаемые эксплуатационные показатели проектируемого автомобиля. Этот 52 расчет призван устранить возможные грубые просчеты уже на первой стадии разработки новых изделий. Техническое задание предопределяет общее направление работ по конструированию, исследованиям, технологии и даже по строительству или переоснащению (реконструкции) основного завода-изготовителя и заводов-смежников. Общий ход работ по непосредственному осуществлению проекта технического задания проводится в соответствии с ОСТ 37.001.508—73 «Разработка и утверждение технической документации». Техническое задание должно состоять из пяти основных разделов. В зависимости от вида, назначения, условий производства и эксплуатации автомобиля допускается вводить новые разделы. Раздел 1. «Цель разработки и область применения автомобиля». В общем случае в нем указывают тип (наименование) автомобиля; краткую характеристику области его применения, дорожные условия и режимы эксплуатации с указанием климатических районов по ГОСТ 15150—69; возможность экспортирования; параметры изделий, с которыми разрабатываемый автомобиль должен взаимодействовать; наименование и обозначение выпускаемого автомобиля, который должен быть заменен разрабатываемым, если такая замена предполагается; наименование документов, на основании которых разрабатывают автомобиль. Раздел 2. «Технические требования». В нем указывают требования, определяющие показатели качества и эксплуатационные характеристики автомобиля с учетом действующих стандартов и норм..’Раздел в общем случае должен состоять из десяти подразделов. Требования в каждом подразделе располагают в зависимости от степени их важности и характера. Технические требования должны быть сформулированы в виде четких определений, исключающих различные толкования. Если отдельные требования установлены государственными или отраслевыми стандартами, распространяющимися на разрабатываемые автомобили, то их в техническом задании не повторяют, а в соответствующих подразделах дают ссылку на эти стандарты. В подразделе 2.1 «Основные параметры и размеры» указывают основные технические параметры автомобиля (скорость, мощность и другие параметры, определяющие характеристики при использовании автомобиля и указываемые в картах технического уровня и качества); массу автомобиля и, при необходимости, ограничения по массе отдельных его составных частей; конструктивные требования к автомобилю и его составным частям (габаритные, установочные, присоединительные размеры, способы крепления, плавность хода и т. п.); требования к обеспечению возможности работы в условиях влажного климата, запыленности атмосферы и т. п.; требования к взаимозаменяемости автомобиля и его составных частей; стойкость к моющим средствам, топливу, маслам и др. В подразделе 2.2 «Надежность конструкции» указывают ресурс до капитального ремонта, а также в отдельных случаях ресурс (или срок службы) до списания; срок гарантии и гарантийный пробег; требования к равнопрочности автомобиля или к кратности ресурсов его составных частей. В подразделе 2.3 «Эксплуатационная и ремонтная технологичность» указывают периодичность технического обслуживания (ТО); требования к приспособленности и удобству проведения и к трудоемкости ТО; требования к удобству замены отдельных агрегатов, удобству проведения диагностирования и трудоемкости текущего ремонта. В подразделе 2.4 «Уровень унификации и стандартизации» указывают требования к использованию стандартных, унифицированных и других покупных сборочных единиц и деталей, которые следует использовать при разработке автомобиля; показатели уровня унификации и стандартизации конструкции автомобиля; соответствие разрабатываемого изделия действующим стандартам и другим нормативным документам; требования по обеспечению агрегатирования узлов и автомобиля в целом с узлами и изделиями производства других предприятий (например, удобство монтажа кузовов и других установок на шасси автомобилей, агрегатирования тягачей с прицепным подвижным составом и т. д.). В подразделе 2.5 «Безопасность конструкции» указывают требования к обеспечению безопасности при эксплуатации и обслуживании, к допускаемому уровню вибрационных нагрузок и другие требования в соответствии с действующими санитарными и техническими нормами. В подразделе 2.6 «Эстетические и эргономические показатели» указывают требования к технической эстетике, комфортабельности, использованию внутреннего объема кабин автомобилей, основанные на данных анализа тенденций развития внешних форм, внутреннего оборудования автомобилей и отделки, а также усилия, требуемые для управления и обслуживания, и т. п. В подразделе 2.7 «Патентная чистота и конкурентоспособность» указывают перечень стран, в отношении которых надо проверить патентную чистоту автомобиля и его составных частей по ЗП-1—74 «Указания о мерах по обеспечению технического уровня, патентоспособности и патентной чистоты машин, приборов, оборудования, материалов и технологических процессов», а также по ЗП2—78 «Методические указания о проведении патентного исследования», утвержденным Госкомизобретений; требования к автомобилям, исходя из анализа и оценки их конкурентоспособности, требования к необходимости выполнения стандартов, правил и рекомендаций международных организаций, например ЕЭК ООН, СЭВ, ИСО и др. В подразделе 2.8 «Составные части автомобиля, исходные и эксплуатационные материалы» указывают требования к составным частям автомобиля, топливу, жидкостям, смазкам, краскам и другим материалам, намечаемым для применения в новом автомобиле, а также при его эксплуатации; требования к соблюдению ограничительных перечней (ведомостей) по применению в новых разработках составных частей (включая покупные) и материалов (в том числе используемых при эксплуатации автомобиля); требования к покупной продукции в отношении ее разработки, совершенствования и модернизации. В подразделе 2.9 «Транспортирование, хранение и консервация» указывают условия транспортирования и виды транспортных средств, необходимость и способы крепления при транспортировании, скорости передвижения; места хранения (открытая площадка, навес, отапливаемое помещение и т. п.); условия хранения; возможность, необходимость и сроки обслуживания автомобиля во время хранения (переконсервация и др.); сроки хранения в различных условиях и требования к консервации. В подразделе 2.10 «Специальные требования» указывают требования, вытекающие из особенностей изделия, и соответствие их стандартам, в обозначении которых имеется литера «В». В зависимости от вида и назначения изделия допускается уточнять или дополнять требования, предъявляемые к изделию, перечисленные в разделе 2. Раздел 3. «Экономические показатели». В нем указывают технико-экономические преимущества разрабатываемого автомобиля, предполагаемый годовой выпуск, показатели технико-экономической эффективности, в том числе годовой экономический эффект и лимитную цену, определяемые в соответствии с инструкциями и методическими указаниями министерства автомобильной промышленности. Раздел 4. «Стадии и этапы разработки». В нем устанавливают необходимые стадии разработки и этапы работ из перечня, предусмотренного ОСТ 37.001.503—72. Как правило, в техническом задании оговариваются только те этапы, которые при их реализации рассматривают или согласовывают с организациями-потребителями автомобилей и утверждаются в установленном порядке министерством автомобильной промышленности. К ним можно отнести техническое задание, технический проект, заводские испытания и приемочные (государственные) испытания. В этом же разделе указывают предприятие-изготовителя разрабатываемого автомобиля. Раздел 5. «Приложения к техническому заданию». В нем приводят чертеж общего вида автомобиля, схемы, а также другие документы по усмотрению предприятия-разработчика; обоснование выбранных технических решений и предъявляемых технических требований; общую оценку технического уровня создаваемого автомобиля; перечень научно-исследовательских и экспериментальных работ, результаты которых использованы при разработке проекта технического задания. Техническое задание оформляют в соответствии с общими требованиями к текстовым конструкторским документам по ГОСТ 2.105-68. ЭСКИЗНЫЙ ПРОЕКТ Для определения основных параметров и размеров автомобиля, его эстетических и эргономических показателей, необходимых при разработке технического задания, требуется выполнение эскизного проекта. На стадии эскизного проекта должны быть определены принципиальные конструктивные решения по автомобилям разрабатываемых моделей (или семейства). Общие положения и требования к выполнению документов при разработке эскизного проекта определяются ГОСТ 2.119—73. На стадии эскизного проектирования решаются следующие основные задачи. 1.    Выбор наиболее рационального взаимного размещения основных узлов и агрегатов, рабочего места водителя и грузовой платформы. При этом прорабатываются варианты нескольких решений. 2.    Проведение предварительного анализа возможности удовлетворения требованиям, предусмотренным в проекте технического задания в зависимости от назначения автомобиля, условий эксплуатации, нагрузочных и габаритных ограничений, и другим требованиям нормативно-технической документации, чтобы тем самым подтвердить или уточнить предъявляемые к автомобилю требования. 3.    Принятие технических решений, направленных на обеспечение показателей надежности, установленных техническим заданием. 4.    Оценка автомобиля в отношении его соответствия требованиям эргономики и технической эстетики. Для выполнения этой работы в ряде случаев требуется изготовление макетов автомобиля нескольких вариантов. Иногда ограничиваются изготовлением посадочного макета, на котором воспроизводится рабочее место водителя, оборудованное всеми органами управления. 5.    Разработка технических требований к узлам и агрегатам, которые должны быть изготовлены специализированными предприятиями, например к силовым агрегатам, тормозной аппаратуре и др., а также к новым материалам, применение которых вызывается необходимостью обеспечить принятые принципиальные решения (легкие сплавы, пластмассы и т. д. для снижения массы автомобиля). 6. При параллельном эскизном проектировании базовой модели и ее модификаций решение степени целесообразной узловой и детальной унификации автомобилей внутри семейства. Основной частью эскизного проекта автомобиля является чертеж общего вида. Для определения габаритных размеров автомобиля, типа его компоновки и предварительного анализа его массы необходимо иметь хотя бы предварительные габаритные и присоединительные размеры силового агрегата (двигателя, сцепления и коробки передач) и ведущих мостов. По этим данным на чертеже общего вида указывают установочные размеры основных узлов и агрегатов относительно осей автомобиля и верхней полки лонжерона рамы. Изменяя положение агрегатов на раме автомобиля на основе анализа конструкций аналогов и требований к этим агрегатам и сопряженным узлам (например, обеспечение оптимальных углов наклона карданных валов), устанавливают базу автомобиля. Одновременно с изменением расположения основных агрегатов и узлов проводят предварительный анализ их массы, конечной целью которого является определение нагрузки по осям. При этом прорабатывают также варианты расположения запасного колеса, аккумуляторных батарей, топливных баков. Особое внимание уделяют удобному расположению водителя и органов управления. На чертеже общего вида прорабатывают и указывают зазоры между подрессоренными и неподрессоренными частями, углы установки карданных валов, дорожные просветы. Высотные размеры, изменяющиеся при загрузке автомобиля, указывают для двух состояний: без нагрузки и под нагрузкой. При компоновке автомобиля с опрокидывающейся кабиной на эскизном чертеже общего вида автомобиля изображают кабину в транспортном и откинутом положении, наносят размеры, определяющие угол опрокидывания кабины и габаритную высоту от уровня опорной поверхности колес для обоих положений. Изображение общего вида автомобиля в эскизном проекте выполняют с максимальными упрощениями, предусмотренными «Единой системой конструкторской документации» для рабочих чертежей. Узлы и агрегаты изображают только контурными очертаниями. На чертеже общего вида допускается, изображать одновременно контуры одних и тех же узлов и агрегатов, которых рассматривают в разных вариантах расположения. Допускается также не показывать связи между отдельными узлами и агрегатами, если их не рассматривают при сопоставлении вариантов. В состав эскизного проекта, кроме графического материала, изображающего общий вид автомобиля, а при необходимости и отдельных его составных частей (узлов и агрегатов), входит также пояснительная записка. Пояснительная записка эскизного проекта должна содержать раздел «Назначение и область применения разрабатываемого автомобиля». В этом разделе указывают, для дорог каких видов и классов предназначен автомобиль и для какой климатической полосы. В разделе «Техническая характеристика» приводят основные технические характеристики автомобиля: грузоподъемность, собственную массу, массу буксируемого прицепа или полуприцепа (для седельных тягачей), максимальную скорость, скоростные и тормозные характеристики, габаритные размеры, внутренние размеры и емкость грузовой платформы, погрузочную высоту, дорожные просветы, базу, колею, радиусы поворота, тип и размер шин, мощность и крутящий момент двигателя. В этом же разделе приводят сведения о соответствии требованиям, установленным техническим заданием или техническим предложением, если оно разрабатывалось, с обоснованием отклонений, а также сравнительные данные основных характеристик проектируемого автомобиля и автомобилей отечественных и зарубежных аналогов. В пояснительной записке к эскизному проекту должен быть предусмотрен раздел, содержащий описание и обоснование принимаемых на данной стадии принципиальных компоновочных решений. Если при разработке эскизного проекта был изготовлен макетный образец, то должны быть приведены сведения о его назначении, результатах испытаний, об оценке соответствия макета заданным требованиям, в том числе требованиям эргономики и технической эстетики. Рекомендуется поместить фотографии макетов. В этом же разделе пояснительной записки указывают данные о проверке принятых принципиальных решений на патентную чистоту и конкурентоспособность, об использовании изобретений и поданных заявках на новые изобретения, сведения о соответствии проектируемого автомобиля требованиям техники безопасности, технические требования к новым изделиям и материалам, которые должны быть разработаны другими организациями. Кроме того, перечисляют заимствованные узлы и агрегаты от ранее разработанных автомобилей, соответствующих по техническим характеристикам, режимам работы, гарантийным срокам и условиям эксплуатации требованиям к проектируемому автомобилю. Последний раздел пояснительной записки содержит ориентировочные расчеты, подтверждающие правильность принятых принципиальных и компоновочных решений: выбор колесной формулы, базы автомобиля, распределение нагрузки по осям, габаритные размеры и вместимость грузовой платформы, выбор мощности двигателя и т. п. В приложении к пояснительной записке помещают копию технического задания, перечень работ, которые следует провести на последующей стадии разработки автомобиля, перечень литературы или других материалов, использованных при разработке эскизного проекта. При разработке технического проекта, выполняемого на базе технического задания и эскизного проекта, принимают окончательные технические решения, позволяющие получить полное представление о компоновке автомобиля и конструктивном решении его отдельных узлов и.агрегатов. Целью разрабатываемого технического проекта является также тщательный анализ соответствия проектируемого автомобиля техническому заданию. Общие положения и требования к документам при разработке технического проекта определяются ГОСТ 2.120—73. На стадии технического проекта решают следующие основные задачи. 1.    Разрабатывают конструктивные решения для всех основных узлов автомобиля. При этом уточняют технические характеристики узлов, их габаритные размеры и массу. 2.    Проверяют возможность компоновки, т. е. размещение узлов на автомобиле. 3.    Принимают решения по конструктивному исполнению приводов управления узлами и агрегатами (двигателем, сцеплением, коробкой передач, тормозами и т. п.). 4.    Уточняют рабочее место водителя, расположение сидений, педалей, рычагов управления, приборов. 5.    Разрабатывают принципиальные схемы систем автомобилей (тормозной, электрооборудования, гидрооборудования), определяют наиболее рациональное расположение элементов этих систем на автомобиле с целью упорядочения коммуникаций, связывающих отдельные узлы систем. 6.    Уточняют массу автомобиля, распределение ее по осям. При необходимости корректируют базу автомобиля и расположение на нем узлов и агрегатов. Если в результате конструктивной разработки не представляется возможным найти оптимальное решение узла или агрегата, его привода или расположения, то такое решение принимают на основании результатов испытаний изделий сравнимых вариантов. При выполнении технического проекта производят более подробные, чем в эскизном проекте, расчеты, подтверждающие принятые технические решения, которые обеспечат показатели надежности и другие технико-экономические показатели, установленные техническим заданием. На этой стадии разработки автомобиль оценивают в отношении его соответствия требованиям эргономики и технической эстетики. Эргономическая оценка должна характеризовать степень рациональности конструкции автомобиля с точки зрения требований научной организации труда водителя. Оценку технической эстетики проводят на основе результатов художественно-конструкторской отработки автомобиля, направленной на создание его рациональных, лаконичных и пропорциональных форм, надлежащего внешнего, в том числе цветового оформления, а также внутренней отделки кабины. Одновременно анализируют и указывают возможности транспортирования по видам транспортных средств (типы вагонов, платформ, палубы или трюмы судов), необходимость и способы крепления при транспортировании. При разработке технического проекта оценивают эксплуатационную технологичность автомобиля (периодичность и удельную трудоемкость технических обслуживаний, удельную трудоемкость текущих ремонтов). Такую оценку проводят в сравнении с находящимися в производстве и эксплуатации автомобилями аналогичных моделей методом сопоставления конструктивных решений, связанных с выполнением наиболее трудоемких видов работ при техническом обслуживании (крепежных, регулировочных, смазочных, электротехнических, шинных). Уровень стандартизации и унификации, патентная чистота и конкурентоспособность, номенклатура покупных изделий и новых материалов, требования к ним должны быть проверены и при необходимости уточнены по сравнению с данными, ранее приведенными в эскизном проекте. Особое внимание следует уделить оценке технического уровня и качества автомобиля. В номенклатуру оцениваемых показателей входят показатели назначения (основные данные технической характеристики: грузоподъемность, собственная масса, скоростные характеристики, мощность двигателя и т. п.), показатели надежности и долговечности (гарантийный пробег и срок, пробег до первого капитального ремонта, удельная трудоемкость технического обслуживания и текущего ремонта), эргономические показатели, показатели стандартизации и унификации, патентноправовые и экономические показатели. Технический уровень оценивают в сравнении с аналогичными лучшими отечественными и зарубежными аналогами, близкими по классу автомобилями (той же колесной формулы, примерно такой же грузоподъемности или полной массы, одинакового назначения). Сравнение ведут по абсолютным или удельным значениям сопоставляемых параметров. Технический проект должен содержать комплект чертежей общего вида автомобиля, его основных модификаций (при разработке семейства автомобилей) и основных узлов и агрегатов, подлежащих разработке. В пояснительной записке следует привести, кроме сведений, имеющихся в эскизном проекте, еще и перечень прицепов или полуприцепов, с которыми автомобили могут эксплуатироваться. Для самосвалов указывают тип экскаватора и емкость ковша, которым допускается погрузка. Обязательно должны быть приведены перечень невыполненных требований технического задания 60 и эскизного проекта с обоснованием причин (если такие имеются), а также предложения по уточнению (при необходимости) технического задания и эскизного проекта. РАЗРАБОТКА РАБОЧЕЙ ДОКУМЕНТАЦИИ Этапы разработки рабочей документации зависят от ее назначения. ГОСТ 2.103—68 устанавливает, что рабочая документация может быть разработана для опытного образца (опытных партий), установочных серий и, наконец, установившегося серийного или массового производства. На каждой .'.'стадии разработки документации предусматривается корректировка конструкторских документов по результатам соответствующих испытаний. Основные требования к рабочей конструкторской документации установлены ОСТ 37.001.508—73. Рабочую конструкторскую документацию для изготовления опытного образца (опытной партии) разрабатывают в соответствии с утвержденным техническим заданием и техническим проектом (если он разрабатывался). В состав рабочей документации в качестве обязательных документов должны входить чертежи деталей, сборочные чертежи и спецификации. В зависимости от характера, назначения или условий производства разрабатывают габаритные и монтажные чертежи, схемы, ведомости спецификаций, ссылочных документов, покупных изделий и др. Кроме того в состав этой документации должны входить программы и методики испытаний, расчеты, патентный формуляр, карта технического уровня и качества продукции. При рабочем проектировании должен быть составлен проект инструкции (руководства) по эксплуатации автомобиля. Основной целью рабочего проектирования является создание работоспособного и надежного изделия (детали, узла, агрегата, автомобиля). Рабочее проектирование выполняют на основе уже имеющегося конструкторского задела, основанного на использовании опыта эксплуатации находящегося на производстве изделия. Поскольку на предыдущих стадиях разработки (техническом задании и особенно техническом проекте) были выбраны принципы действия и конструктивные схемы проектируемых агрегатов, их габариты и важнейшие размерные показатели (например, меж-центровые расстояния и присоединительные размеры), на стадии разработки рабочей документации перед "конструктором стоит наиболее сложная и ответственная задача: обеспечить работоспособность и надежность проектируемого изделия в пределах установленных ограничений. При этом важно, чтобы разработанная им конструкция детали была технологичной, имела минимальные массу и стоимость. Как правило, такие решения являются результатом проявления индивидуальных творческих особенностей конструктора в сочетании с творческим трудом конструкторского коллектива, которому поручена разработка изделия. В разрабатываемой конструкции не всегда удается обеспечить все качества, к которым стремился конструктор. Иногда найденное решение является компромиссным. Важно, чтобы при этом не был нанесен ущерб надежности. Рабочее проектирование следует начинать с изучения всех источников, которые могут раскрыть достижения отечественного и передового зарубежного автомобилестроения по проектируемому изделию. Следует иметь в виду, что не достаточно тщательно изучить только принципиальные схемы разрабатываемого изделия. Не менее важно изучить и элементы конструктивного решения отдельных деталей: материал, из которого они изготовлены, чистоту и посадку наиболее ответственных соединений и сопрягаемых поверхностей, виды термической обработки, требования к геометрической форме детали. Именно в глубоко продуманном и обоснованном требовании к элементам детали, в тщательном конструкторском оформлении ее чертежа — залог создания целесообразной конструкции, надежной, технологичной и экономичной. Технологическое проектирование следует проводить параллельно с конструкторскими работами, и оно должно оказывать влияние на формирование технологичности. Использовать стандартизованные и нормализованные детали и их элементы, а также заимствовать детали ранее разработанных и проверенных эксплуатацией конструкций — вот к чему должен стремиться конструктор при разработке рабочей документации. Такой подход приводит к высокой степени унификации, уверенности в надежной работе детали и, кроме того, к сокращению времени и затрат на создание и освоение производства новой детали. При разработке рабочей документации иногда возникает необходимость макетировать детали со сложными поверхностями и формами. По результатам макетирования уточняют отдельные элементы конструкции. Для сложных кузовных поверхностей не всегда удается задать их выполнение размерами. В этом случае в качестве дополнения к чертежу используют мастер-модели, представляющие собой деревянные макеты поверхностей деталей, выполненные с большой точностью в натуральную величину. Корректировка конструкторской документации по результатам испытаний — ответственный этап подготовки этой документации для серийного производства. Важно, чтобы ни одно замечание, отказ или неисправность, отмеченные при испытаниях, не оставались без внимания и нашли отражение в скорректированной документации, поскольку этот этап работы завершает весь комплекс конструкторско-экспериментальных и исследовательских работ коллектива, создающего новое изделие. Неотъемлемой частью рабочей конструкторской документации изделия являются технические условия (ТУ). В ТУ приводят все требования к изделию, правила приемки, методы контроля (испытаний), транспортирования и хранения, указания по эксплуатации (применению), гарантии изготовителя, которые нецелесообразно указывать в конструкторской или другой технической документации. Правила построения, изменения и оформления ТУ установлены ОСТ 37.001.505—73. Во вводной части ТУ указывают наименование продукции, ее назначение, а также область применения и условия эксплуатации. В разделе «Технические требования» указывают требования, определяющие показатели качества и эксплуатационные характеристики изделия применительно к условиям и режимам эксплуатации. В этом разделе приводят основные параметры и размеры изделия, его характеристики (свойства), комплектность, маркировку и упаковку. В числе основных параметров указывают весовую характеристику (полезную нагрузку, сухую массу и массу в снаряженном состоянии, распределение массы по осям, допустимую полную массу прицепа, массу дополнительного оборудования). Размерную характеристику приводят на чертеже технических условий, на котором наносят основные размеры автомобиля (габаритные размеры, колею, погрузочную высоту, углы съезда и въезда, радиусы продольной и поперечной проходимости). Кроме того, в этом разделе приводят площадь и объем грузовой платформы, сведения характеризующие тягово-динамические и экономические характеристики автомобиля (максимальную скорость, время разгона до заданной скорости, максимальный подъем, преодолеваемый автомобилем в заданных условиях на низшей передаче, путь торможения, контрольный расход топлива). Отражаются также показатели маневренности (наименьший и габаритные радиусы поворота). При характеристике комплектности автомобиля приводят краткие сведения по силовому агрегату (двигателю, сцеплению и коробке передач), системам питания, выпуска отработавших газов, охлаждения и подогрева; агрегатам трансмиссии (карданной передаче и ведущим мостам, дополнительным коробкам передач); управляемому мосту, колесам, шинам, подвеске, раме, рулевому управлению; тормозной системе (рабочей, стояночной, запасной); электрооборудованию, контрольно-измерительным приборам; кабине; платформе; дополнительному оборудованию. Здесь же указывают запасные части, инструмент и принадлежности, прикладываемые к автомобилю, а также поставляемую с ним эксплуатационную документацию. В ТУ указывают, каким документам должен соответствовать изготовленный автомобиль, приводят требования к температурным режимам основных агрегатов, тормозным свойствам, уровню радиопомех, герметичности узлов и агрегатов, окраске и другие требования. Специальные разделы отражают правила приемки и методы испытаний. В этих разделах устанавливают виды контроля и испытаний, сроки (периодичность) их проведения, оговаривают правила и условия приемки, а также методы контроля (испытаний). В разделе «Транспортирование и хранение» указывают условия транспортирования, в том числе требования к выбору транспортных средств (крытые или открытые вагоны, трюмы или палубы судов, воздушный транспорт и т. п.), к способам крепления изделий на этих средствах. При изложении требований к хранению указывают условия хранения изделия и регламентные работы, а также предпочтительные методы консервации и материалы для нее (о последних требованиях может быть дана ссылка на соответствующие документы). Указания по эксплуатации (применению), как правило, содержат ссылку на инструкцию по эксплуатации автомобилем. В разделе «Гарантии изготовителя» указывают обязательства изготовителя в части соответствия изделия установленным ТУ требованиям, а также срок гарантии и (или) гарантийный пробег, в течение которого изготовитель в установленном порядке несет ответственность в случае обнаружения потребителем дефектов, при условии соблюдения потребителем правил эксплуатации, транспортирования и хранения. ГЛАВА V КОМПОНОВКА АВТОМОБИЛЯ ОПРЕДЕЛЕНИЕ ВЕСОВЫХ ПАРАМЕТРОВ АВТОМОБИЛЕЙ И АВТОПОЕЗДОВ Выбор весовых и габаритных параметров автомобилей и авто-поездов тесно взаимосвязан и всегда первоначально исходит из анализа величин масс существующих отечественных и зарубежных аналогов, а также действующих или рекомендуемых ограничений по полной и осевой массам и габаритным размерам, в том числе и обоснованных предложений по их изменению с учетом назначения, характерных условий эксплуатации и заданного ресурсного пробега. Например, для нового семейства автомобилей и автопоездов MA3-5336 при определении таких параметров, как полная масса автомобилей и автопоездов, а также соотношение полных масс тягача и прицепного состава, были приняты следующие поло: жения: повышение полезной нагрузки автопоездов путем максимального использования допустимых осевых нагрузок, а также полных масс, определяемых как сумма этих допустимых осевых нагрузок с учетом превышения полной массы автопоездов 40 т; обеспечение возможностей рационального маневрирования прицепным составом при комплектовании по полной массе автопоездов, работающих в различных дорожных и сезонно-климати-ческих условиях; дифференцированный подход к соотношению полных масс тягача и прицепа (полуприцепа) в зависимости от типа и назначения тягача. Проведенный анализ компоновки и весовых параметров седельных автопоездов в составе трехосных тягачей показал также, что существовавшие присоединительные размеры по ранее действовавшим ГОСТ 12105—66 и ГОСТ 12017—66 не позволяю! рационально, исходя из грузоподъемности шин, погрузить передний мост седельных тягачей до 6 т и более вместо имеющейся у прототипа МАЗ-515Б передней осевой нагрузки менее 5 т, а также обеспечить выбор рациональных размерных соотношений свесов и базы полуприцепа, от которых зависят параметры его массы. 3 М. С. Высоцкий и др.    65 В связи с этим при разработке технического задания были даны обоснованные предложения по новым присоединительным размерам седельных автопоездов, которые были приняты и внесены в ГОСТ 12017—74 и ГОСТ 12105—74. Исследования, выполненные в Институте комплексных транспортных проблем, по проблеме уменьшения трудоемкости и себестоимости грузовых автомобильных перевозок показывают, что в первую очередь необходима разработка мероприятий, которые позволили бы уменьшить число водителей, используемых на перевозках. Одним из основных путей решения этого вопроса является всемерная концентрация перевозок, увеличение количества единовременно перевозимого груза, следовательно, увеличение грузоподъемности, которое создает одну из главных проблем при разработке перспективных автомобилей и автопоездов. Однако возникает вопрос: какова может быть наибольшая допустимая грузоподъемность автомобиля или автопоезда? Если удается при проектировании обеспечить рациональную конструкцию, допустимая грузоподъемность ограничивается полной массой автомобиля, или, точнее, осевой нагрузкой, предельно допустимой по соображениям прочности дорог и зависящей от базы. Чем выше эта предельно допустимая нагрузка, тем больше стоимость сооружения дороги. Следовательно, необходима оптимизация соотношения прочности параметров дорог, параметров массы и габаритных параметров автомобилей, их конструктивных схем с учетом увеличенных осевых нагрузок и возможности применения многоосных автопоездов с различными колесными формулами тягачей. Однако, чтобы соотношения между параметрами автомобилей (автопоездов) и допускаемыми осевыми нагрузками на дорогу были научно обоснованы, для их оптимизации, на которой могло бы базироваться дальнейшее дорожное строительство и развитие автомобильной промышленности, необходимо проведение больших исследований. При проектировании новых большегрузных автомобилей и автопоездов для базовой модели принимают существующие допускаемые осевые нагрузки в стране и учитывают возможность создания для специфических условий модификаций, например, автомобилей для экспорта в страны, где допускаются повышенные осевые нагрузки. Исходя из этого, при определенных полной массе и ее распределении по осям («развесовке») некоторое повышение грузоподъемности может быть достигнуто снижением снаряженной массы (массы автомобиля в снаряженном состоянии). Стремление повысить грузоподъемность автомобилей привело к тому, что нагрузка на переднюю ось современных автомобилей обычно ограничивается допустимой нагрузкой на односкатное неведущее колесо с шиной основной модели с учетом обеспечения удовлетворительной проходимости автомобиля (нагрузка на веду-66 со
00 ОО СП 00
I о о сг> см
о о о ю СМ 00 00 СО —< —• —• СМ
со со со см ^ см см —■ СО со Г-
о о ю о см оо оо
X о о о © о о ю СМ со см см СО СМ СО W см v см X ХоХп ^ ю — оо

с; о о.*
со
£
£
<
щую ось) в снаряжен- ^ ном состоянии в харак- §* терных условиях экс- vl плуатации. В табл. 7 £ приведены данные по развитию основных весовых и других параметров автомобилей базовой модели с колесной формулой 4x2 Минского автозавода. Определение снаряженной массы и грузоподъемности транспортных средств при заданной полной массе и колесной формуле осуществляют обычно с учетом уровня автомобильной техники и накопленного опыта получения соответствующих весовых параметров современных отечественных и зарубежных автотранспортных средств, исходя из условий их эксплуатации, состояния дорожной сети, ресурса до первого капитального ремонта, применяемых материалов и технологических возможностей, мощно-стных и скоростных параметров и других факторов, оказывающих влияние на величину снаряженной массы. Если сравнивать снаряженные массы однотипных автомобилей, например одной грузоподъемности и с другими сходными парамерами, то можно в отдельных случаях заметить значительное рас-
х ‘еэ -ЭВМ BBHIfOJJ ю ю ю о о см см см о о СО СМ СО О ' -ЭВМ уоннэж •KdBHD хнэ -нПиффео}! х ‘вээвм ввн -НЭЖ1«1ВНЭ ,х ‘чхэонмэ -q.tfouoeKdj ю
ww *rawdo4> -xeiru BHHirtf KKHHddiitHg ww *вев9 венозном х ‘вИ -еэоиохяв вэ -ови ившгоц Г'сО-ГО^^^СООсм "Ь "Ь +5_ 4-4-4-4- ю 4-ю 4-ю -г ' + < + С^Г-.СМоСМсоО^-^оо Ч ем <N S со й УЭ СО со СО СО    w    w
СМ Ю Ю Ю 05 СОЮСО^СО^СО^СО^ оооою^ю — смсо^сп О^СОЮСОЮ.'ЮЮЮ
x а к 0.0.4 a ST я « n o UioS a
СО СО
a> o
'niroiuJHatt qxooHtaow
h/WM qioodoMD иен -sirewHOMBW
ниш daweBd
хождение между их величинами. Поэтому для правильного сопоставления конструкции но снаряженной массе современные автомобили целесообразно разделить на две группы: нормальные и облегченные. К нормальным по снаряженной массе относятся те автомобили, для изготовления которых применяются обычные конструкционные материалы с использованием в основном легированных сталей для ответственных деталей трансмиссии и несущих систем. Для них характерно незначительное применение легких сплавов и пластмасс. Обычно узлы и агрегаты этих автомобилей применяют для создания в унифицированном семействе целой гаммы автомобилей различного назначения (общего, самосвалы и т. п.). В современном автомобилестроении такие автомобили наиболее массовые. К облегченным по снаряженной массе относятся автомобили, для изготовления которых широко применяются легированные стали, высокопрочный чугун, легкие сплавы и пластмассы. Анализ показывает, что ранее имевшая место за рубежом тенденция к уменьшению снаряженной массы привела к снижению долговечности автотранспортных средств и, как следует из опыта европейского автомобилестроения, себя не оправдала. В целях увеличения долговечности фирмы Швеции и ФРГ при одновременном увеличении мощностных показателей и полной массы автопоездов значительно увеличили снаряженную массу автомобилей. Однако проблема выбора рациональной массы автомобильной техники остается очень важной, так как из машиностроительной практики хорошо известно, что у многих конструкций можно применением более совершенных технологических процессов, более дорогого, ио высококачественного материала уменьшить не только массу, но иногда и производственные расходы без ухудшения качества изделия. Это соображение в еще большей мере справедливо для автомобильного транспорта, так как в данном случае надо учитывать эксплуатационные расходы, на которые влияет собственная масса автомобиля, прицепа или полуприцепа. Поэтому вопросы экономики, связанные с массой автомобилей, всегда интересуют конструкторов. На собственную массу автомобиля можно повлиять уже в начальный период проектирования выбором подходящей компоновки, основных конструктивных особенностей и параметров. При этом необходимо тщательно отобрать все требования, предъявляемые к автомобилю в отношении условий эксплуатации. Важно при этом не предъявлять повышенных требований и избавиться от излишней универсальности. Основную экономию по массе можно получить во время рабочего конструирования и расчета деталей шасси и кузова, без ухудшения, конечно, при этом производительности, экономичности, удобства обслуживания и управления и внешнего вида автомобиля. Анализ практики создания автомобилей и автопоездов показывает, что увеличение массы любой детали автомобиля, как правило, влечет за собой пропорциональное увеличение массы других деталей. Кроме того, увеличение массы приводит часто к увеличению вибрации и соответственному снижению надежности, особенно при увеличении вращающихся масс в двигателе и трансмиссии. Проблема снижения массы автомобиля считается одной из наиболее важных для автомобилестроителей, так как существует прямая зависимость расходов энергии и материалов на производство и эксплуатацию от весовых характеристик автомобилей и автопоездов. Можно выделить три основных пути снижения массы: изменение конструкции, изменение технологического процесса и замена материалов. Следует отметить, что указанные пути могут находиться в очень тесной взаимосвязи. В связи с возрастанием скоростей движения начали появляться усовершенствованные тормозные системы, в которых находят применение новые технические решения, например дисковые тормоза, позволяющие снизить массу при сохранении тормозной мощности. Фирма Гудрич (Goodrich) подсчитала, что дисковые тормоза для автомобилей большой грузоподъемности легче обычных барабанных тормозов на 250 кг. Применение штампованной сварной балки ведущих мостов автомобилей МАЗ вместо литой обеспечивает снижение массы примепно на 70 кг. При замене материалов масса в основном снижается в результате непосредственной замены обычной стали на высокопрочную, более тонкую сталь или алюминий. При этом необходимо провести самые тщательные испытания как материалов, так и собранных узлов и агрегатов на соответствие определенным требованиям. Каждый узел состоит из ряда деталей, которые можно условно разделить на группы: плоские детали панельного типа, тонкостенные секции, монолитные детали и секции. Замена материала для определенной группы деталей имеет свои характерные особенности. Так, конструкции таких деталей, как панели крыши и дверей кабины, весьма специфичны вследствие предъявляемых к ним требований в отношении механической жесткости, прочности, стойкости к вибрациям и коррозии. Такие детали, как лонжероны, выполняют обычно функцию элементов, воспринимающих нагрузку, в связи с чем они должны также удовлетворять требованиям жесткости, прочности, стойкости к вибрациям и дополнительным требованиям прочности при кручении. Рассмотрение конструкционных требований является основным фактором при изучении материалов, так как оно накладывает соответствующие ограничения по толщине и массе конструкции. При выборе материалов для замены следует в первую очередь принимать во внимание, каким образом могут быть при этом изменены конструкционные требования. В случаях, когда жесткость не является определяющим требованием, возможны варианты значительного снижения массы при использовании алюминия и высокопрочной стали. Облегчить конструкцию в результате применения тонкостенных секций из высокопрочной стали или алюминия вместо обычной стали можно в тех случаях, когда допустимо увеличение прочностных показателей без соответствующего увеличения жесткости. При равной жесткости алюминий является наиболее перспективным материалом по сравнению с высокопрочной сталью, особенно при его применении в качестве материала кузовных панелей коробчатых конструкций. В настоящее время работы по созданию автомобилей облегченной конструкции проведены или ведутся во ‘многих странах с развитым автомобилестроением. Большую работу в области снижения массы автомобилей-тягачей проводят фирмы США. Они исследуют возможность применения алюминиевых буферов, кабин, рам с поперечинами, топливных баков, спицевых задних колес, картеров сцепления и маховика, тормозных колодок. Разработана конструкция кованой алюминиевой балки двутаврового профиля для переднего моста, рассчитанного на осевую нагрузку 4800 кге (с последующим увеличением до 5450 кге). Снижение массы моста по сравнению со стальным составляет 55 кг. Проведенный на Минском автозаводе предпроектный анализ снижения снаряженных масс автомобилей с осевой нагрузкой 10 тс при разработке технического предложения по созданию облегченных конструкций показал, что в результате широкой замены ранее применяемых материалов на высокопрочные стали и легкие материалы, применения новейших технологических мероприятий и более рациональной конструкции можно уменьшить массу автомобилей с колесными формулами 4 X 2 и 6 х 4 в пределах 7—10% при постоянной работе их на магистральных перевозках на дорогах категории I—III. Однако почти все способы и мероприятия по снижению массы автомобилей увеличивают его производственную стоимость. Поэтому сложной задачей является сравнение, с народнохозяйственной точки зрения, результатов увеличения стоимости автомобильной техники, с одной стороны, и увеличения экономичности эксплуатации, с другой стороны. Если снижение массы дает экономию в эксплуатации, то потребитель не будет возражать против увеличения стоимости автотранспортных средств. ВЫБОР КОЛЕСНОЙ ФОРМУЛЫ Тяговые усилия на ведущих колесах автомобилей зависят в основном от его колесной формулы и дорожных условий эксплуатации, так как даже для одной и той же дороги величины 70 коэффициентов сцепления колес автомобиля с дорожным покрытием и сопротивления качению претерпевают значительные сезонные изменения, которые необходимо учитывать при проектировании и определении назначения автомобилей и автопоездов. Анализ ряда литературных источников показывает, что при расчетном определении тяговых усилий, необходимых для преодоления большегрузными автопоездами наибольших дорожных подъемов, не учитывают увеличения нагрузки на ведущие мосты тягачей от составляющей силы, необходимой для преодоления сопротивления качению и движению на подъеме прицепного состава. Но, как показывают расчеты, при значительных массах автопоездов (34—52 т) нагрузка ведущих мостов может увеличиваться на величину до 10%, что важно учитывать при эксплуатации автопоездов на дорогах с низким коэффициентом сцепления, когда сцепные качества являются основным фактором, сдерживающим использование автопоездов с увеличенными полными массами. При наличии унифицированного семейства автомобилей и автопоездов и выборе автопоезда с тягачами, имеющими различные колесные формулы, для перевозки груза определенной массы необходимо иметь зависимости, позволяющие предварительно оценить возможную грузоподъемность автопоезда с учетом его конструктивных параметров, состава и полной массы. Исходя из этого, целесообразно пользоваться методом сравнительного выбора предпочтительного для конкретных дорожных условий автопоезда из унифицированного семейства и иметь для этого достаточно простые аналитические и графические зависимости, позволяющие быстро определить преодолеваемые подъемы, полную массу буксируемого прицепного состава и ориентировочную грузоподъемность автопоездов. Рассмотрим общеизвестную из теории автомобиля схему движения автопоезда на подъем, принимая движение установившимся и пренебрегая силой сопротивления воздуха. Составив уравнение движения автопоезда на подъеме и проведя необходимые преобразования, получим следующие зависимости, которые позволяют определить максимальный угол а преодолеваемого подъема автопоездом в составе тягачей типа 4x2, 8x2, 6x4, 8x4 или коэффициент Кир весового соотношения звеньев автопоезда, равный отношению массы прицепа (полуприцепа) Gnp к массе автомобиля Gd: (3)
Таблица 8 Назначение автомобиля или автопоезда Колесная формула База, мм Длина платформы, мм Полная масса автомобиля, автопоезда, т Упрощенные расчетные формулы преодолеваемого угла подъема tga грузоподъемности Grj), т коэффициента Прицепной 0,625<р — / 1    — 0,27ср <р (0,625 + 0,187/) —2/ 2    — 0,45ф Ф (0,625 + 0,234/) — 2,25/ 2,25 — 0,5ф Сап — 5,4 1,35 0,625ф — — tg а (1 — 0,27ф) — / (1 — о, 187ср) (tg а + 7) Седельный Ф (0,625+ 0,228/) —1,625/ 1,625 —0,57ф Ф (0,625 + 0,41/) —2,12/ 2,12 — 0,715ф ^ап — 5,4 1,35 0,625ф — — tg а (1 — 0,305ф) — f (1 -0,367Ф) (tg Ф + /) Седельный Ф (0,75 + 0,276/) — 1,75/ 1,75 —0,58ф Ф (0,75 + 0,367/) — 2/ 2 — 0,67ф Ф (0,75 + 0,58/) — 2,58/ 2,58 — 0,885ф ^ап — 4,4 1,4 0,75ф — — tg а (1 — 0,305ф) — f (1 -0,367ф) (tg а + /) Прицепной Ф - 2,25/ 2,25 ^ап — 6 Ф — (tg а + /) Прицепной <р — / ср — 1,83/ 1,S3 Ф —2,17/ 2,17 (/*Щ - 6,6 Ф — (tg a + /) Прицепной 0,75ф — / 1 — 0,26ф Ф (0,75 + 0,105/) — 1,58/ 1,58 — 0,48ф Ф (0,75 + 0,15/) — 1,83/ Gnn — 4,4 1,4 0,75rp — — tga (1 — 0,26(p)— / (1 — 0,097ф) (tg a -p /) 1,83 — 0,41ф Ф (0,75 + 0,21/) —2,17/ 2,17 —0,47ф Прицепной 0,41 вер — / 1 — 0,14ф Ф (0,416 + 0,048/) — 1,5/ Gan-3,2 1,42 0,416ф — — tga (1 — 0,14ф)-/ (1 —0,097ф) (tga + /y 1,5 — 0,187ф Седельный Ф —2,12/ 2,12 Gan — 5,4 1,3 ф — (tga + /) tga +/ Седельный Ф — 2,58/ 2,53 Gan — 4,4 1,4 Ф — (tg a + Л где ф — коэффициент сцепления шин с дорогой; / — коэффициент сопротивления качению; а — расстояние от передней оси до центра тяжести автомобиля (для автомобилей типа 8x2, 8 X 4 с двумя передними управляемыми мостами — от середины расстояния между этими мостами до центра тяжести); Лцт — высота центра тяжести автомобиля; L — колесная база автомобиля (для трех- и четырехосных автомобилей базу определяют от середины расстояния между мостами тележек); Лпр — высота расположения над дорогой точки приложения силы сопротивления движению прицепа (полуприцепа). Для прицепных автопоездов принимают, что дышло расположено параллельно плоскости дороги; для седельных автопоездов hnp равно высоте расположения верхней плоскости седельного устройства, параллельной плоскости дороги, от плоскости дороги. Полная масса автопоезда Gau = Ga + Аналогично были получены зависимости для определения tg а и /Спр для автомобилей и автопоездов других колесных формул. На основании указанных зависимостей, с целью удобства использования в практической работе и упрощения расчетов по определению коэффициента /Спр и преодолеваемых углов подъема дороги для автомобилей и автопоездов основных типов унифицированного семейства с кабиной над двигателем, ниже приведены упрощенные расчетные формулы, в которые входят только параметры дороги. Для этой цели взяты основные типы существующих новых и перспективных автомобилей и автопоездов с осевой нагрузкой Юте, которые выполнены с обеспечением присоединительных размеров по ГОСТ 12017—74, 12105—74, 2349—75, имеют рационально выбранные соотношения основных параметров компоновки и относятся по величинам снаряженных масс к конструкции нормального типа. Полные массы прицепных и седельных автопоездов определены также с учетом рационального использования допустимых осевых нагрузок и других факторов (грузовместимость, маневренность, устойчивость и управляемость). Следует отметить, что в зависимости от назначения бортовые автомобили могут иметь различные длины платформ и, следовательно, различные колесные базы. Например, автомобили типа 4X2 имеют в основном платформы длиной 5500—6250 мм, 6 X X 4 — длиной 7000—8000 мм, а различие колесных баз составляет приблизительно 600 и 450 мм соответственно. Как видно из выражения (2), колесная база влияет на тяговые показатели автомобилей. Но это влияние при колебаниях колесных баз в указанных пределах незначительное (около 2,5%), поэтому для дальнейших расчетов приняты автомобили основных типов, предназначенные для работы в составе автопоездов. Расчетные формулы для определения коэффициента /Спр и преодолеваемых углов подъема указанных выше автомобилей и автопоездов приведены в табл. 8. По приведенным формулам рассчитаны наибольшие углы преодолеваемых подъемов и максимально возможные полные массы автопоездов в зависимости от категории дорог и состояния проезжей части. На рис. 11 показана номограмма определения максимальной полной массы автопоездов основных типов для дорог категорий I—V с наиболее тяжелым в течение года, по условиям движения, состоянием проезжей части. Наибольшие продольные уклоны i (tg а) для различных категорий дорог приняты согласно СНиП 11-Д5—72. Расчетные значения коэффициентов <р и / для различных состояний проезжей части приняты в основном согласно работе [10], в которой на основании анализа данных по 180 тыс. км автомобильных дорог с разбивкой их по категориям определены среднегодовые значения указанных коэффициентов. Дополнительно приняты для заснеженных дорог значение <р = 0,34, которое получено при испытаниях автопоездов с различными колесными формулами и рекомендуется применять при конструировании автопоездов, а также величина ф = 0,1, приводимая в различных источниках для укатанных заснеженных и обледенелых дорог в пределах 0,05— 0,15. Определив в унифицированном семействе полные массы автопоездов для различных дорожных условий, необходимо в зависимости от колесных формул тягачей иметь возможность определить грузоподъемность Grp, которая является одним из основных параметров, непосредственно влияющих на производительность автомобильных перевозок. С этой целью была проведена методом наименьших квадратов статистическая обработка зависимости Gan от Grp для указанных выше существующих новых и перспективных автомобилей и автопоездов различных колесных формул с осевой нагрузкой 10 тс. После преобразования получены формулы для приближенного определения расчетной грузоподъемности Grp основных типов автопоездов унифицированного семейства в зависимости от их полных масс GaiI и колесных формул тягачей, приведенные в табл. 8. Расчетные грузоподъемности хорошо согласуются с фактическими данными по существующим и опытным перспективным автопоездам. Абсолютные отклонения фактических и расчетных грузоподъемностей составляют около 2%. Расчетные исследования и практика эксплуатации показывают, что неполноприводные автомобили типа 4X2, 6X4, 6 X 2 в качестве тягачей для большегрузных автопоездов не всегда могут обеспечить достаточные тяговые усилия по заснеженным и обледенелым дорогам, имеющим низкие сцепные качества. Вследствие этого при эксплуатации в таких условиях полноприводные автомобили могут иметь определенные преимущества перед обычными по возможности перевозки большего количества груза, хотя они имеют увеличенную собственную массу автомо- Рис. 11. Номограмма определения максимальной полной массы прицепных (сплошные линии) и седельных (штриховые линии) автопоездов основных типов: 1    2    3    4    5    6 Кривые Ф . . . , f ,
0.1    0,2    0,£4    0.5    0,G    0.7 0,015 0,015 0,03    9,028 0,028 0,024 НОМ. '^777 У ■ ьгР,т
ьгр>'< 18
25
28
*^ 5 6 7 8
Ном.
Сгр,т__Gg-Wr г-1 г-г- "S~ ■ {■ 5} 6 1

7Юм. для (Р=0,2;0,Ы
. .. j . , 1 < 3^5 6 7 8 а, / у У У Л//У Ном.
-0,34---у:0,2-х-(р*0,1 6а=52т НОМ„
Рис. 12. Гистограммы сравнения использования грузоподъемностей прицепных автопоездов в зависимости от дорожных условий Т7777У/ Sp-QJ1f--(р~0,2 —-X п —//От- Ном. Gep>M
23
18
Gy
г/77рГ7: 3 4 5{-Уг-
1' • w U
Т/Г^Г77 НОМ.
ном.
Рис. 13. ГистрограммьГсравнения грузоподъемностей седельных автопоездов в зависимости от дорожных условий биля на 1—1,5 т и, следовательно, меньшую номинальную грузоподъемность. Оценка преимущества использования автомобилей с различными колесными формулами в качестве тягачей может быть проведена путем сравнения соотношения реализуемой грузоподъемности автопоездов одинаковых полных масс в составе тягачей типа 4 Х2и6Х4и соответственно 4 X 4 и 6 X 6 при движении по дорогам с низкими сцепными качествами. При этом исходим из условия, что при эксплуатации автопоездов автомобили-тягачи имеют номинальную загрузку, а реализуемая грузоподъемность прицепного состава не может быть меньше снаряженной массы прицепов. Для седельных автопоездов минимальный предел реализуемой грузоподъемности принят таким, чтобы нагрузка на седельное устройство была не ниже номинальной, т. е. чтобы автомобили всегда использовали максимальные осевые нагрузки. В случае невыполнения этого условия применение автопоезда на данной дороге считается нерациональным. Сравнение по возможной реализации номинальной грузоподъемности автопоездов одинаковых полных масс Gan с различными колесными формулами на дорогах технических категорий I—V с низкими коэффициентами сцепления показано на гистограммах (рис. 12 и 13). Каждому делению по оси абсцисс соответствует уклон а дороги, а на оси ординат отложена зона реализуемой грузоподъемности Grp автопоезда с приведенными уклонами дорог и коэффициентами сцепления. При реализации номинальной грузоподъемности автопоезда границы зоны обозначены «Ном.». Если на определенных уклонах для указанных на рисунках коэффициентов сцепления ф не отмечена зона реализуемой грузоподъемности, то на данной дороге эксплуатация автопоезда нерациональна. Приведенный метод, аналитические и графические зависимости позволяют при проектировании, а также при эксплуатации автопоездов приближенно определить величины преодолеваемых подъемов, полные массы и грузоподъемность автопоездов унифицированного семейства с тягачами различной колесной формулы для характерных дорожных условий. Это позволяет путем сравнения данных по автопоездам различных типов выбрать предпочтительный автопоезд для дальнейших технико-экономических исследований. ОПРЕДЕЛЕНИЕ ГАБАРИТНЫХ РАЗМЕРОВ И ГРУЗОВМЕСТИМОСТИ При заданной полной массе, колесной формуле и приближенно определенной грузоподъемности габаритную длину автомобиля при известной компоновке обычно определяют по размерам кабины, исходя из компоновки силового агрегата и размещения салона для водителя, по габаритным размерам платформы борто-78 вых автомобилей и автомобилей-самосвалов, по существующим присоединительным размерам относительно полуприцепов для седельных тягачей и обеспечению необходимого распределения нагрузки с учетом влияния длины автомобиля на устойчивость, управляемость, маневренность и общую регламентируемую ГОСТ 9314—59 длину автопоезда. При определении по результатам компоновки габаритных размеров кабины основными факторами, влияющими на общую длину автомобиля, являются длина платформы, существующие ограничения на присоединительные размеры для сцепки тягача с полуприцепами и размеры базы, определенные с учетом управляемости и приемлемой общей длины трансмиссии. От принятых при проектировании автомобилей габаритных размеров платформы зависит грузоподъемность и коэффициент использования грузоподъемности, прямо пропорционально влияющей на эффективность использования автомобилей или прицепного состава. Фактически перевезенное количество груза может быть меньше номинальной грузоподъемности автомобиля и прицепного состава в двух случаях: при недостатках в организации перевозок, что при оценке эффективности транспортного средства можно не рассматривать, и при недостаточном объеме платформы, не допускающей погрузку всего количества груза в соответствии с номинальной грузоподъемностью. Все автомобили и автопоезда в отношении коэффициента грузоподъемности могут быть подразделены на две группы. К первой группе относят такие автомобили и автопоезда, которые по своей конструкции приспособлены для перевозки какого-либо определенного вида груза, например самосвалы, автоцистерны, специализированные автомобили и автопоезда, предназначенные для перевозки различных строительных грузов (панелевозы, цементовозы и др.). Если такой автомобиль или автопоезд сконструирован правильно, то размеры его кузова (емкость или площадь) должны обеспечивать возможность полного использования номинальной грузоподъемности, и в расчетах эффективности следует принимать коэффициент использования грузоподъемности равным единице. Ко второй группе относятся автомобили и автопоезда общетранспортного назначения, которые предназначены для перевозки грузов широкого ассортимента, различающихся по своей объемной массе. В связи с большим разнообразием современных грузов, перевозимых автомобильным транспортом, все большее значение в эксплуатации приобретают обеспечение соответствующей грузовместимости платформ (кузовов) и реализация номинальной грузоподъемности. Особенно это важно для новых и перспективных автомобилей и автопоездов с осевой нагрузкой 10 тс со значительно увеличенной грузоподъемностью и стоимостью. Исходя из допускаемых ограничений габаритных размеров (по ширине и высоте) автомобилей и автопоездов, при окончательном выборе размеров платформ единственным путем увеличения грузоподъемности остается увеличение длины платформ с учетом существующих ограничений иа общую габаритную длину автомобилей и автопоездов. Однако при этом очень существенным становится вопрос маневренности (ширина коридора) автопоездов на магистральных дорогах, а также на основных подъездных путях. Эти два фактора могут быть различными для седельных и прицепных автопоездов, и поэтому необходимо провести их сравнительную оценку возможности обеспечения рациональных грузовместимости и маневренности. Для более правильной сравнительной оценки седельных и прицепных автопоездов следует выбрать такие внутренние размеры платформ, которые позволили бы приблизить коэффициент использования номинальной грузоподъемности к единице для основных видов перевозимых грузов. При этом возникают определенные трудности вследствие большого количества перевозимых автомобильным транспортом основных грузов, значительно различающихся по объемной массе. С целью отбора наиболее часто перевозимых грузов, контейнеров и поддонов были сделаны запросы в отдельные научно-исследовательские и эксплуатационные организации, республиканские министерства, а также использованы данные о грузах, перевозимых при опытной эксплуатации и приемочных испытаниях автомобилей и автопоездов МАЗ. Среди выбранных для анализа 158 наименований грузов было определено вероятное значение объемной массы и его квадратичное отклонение. Так, для 91 наименования грузов 1-го класса это значение составило 0,85 0,05; 39 грузов 2-го класса —0,4 it 0,02 и 28 грузов 3-го класса — 0,24 =±= 0,02. Указанные данные по перевозимым грузам использованы при определении размеров платформ и в проводимой ниже сравнительной оценке. Анализ загрузки грузами трех классов, контейнерами и поддонами показывает, что для нового базового двухосного автомобиля MA3-5336 грузоподъемностью 8,5 т наиболее рациональной является длина платформы 6250 мм и для построенного на его базе трехосного автомобиля грузоподъемностью 13,5 т — длина 7500 мм. Указанные размеры платформ обеспечивают при загрузке грузами 1-го и 2-го классов с надставными бортами и тентом средний коэффициент использования грузоподъемности, равный 1 и более, а грузами 3-го класса — 0,6—0,8. Из анализа внутренних размеров платформ зарубежных автомобилей следует, что удельная длина платформ для двухосных автомобилей находится в пределах 0,67—0,76, а для трехосных — 0,53—0,60. В рассматриваемом случае для магистральных междугородных перевозок эта величина составляет соответственно 0,735 и 0,55. Ниже приведены наименование и обозначение оценочных показателей, по которым сравнивают седельные и прицепные автопоезда, и их характеристика: Отношение массы перевозимого груза при полном использовании объема платформы к номинальной грузоподъемности. Характеризует использование грузоподъемности автомобиля исходя из размеров платформы Отношение длины платформы автопоезда к габаритной длине автопоезда. Характеризует рациональное использование габаритной длины автопоезда грузоподъемности Kg . . .
Коэффициент полезного использования длины автопоезда KL........
Коэффициент снаряженной массы Ко ........
Отношение снаряженной массы к номинальной грузоподъемности. Характеризует совершенство конструкции по величине снаряженной массы Удельная длина платформы ^ri. уд м/т ........
Отношение длины платформы к номинальной грузоподъемности. Характеризует длину платформы, на которую приходится 1 т груза. Длина взята для упрощения расчетов, так как высота бортов и внутренняя ширина платформы — величины постоянные для унифицированных транспортных средств с габаритной шириной 2500 мм Удельная снаряженная масса автопоезда (/уд, т/м . . .
Отношение снаряженной массы автопоезда к длине платформы автопоезда. Характеризует количество материала, затраченное на производство единицы полезной длины платформы Ширина коридора при движении автопоезда по кругу радиусом 12 м. Характеризует маневренность автопоезда при движении на закруглениях дорог и перекрестков Ширина коридора ВК) м . .
Для сравнения использованы новые автопоезда МАЗ, которые унифицированы по основным узлам и агрегатам. Сравнение автопоездов проводилось с учетом их подобия, т. е. сравнивались прицепные и седельные автопоезда с одинаковыми колесными формулами тягачей, равным количеством ходовых шин или количеством осей у автопоездов и, как следствие этого, с приблизительно равными массами и грузоподъемностью. Основные данные автопоездов и результаты сравнения по оценочным показателям приведены в табл. 9 и на рис. 14—18. Цифрами на рис. 14—17 указаны модели автопоездов, приведенные в шапке табл. 9. Как видно из рис. 14, коэффициент использования грузоподъемности в зависимости от длин платформ Ьпл прицепных автопоездов выше, чем у седельных. Так, например, коэффициент использования грузоподъемности прицепного четырехосного автопоезда MA3-5336-8378 типа 4x2 при перевозке грузов 3-го класса с тентом больше на 25,2% и при перевозке грузов 1-го класса без тента больше на 19,2%, чем у седельного четырехосного автопоезда MA3-5432-9397. На рис. 15 изображена зависимость коэффициента использования грузоподъемности /Q от объемной массы перевозимого груза. Параметр 1 МАЗ-5336-8378 (1) МАЗ-5432-9397 (I1) МАЗ-5337-8926 (2) Тип автопоезда Колесная формула тягача ..... Число осей (тяга-ча+прицепа или полуприцепа) . . Число ходовых шин ...... Полная масса ав топоезда, т . . . Номинальная грузоподъемность ав 28 (107,5) топоезда, т . . . Коэффициент снаряженной массы 23 (109,7) 17 (111,7) Ко....... Удельная снаряженная масса ав 0,559 (91,2) 0,638 (97,1) топоезда буД, т/м Длина автопоезда, 0,84 (73,7) 0,92 (79,2) м........ Внутренняя длина Ln платформы автопоезда (тягач+ -(-прицеп), м . . . Удельная длина платформы Ln. уд м/т....... Коэффициент Кь полезного использования длины ав- 0,668(124,1) 0,69 (122,3) Таблица 9 МАЗ-5433-9380 (2t) МАЗ-6303-8378 (3) MA3-6422-9398 МАЗ-6303-8387 (4) МАЗ-6422-9396 (4‘) 44 (104,8) 52 (108,1) 0,566 (92,8) 0,525 (96,6) 0,96 (77,5) 0,95 (72,0) ’ 0,59 (119,9) 0,55 (133) т опоезда .... Площадь платформы автопоезда, м2 Объем платформ автопоезда, м8: без тента с тентом Возможный коэффициент использования грузоподъемности (с тентом/ без тента) при объемной глассе груза: 7Ш = 0,24 т/м3 0,607/0,208 0,782/0,268 0,637/0,219 0,668/0,229 0,556/0,191 0,622/0,213 0,466/0,16 7П = 0,41 т/м3 1,34/0,438 1,094/0,357 1,146/0,374 0,954/0,311 1,068/0,348 у1 = 0,85 т/м3 2,683/0,916 2,38/0,814 1,975/0,68 2,212/0,757 1,656/0,57 Ширина коридора Вк с соблюдением ограничения RH= = 12 м и Rp.h = = 5,3 м (расчетная/экспериментальная) при углах ворота а на: 90° .... 180° .... 10,13/9,35 Примечание. НД — нет данных. 1 В скобках указана величина параметра прицепного автопоезда в % по отношению к величине этого же параметра у сравниваемого седельного автопоезда. Пользуясь таким графиком, можно определить этот коэффициент для каждого вида автопоезда, перевозящего различный груз. Из этой зависимости видно, что коэффициент Kg прицепных автопоездов выше, чем у седельных. Следовательно, в отношении коэффициента использования грузоподъемности прицепные автопоезда имеют преимущество перед седельными. Следует учесть также (см. табл. 9), что номинальная грузоподъемность прицепных автопоездов выше на 9,7—15,2%, чем седельных. Рис. 14. Зависимость возможного коэффициента использовании грузоподъемности Kg прицепных (сплошные линии) и седельных (штриховые линии) автопоездов от длины платформы LUT1:
Шг.яР 8 10 12 П 76 ( WLn/ljM б)
а — с тентом; б — без тента; I — Vj = 0,85 т/м3; II — Yjj = 0,41 т/м3; III — 0,24 т/м3 Представленные на рис. 16 зависимости удельной длины £п.уд платформы и коэффициента I(L полезного использования длины автопоезда указывают на более рациональное использование габаритной длины у прицепных автопоездов, несмотря на то, что их габаритная длина больше, чем у седельных автопоездов. При этом большая габаритная длина прицепных автопоездов обусловлена большей суммарной длиной платформ тягача и прицепа, что обеспечивает, как показано выше, более высокие значения коэффициента использования грузоподъемности. Оценка снаряженной массы автопоездов проводится по показателю удельной снаряженной массы Оуд автопоезда и коэффициенту I(G снаряженной массы. Из графика на рис. 17 видно, что величина буд у седельных автопоездов выше, чем у прицепных. Коэффициент снаряженной массы также больше (см. табл. 9) у седельных автопоездов, поэтому на производство единицы полезной длины платформы у седельных автопоездов расходуется больше материала, чем у прицепных. Сравнивая характер изменения удельной снаряженной массы в зависимости от грузоподъ-84 Рис. 15. Коэффициенты Kg использования грузоподъемности в зависимости от объемном массы v перевозимого груза на прицепных (сплошные линии) и седельных (штриховые линии) автопоездах: / — с тентом II — без тента

0,50
ож
215
22,5
25
По 20
15
——’O "—г 32,5 0 гр,пп
Рис. 16. Зависимость удельной длины Ln уд платформы и коэффициента Kj полезного использования длины от грузоподъемности Grp для прицепных (сплошные линии) и седельных (штриховые линии) автопоездов Рис. 17. Зависимость удельной снаряженной массы (Суд) от грузоподъемности С?гр прицепных (сплошные лииии) и седельных (штриховые линии) автопоездов Рис. 18. Расчетная ширина Вк коридора в зависимости от базы В прицепных (сплошные линии) и седельных (штриховые линии) автопоездов при разных поворотах а: I — полуприцеп обычного типа; II — задняя ось полуприцепа самоустанавлнвающаяся
ю
20 6,м
ных автопоездов, кроме экспериментальных данных замеров (см. табл. 9), использованы расчетные данные по ширине коридора автопоездов более 50 вариантов длины, и по данным расчета построена зависимость ширины коридора Вк от базы В автопоезда. Сравнение прицепных и седельных автопоездов по величине Вк указывает на лучшую маневренность при движении по кругу (повороте) прицепных автопоездов, чем седельных (рис. 18). Таким образом, сравнение, проведенное по установленным оценочным показателям, характеризующим грузовместимость и в целом величину фактически реализуемой грузоподъемности прицепных и седельных автопоездов, выявило возможные технические преимущества в отдельных конкретных случаях прицепных автопоездов, например при сквозных перевозках грузов, когда для седельных тягачей не применяют сменных полуприцепов. Однако при подготовке к перевозке длинномерных, неделимых грузов необходимо проводить оценку соответствия длины платформ и грузоподъемности транспортных средств размеру груза (габаритным размерам и массе), так как может быть случай, когда длина платформы автомобиля или прицепа недостаточна для размещения груза. Окончательно рациональное применение прицепных и седельных автопоездов может быть выбрано только на основе экономического расчета затрат на выполнение транспортной работы в зависимости от вида и организации перевозок.
емности прицепных и седельных автопоездов, следует отметить, что с увеличением грузоподъемности значение GyA у прицепных автопоездов уменьшается, а у седельных — увеличивается. Одним из параметров при оценке седельных и прицепных автопоездов является маневренность. На маневренность автопоезда (ширину Вк коридора) основное влияние оказывает габаритная длина автопоезда, которая зависит от длины платформы. В связи с этим для оценки величины Вк прицепных и седель-
Эксплуатационные качества автомобиля в значительной степени зависят от основных параметров компоновки: базы, переднего и заднего свеса, распределения массы по осям и т. д., которые, в свою очередь, связаны со схемой компоновки. Как известно, в современном автомобилестроении получили широкое распространение схемы компоновки с кабиной за двигателем и с кабиной над двигателем. Каждая из этих схем имеет свои преимущества и недостатки, поэтому для правильного выбора схемы компоновки и ее основных характеристик большое значение имеет качественная и количественная оценка. Важным конструктивным параметром служит компоновочное расстояние /к от передней оси до задней стенки кабины. Рассмотрим компоновку двухосного автомобиля, учитывая действующие законодательные ограничения (рис. 19). Предельное положение нижней точки буфера ограничивается рекомендациями СЭВ, предписывающими минимальный угол въезда f5mln = 25° и минимальную высоту буфера Bmin = 600 мм. Конструкцией кабины задается длина кабины и тем самым расстояние /к от передней оси до задней стенки кабины. Кроме того, задается минимальный зазор А между стенкой кабины и передним бортом платформы. Далее возникает вопрос о длине платформы Ln и колесной базе L. Так как длину платформы выбирают, ориентируясь на грузоподъемность и виды перевозимых грузов, выразим колесную базу L как функцию длины платформы L... Связь этих величин можно определить из уравнения Glr = Gle + Grp ±- = Glc + Grp = L — ( Ik + A H— = Glc + Grp-£--, откуда ОгР(/к + Д + 4) ^rp — Glr + 01C ’ где Glr — нагрузка на переднюю ось груженого автомобиля; Glc — нагрузка на переднюю ось негруженого автомобиля; Grp — грузоподъемность автомобиля; а> b — координаты геометрического центра платформы относительно осей. Приведенное выражение справедливо также и для трехосных автомобилей, если базу автомобиля принимать по базе крайних осей. Используя эти выражения, изобразим графически зависимость компоновочных параметров /к, Ln и L на примере автомобилей, имеющих /к = 190 мм (кабина без спальных мест), 1К = 640 мм (кабина со спальными местами) и А = 100 мм (рис. 19, а и б). Параметры автомобилей следующие: Glr = 6 т; для автомобиля 4 X 2 и 14,5 т для автомобиля 6x4; Glc = 4,0 т для автомобиля 4 X 2 и 4,3 т для автомобиля 6 x4. Grp =
8,5 т
Из этих графиков, в частности, видно, что на колесную базу в значительной степени влияет расстояние /,<. Для большей наглядности построены графики зависимости колесной базы L от размера /к (рис. 19, в). Рассматривая компоновку автомобиля и его колесную формулу, необходимо иметь в виду их возможное влияние на управляемость и проходимость автомобиля в реальных эксплуатационных 6.0 6,5 1П,М Рис. 19. Зависимость колесной базы L от дл:шы платформы Ln или размера для автомобилей: а — двухосных; б — трехосных; в — двух- и трехосных
Г. Я —
условиях. Обычно принято считать, что автомобиль находится в снаряженном состоянии или с номинальной нагрузкой, причем нагрузка прикладывается в геометрическом центре платформы. В реальной же эксплуатации автомобиль может быть как недогружен, так и перегружен. Кроме того, нагрузка может быть приложена не в геометрическом центре платформы. Примем, что управляемость автомобиля в определенной степени характеризуется отношением осевой нагрузки Gx управляемых мостов к осевой нагрузке G2 неуправляемых мостов и отношением сцепного веса Gc ведущих колес к полному весу G„ автомобиля, и рассмотрим, как эти параметры зависят от смещения Аb точки приложения груза из геометрического центра платформы и от степени загрузки автомобиля в % от номинальной нагрузки Grp для автомобилей с колесными формулами 4X2; 6X4; 6x2 и 8 X 8. На рис. 20 показан двухосный автомобиль, имеющий вес GCH в ^ снаряженном состоянии, приложенный на расстоянии а' от передней оси, и полезный груз Grp, приложенный в точке, отстоящей от геометрического центра А платформы на величину ЛЬ. Тогда зависимость отношения осевых нагрузок от величины и расположения полезной нагрузки имеет следующий вид: Oi/G* = Ос„Ь' -I- Grp(b - Ab)/[Gclta' -f Grp(a - Ab)\. Аналогичные выражения можно получить и для трех- и четырехосных автомобилей. На рис. 20, а показаны результаты расчета, полученные для конкретных автомобилей с полезной нагрузкой, изменяющейся Рис. 20. Зависимости, характеризующие управляемость и проходимость автомобиля в пределах от нуля до 150% от номинальной и приложенной в геометрическом центре платформы (Аb = 0). На рис. 20, б, в приведены результаты расчета зависимости Gx/G2 = / (Ab/Ln)> т. е. от относительного смещения точки приложения полезной нагрузки, равной 100% от номинальной. Из рис. 20, а и б видно, что у автомобилей с колесной формулой 8x4 следует ожидать лучшую управляемость, чем у автомобилей с колесной формулой 4x2, так как у первых автомобилей нагрузка на управляемые колеса выше. Наихудшая управляемость вероятна у автомобилей с колесной формулой 6X4 и 6 X 2. Проходимость автомобиля на дорогах с твердым покрытием и уменьшенным коэффициентом сцепления можно оценивать отношением сцепного веса Gc ведущих колес к полному весу Gri автомобиля. На рис. 20, в показана зависимость отношения GjGn от относительного смещения Аb точки приложения полезной нагрузки, равной 100% от номинальной. Как видно из графиков наилучшую проходимость имеют автомобили с колесной формулой 6X4. Автомобили с колесной формулой 4 X 2 и 8 X 4 занимают промежуточное положение, и наихудшими в этом отношении являются автомобили с колесной формулой 6X2. Сравнительные испытания двухосных автомобилей «Мерседес-Бенц», «Бюссинг» и МАЗ-500 на проходимость показали возможность применения автомобилей типа 4 X 2 с распределением нагрузки по осям 6 + 10 т в дорожных и климатических условиях СССР, однако в отношении автомобилей с колесной формулой 6X2 требуется провести исследования. Движение автомобиля возможно только тогда, когда сила сцепления ведущих колес с опорной поверхностью равна суммарному сопротивлению движения или больше него (движение считается установившимся, сопротивлением воздуха пренебрегаем), т. е. Я„кФ > Gai|),    (4) где Ga — вес автомобиля; RBil — нормальная реакция дороги на ведущие колеса; ср — коэффициент сцепления шин с дорогой; ■ф — коэффициент суммарного сопротивления дороги. Для двухосного автомобиля с задними ведущими колесами в случае движения на подъем условие отсутствия буксования выразится уравнением #2<р > Ga\|>, где /?2 — нормальная реакция на ведущие колеса. Для одиночного автомобиля D _ Ga cos а а . ~ L — (fhg для автопоезда Ga cos а — Gnp sin а (/ig — hc) где Gnp — полный вес прицепа; hc — высота сцепного устройства; hg — высота центра тяжести автомобиля; а, b — координаты центра тяжести автомобиля; L — колесная база по крайним осям. В общем виде максимальный по условию буксования угол подъема можно определить из выражения (4), подставив значение \\i tg а +/: ^вкФ = G (tg а + /), где G = Ga + Gnp ЯвкФЛ/?, -f- R2 -f- • • • -(- Rn) — tg a -\- f. Обозначив R0K/G = k2, получим tg a = k.,q> — /.    (5) Для приближенного определения преодолеваемого угла подъема из условия сцепления шин с дорогой (значения RBK условно приняты при а = 0) решение уравнения (5) представим графически в виде номограммы (рис. 21). Рассматривая компоновку автомобиля, необходимо выявить ее влияние на колебания автомобиля и, следовательно, вибро-нагруженность рабочего места водителя и перевозимых грузов. Если представить автомобиль в виде простейшей одномассовой Рис. 21. Номограмма для определения максимального угла подъема автомобиля (автопоезда) в зависимости от ф, f, k2 системы с двумя степенями свободы, то его колебания описываются системой из двух дифференциальных уравнений второго порядка: L2
■9г
L2
L*
Zi + c2z2 = о,
где М — подрессоренная масса автомобиля; а, b — координаты центра тяжести массы М относительно осей передних и задних колес; L — колесная база автомобиля; р = j/7/M — радиус инерции массы М\ I— центральный момент инерции массы М относительно горизонтальной поперечной оси; zlt z2 — перемещение точек массы М над осями; сх, с2 — жесткость передней и задней рессор. То обстоятельство, что координаты zx и z2 и их производные входят в каждое из двух уравнений, физически означает, что колебания массы М над передней и задней подвеской взаимозависимы. Следовательно, колебания, например, в кабине автомобиля возбуждаются при переезде через препятствие как передних колес автомобиля, так и задних. Однако легко заметить, что при р2 = аЪ коэффициенты при г2 в первом уравнении и при г\ во втором уравнении становятся равными нулю, и тогда система распадается на два отдельных уравнения, описывающих изолированно колебания передней и задней подвески, т. е. в первое уравнение входит только переменная zx со своей производной, во второе уравнение — только z2 со своей производной. Условие независимости координат гг и г2 можно записать с использованием коэффициента распределения подрессоренной массы При этой форме записи, если коэффициент е = 1 или близок к этому значению (в пределах 0,9—1,1), то колебания передней и задней подвески автомобиля можно рассматривать независимо друг от друга, т. е. колебания передней подвески практически не вызывают колебаний задней подвески, и, наоборот, чем больше коэффициент е отличается от единицы, тем больше вертикальные ускорения колебаний. Так, например, по данным расчетов, для автомобиля типа МАЗ-500 при е = 0,8 среднеквадратичная вертикальных ускорений колебаний рамы над передним мостом при движении по реальной дороге на 15% больше ускорений колебаний при е = 1, а при 8= 0,6 они больше на 50%. Результаты экспериментов показывают, что уменьшение е с 0,95 до 0,7 приводит приблизительно к двукратному увеличению вертикальных ускорений колебаний при переезде через одиночное препятствие. Как следует из формулы (6), значение коэффициента е определяется чисто компоновочными параметрами, следовательно, плавность хода автомобиля и вибронагруженность рабочего места водителя во многом определяются, помимо параметров подвески, компоновкой автомобиля. В связи с этим необходимо получить ответы на следующие вопросы: каковы пределы возможных значений коэффициента е, какова зависимость показателей плавности хода от его значений и как влияют отдельные компоновочные параметры на величину 8? Представив подрессоренную массу груженого автомобиля как состоящую из подрессоренной массы автомобиля в снаряженном состоянии с экипажем массой Мг и массой полезного груза М2, момент инерции подрессоренной массы груженого автомобиля I — 11 -(- М ifli —|— /2 —f- М2Й2) где 119 /2 — центральные моменты инерции масс Мх и М2 относительно горизонтальной поперечной оси; ах, а2—расстояния от центра тяжести масс М г и М 2 до центра тяжести подрессоренной массы груженого автомобиля. (7)
Предполагая, что полезный груз равномерно распределен по длине.платфорыы, и пренебрегая высотой массы груза, так как она оказывает незначительное влияние, определяем момент инерции полезного груза где /„ — внутренняя длина платформы. Для определения величины /1 воспользуемся тем обстоятельством, что для порожних грузовых автомобилей одной весовой категории и одного компоновочного типа значения радиусов инерции подрессоренной массы приблизительно одинаковы. По данным экспериментов, радиус инерции подрессоренной массы грузового автомобиля большой грузоподъемности с кабиной над двигателем в снаряженном состоянии и с экипажем из трех человек составляет примерно 1,33 см; следовательно, можно записать 1г = p2Mi = j >332Mi в j yesMv    (9) Соответственно, для самосвала с экипажем из двух человек /1 = 0,96М1.    (10) Все величины, входящие в выражения (8), (9) и (10), легко определяются из каталожных данных. После подстановки их в выражение (7) и вычисления для автомобилей ряда моделей получим, что значения коэффициента е распределения подрессоренных масс для двухосных грузовых автомобилей находятся в пределах 0,6—1,0. С использованием математической модели [3 ] на ЭВЦМ М-220 была проведена серия расчетов колебаний автомобиля на дороге с реальным микропрофилем, причем все параметры автомобиля оставались неизменными, кроме значений коэффициента е, который изменялся в заданных пределах. На рис. 22, а показаны построенные по результатам расчетов кривые среднеквадратичных значений вертикальных ускорений 0а рамы над передним мостом (кривая 1) и над задним мостом (кривая 2) и продольно-угловых ускорений (кривая 3) при различных значениях коэффициента е для двухосного грузового автомобиля массой 15 т при движении по дороге с булыжным покрытием хорошего качества со скоростью 60 км/ч. Штриховой линией 1 показана зависимость, полученная при испытании. Из графиков следует, что значения среднеквадратичных ускорений во всех точках с уменьшением коэффициента 8 увеличиваются, при этом величина среднеквадратичных ускорений колебаний рамы над передним мостом сильно изменяется при е < 0,9, а величина продольно-угловых колебаний сильно изменяется во всем диапазоне значений е. Аналогичные кривые для трехосного автомобиля показаны на рис. 22, б. Рис. 22. Зависимость среднеквадратичных значений ускорений колебаний автомобиля от коэффициента распределения подрессоренной массы Для оценки влияния отдельных компоновочных параметров на величину коэффициента е и определения условий, которым должна удовлетворять компоновка автомобиля с точки зрения 0,6, е 0,8 0,7 0,6,
Рис. 23. Зависимость коэффициента распределения подрессоренной массы двухосного автомобиля от колесной базы, отношения передней и задней осевых нагрузок и размера I хорошей плавности хода, рассмотрим влияние изменения следу-ющих компоновочных параметров на изменение величины коэффициента е: колесной базы L, распределения полной массы автомобиля по осям (Gi и Ga), длины платформы L„ и расстояния /к от 94 передней оси до задней стенки кабины. При этом за основу примем автомобиль с максимальной допустимой полной массой для двухосных автомобилей 16 т. Так как кабина в производстве является самым консервативным узлом, влияние размера /к рассмотрим в последнюю очередь, полагая в остальных случаях этот размер неизменяемым. Далее, во всех случаях предполагаем, что зазор Д между передним бортом платформы и задней стенкой кабины постоянный и минимально необходимый. При заданной полной массе автомобиля 16 т и постоянной кабине изменение колесной базы неизбежно приводит к изменению длины платформы Ln. оа.% Рис. 24. Зависимость среднеквадратичных значений вертикальных ускорений колебаний рамы в точке, удаленной от центра тяжести подрессоренной массы на расстояние /с, от значения е для двухосного бортового автомобиля полной массой 15 т и колесной базой L — 3,85 м при движении по булыжной дороге со скоростью 60 км/ч
При увеличении колесной базы L от 3,85 до 4,85 м длина платформы изменяется в пределах 4,57—-6,15 м и каждому конкретному размеру базы соответствует конкретный размер длины Ln, легко определяемый из условия, что положение центра тяжести автомобиля должно соответствовать осевым нагрузкам 6 и 10 т. Тогда не представляет трудностей произвести расчеты изменения коэффициента распределения подрессоренной массы в зависимости от изменения колесной базы, результаты которых представлены на рис. 23, а. Из графика видно, что при изменении базы в широких пределах величина е изме-няется незначительно. При исследовании влияния распределения нагрузки по осям предположим, что нагрузка G2, приходящаяся на задний мост, остается неизменной и равной Ют, а распределение (и полная масса автомобиля) изменяется за счет передней осевой нагрузки Glf изменяющейся в пределах 4,5—6 т. С точки зрения компоновки автомобиля такое изменение может происходить или за счет продвижения задней оси вперед при Ln = const, или за счет удлинения платформы при L = const. Результаты расчетов для обоих случаев представлены графиками (см. рис. 23, б), из которых видно, что в любом случае при возрастании грузоподъемности с увеличением передней осевой_нагрузки значения коэффициента е быстро уменьшаются, т. е. плавность хода ухудшается. Длина платформы Ln при заданной колесной базе и распределении нагрузки по осям определяется размером /к. С уменьшением этого размера длина платформы увеличивается. Так как момент инерции полезного груза /2 является функцией квадрата размера Ln, то сравнительно небольшое изменение /к заметно сказывается иа величине е. Результаты расчетов для автомобиля с полной массой 16 т показаны на рис. 23, в. Смещение задней стенки кабины вперед нельзя рассматривать отдельно от возможного смещения сиденья водителя и, следовательно, удаления сиденья водителя из зоны комфорта. На рис. 24 показаны кривые зависимости среднеквадратичных значений вертикальных ускорений 0а основания сиденья водителя от коэффициента 8 и относительного смещения сиденья, выраженного отношением расстояния /с от центра тяжести автомобиля до оси сиденья к расстоянию а от центра тяжести автомобиля до передней оси. Результаты даны в процентах, причем за 100% приняты среднеквадратичные значения ускорения колебаний основания сиденья, расположенного над осью автомобиля (/с = а), имеющего коэффициент распределения подрессоренной массы е = 1. На рис. 24 видно, в частности, что у автомобилей однотипных моделей, но оборудованных кабинами без спальных мест и кабинами со спальными местами, должны быть существенные различия в отношении интенсивности колебаний. У автомобилей с кабиной без спальных мест кабина укорочена и за счет этого увеличена длина платформы, следовательно, значительно увеличено значение коэффициента е по сравнению с автомобилем, имеющим кабину со спальными местами. В результате, при том же относительном положении сиденья у автомобилей с кабиной, имеющей спальные места, вибронагруженность рабочего места заметно выше.Этими обстоятельствами объясняется, почему магистральные автомобили, предназначенные для междугородных и международных перевозок, и, следовательно, оснащенные спальными местами, имеют, как правило, не только основную подвеску уменьшенной жесткости, но и тщательно отработанные системы вторичного подрес-соривания: подвеску кабины и подвеску сидения. ГЛАВА VI ОПРЕДЕЛЕНИЕ ОСНОВНЫХ ПАРАМЕТРОВ ДВИГАТЕЛЯ И ТРАНСМИССИИ ИССЛЕДОВАНИЕ ТЯГОВО СКОРОСТНЫХ ХАРАКТЕРИСТИК АВТОМОБИЛЯ На скорость движения автомобиля оказывают влияние тяговые и тормозные качества автомобиля, техническое состояние подвижного состава, интенсивность движения, шины, состояние и степень ровности покрытия дороги, продольный профиль и план дороги, квалификация водителя, метеорологические условия. Если отделить факторы, определяемые степенью совершенства дорожной сети и организации движения, то при прочих равных условиях скорость автомобиля ограничивается его тягово-скоростными свойствами или плавностью хода. Если же не рассматривать влияние плавности хода, то получим, что средняя техническая скорость автомобиля зависит от мощностных показателей двигателя и параметров трансмиссии. Следует отметить, что всякий опытный образец изделия, выполненный в металле, будучи прогрессивным по отношению к предшествующему изделию, все же содержит элементы консерватизма, и вносить изменения в конструкцию при уже изготовленном образце намного труднее, чем делать это своевременно в соответствующей проектной документации. Следовательно, необходимы такие расчетные методы, которые позволили бы давать оценку эксплуатационных качеств автомобиля, с тем чтобы уже на стадии проектирования можно было выбирать оптимальные параметры двигателя и трансмиссии. Сложность выбора критерия оценки эксплуатационных качеств заключается также в том, что в большинстве случаев при изменении того или иного параметра автомобиля (мощности, передаточных чисёл трансмиссии и т. п.) изменяются показатели тягово-скоростных качеств и одновременно топливной экономичности, причем очень часто, если один из них улучшается, то другой ухудшается, и наоборот. В связи с возможностью использования ЭЦВМ, наиболее целесообразным методом исследования тягово-скоростных свойств автомобиля при движении по дороге с нерегулярным макропро-филем является метод непосредственного математического моделирования. 4 М. С. Высоцкий н др.    97 Прежде чем приступить к изложению самого метода, рассмотрим уравнение мощностного баланса автомобили: NeiiiiT = /V3iiT ^ Лк = Nw -f N, 4- М, 4- Nh где Ne — паспортная мощность двигателя; ц — КПД, учитывающий потери мощности на привод вспомогательных агрегатов двигателя и вызванные установкой двигателя на автомобиле; Nb — эффективная мощность двигателя; riT — КПД трансмиссии; /V,. — мощность, подведенная к ведущим колесам автомобиля; Nw, Nfy Na — мощности, затрачиваемые на преодоление сопротивления воздуха, качению и подъема; N j — запас мощности, который может быть затрачен на разгон автомобиля. Если раскрыть отдельные члены, то получим уравнение мощностного баланса в следующем виде: где k — коэффициент сопротивления воздуха; F — лобовая площадь автомобиля, м2; Va— скорость автомобиля, км/ч; / — коэффициент сопротивления качению; Ga — вес автомобиля, кге; а — продольный угол наклона дороги; б — коэффициент учета вращающихся масс. Рассмотрим отдельные составляющие уравнения (11). Паспортная мощность двигателя Ne в л. с. определяется во время стендовых испытаний, однако методики испытаний, регламентированные стандартами разных стран, различаются по объему испытаний, комплектности двигателя, формуле приведения к нормальным атмосферным условиям, параметрам нормальных атмосферных условий и т. п. В результате один и тот же двигатель имеет различные мощности в зависимости от того, по какому стандарту проводились ее измерения. К сожалению, невозможно составить аналитической зависимости между значениями мощности, полученными по различным стандартам, так как мощность, отбираемая комплектующими агрегатами, не только у различных двигателей, но и у одного и того же двигателя в различных комплектностях может быть различной. Однако статистическая обработка данных по большому количеству двигателей дала возможность установить корреляционные уравнения связи значений мощностей по различным стандартам и рекомендовать для системы ГОСТа следующие формулы пересчета значений максимальной мощности дизелей, полученных по зарубежным стандартам: Л^ГОСТ = ^sae(CIIIA) = 1 ,03jVj1S (Япония) = = 1,06/VBS (Англия) = 1,08din (ФРГ). Этими выражениями можно пользоваться при отсутствии других данных о двигателе. Если же есть возможность провести испытания, то необходимо пользоваться результатами испытаний, так 98 как различные двигатели могут иметь индивидуальные особенности, вызывающие отклонения от статистических данных. На снижение эффективной мощности двигателя влияет также и организация впускного тракта, в частности место расположения воздушного фильтра и заборной трубы при установке двигателя на автомобиль. На рис. 25 показаны возможные варианты организации впускного тракта: А — воздухоочиститель в развале блока цилиндров, забор воздуха из подкапотного пространства; Б — воздухоочиститель вынесен назад, забор воздуха из пространства за кабиной; В — воздухоочиститель и забор воздуха вынесены вперед. Результаты испытаний показали, что при выносе воздухоочистителя и забора воздуха из подкапотного пространства потери максимальной мощности ? двигателя^ снижаются с 5,5 до 1,8% у варианта ГБ и до 2,6% у варианта В. Li
4- 4- -I- -h
Большое влияние на снижение эффективной мощности двигателя оказывают не только комплектующие агрегаты, но и сама установка двигателя на автомобиль. На рис. 26 показаны скоростные характеристики двигателя ЯМЭ-236, определенные по ГОСТ 16846—71 (кривые 1). Затем были дополнительно установлены вентилятор, компрессор пневматической системы с регулятором давления, подключенной к ресиверу, в котором поддерживалось давление 9 кгс/см2, насос гидроусилителя рулевого управления, загруженный максимальным рабочим давлением :80 1 кгс/см2, и -система выпуска с глушителем. Скоростные характеристики двигателя в такой комплектности представлены кривыми 2. Рис. 25. Варианты организации впускного тракта двигателя
После этого на стенде были смоделированы условия работы двигателя, установленного в моторном отсеке под кабиной автомобиля, и построены скоростные характеристики двигателя (кривые 3). Как видно из рис. 26, фактическая максимальная мощность, которая может быть использована в данном случае для работы автомобиля, на 22 л. с., или на 12%, меньше паспортной, а расход топлива — на 13 г/л. с. ч., или на 8%, выше. Суммарные потери мощности двигателя на привод вспомогательных агрегатов и вызванные установкой двигателя на автомобиле можно учесть одним коэффициентом т], с помощью которого осуществляют переход от мощности по ГОСТ к эффективной мощности на выходном валу двигателя. Как следует из результатов испытаний двигателей семейства ЯМЗ с мощностью в пределах 180—320 л. с., можно принять ц = 0,88 0,92. Большие значения г| соответствуют двигателю большей мощности. Мощность, затрачиваемая на преодоление сопротивления воздуха, пропорциональна третьей степени скорости движения. Это обстоятельство имеет особое значение для магистральных автомобилей в связи с ростом средних скоростей движения, а также в связи с распространением перевозок в контейнерах, фургонах, под тентом ит. п., увеличивающих лобовую площадь автомобиля. Единственно возможным путем уменьшения сопротивления воздуха является уменьшение коэффициента сопротивления воздуха /г, величина которого зависит от внешних форм автомобиля. 900 то то то поо то п^/мин Рис. 26. Скоростные характеристики двигателя Я M3-236
На рис. 27, а показано полученное экспериментально распределение затрат тягового усилия Р на ведущих колесах автопоезда в составе двухосного седельного тягача с двухосным полуприцепом: 4 — на преодоление сопротивления в шинах; 3—в трансмиссии; 1 — на трение от крутящего момента и 2 на сопротивление воздуха в зависимости от скорости движения Va. Как видно из графиков, уже при скорости 60 км/ч на преодоление сопротивления воздуха затрачивается 30% тягового усилия, а при скорости 90 км/ч эта доля возрастает почти до 50%. Уменьшение коэффициента сопротивления воздуха влечет за собой как увеличение средней скорости движения, так и уменьшение расхода топлива. На рис. 27, б показаны расчетные зависимости средних скоростей Vcp и расхода топлива QCp °т коэффициента сопротивления воздуха k при движении автопоезда по дорогам с реальным профилем, степень пересеченности которого характеризуется максимальным подъемом а дороги. Как видно из графиков, различие в средней скорости с ростом пересеченности дороги несколько уменьшается, а различие в расходе топлива остается практически неизменным. Мощность, затрачиваемая на преодоление сопротивления воздуха, при движении автомобиля может в значительной степени меняться в зависимости от силы и направления ветра. На рис. 28 приведена номограмма для определения затрат мощности на преодоление сопротивления воздуха в зависимости от скорости автомобиля и скорости встречного ветра Vu. По номограмме 100 можно определить, например, что при возрастании скорости движения автомобиля с 70 до 90 км/ч затрачиваемая на преодоление сопротивления воздуха мощность возрастает на 38 л. с. при нулевой скорости ветра и на 54 л. с. при скорости встречного ветра 15 км/ч. При скорости движения автомобиля 80 км/ч затрачива- -Е===Ь J3 0° > ]еТ:
"г----
Р, К2С 600 № 80 У а, км/ч йСр,лна 700км 7 Я, % 0
V/б' 77'
18
Сечение 2* fvriXs "4*1© Сечение 2 V92122%- жп Рис. 27. Влияние различных параметров на тягово-экономические показатели и эпюры давления воздуха у двухосного автомобиля фургона
20Ц
12
емая на сопротивление воздуха мощность составит 34 л. с. при попутном ветре со скоростью 10 км/ч и 74 л. с. (т. е. на 40 л. с. больше) при встречном ветре той же скорости. Номограмма построена и примеры даны для автомобиля с фактором обтекаемости kF = 0,35. Для того чтобы номограммой можно было пользоваться и при других значениях kF, слева построена вспомогательная номограмма. Коэффициент сопротивления воздуха k и фактор обтекаемости kF в значительной степени зависят от типа автомобиля и состава автопоезда. В табл. 10 приведены результаты испытаний масштабных моделей автомобилей (1 : 10) в аэродинамической трубе, проведенные под руководством .проф. Михайловского Е. В. Как видно из этих данных, несмотря на то, что площадь поперечного сечения автомобиля с кузовом и фургоном больше, чем у автомобиля с бортовой платформой, фактор обтекаемости kF у него меньше, так как у первого значительно меньше коэффи- I'nc. 28. Номограммы для определения затрат мощности па сопротивление воздуха, в зависимости от скорости автомобиля Va и скорости встречного ветра V циент к. Прицеп увеличивает коэффициент к приблизительно на 30% вне зависимости от того, бортовой ли это автопоезд или фургон. У седельного автопоезда коэффициент k сопротивления воздуха примерно на 10% больше, чем у одиночного автомобиля. В основном это объясняется увеличенным зазором между задней стенкой кабины и передним бортом полуприцепа. Таблица 10 Автомобиль (автопоезд) Коэффициент обтекаемости k Фактор обтекаемости kF Автомобиль с колесной формулой с кузовом-фургоном ...... с открытой бортовой платформой с кузовом-фургоном и двухос ным прицепом-фургоном . . . с бортовой платформой и двух осным бортовым прицепом . . Седельный тягач с двухосным полу- прицепом-фургоном с колесной фор мулой: 4X2............. 6X4............. Пути уменьшения коэффициента сопротивления воздуха могут быть различными. В первую очередь, это улучшение элементов формы автомобиля. Так, например, известно, что при скруглении углов иа переходе от лобовой плоскости фургона или полуприцепа к верхней и боковым плоскостям сопротивление воздуха уменьшается. Оптимальным считается радиус скругления 200 мм. В результате испытаний моделей автомобилей в аэродинамической трубе было выявлено, что наиболее благоприятный угол наклона лобового стекла составляет 70°. Увеличение радиуса перехода от передней панели кабины и панели двери к панели крыши кабины от нуля до 30 мм вызывает уменьшение лобового сопротивления до 13%, увеличение выпуклости передней панели приводит к уменьшению лобового сопротивления, введение наружного зеркала увеличивает сопротивление до 4%. У фургона с крышей и боковыми стенками из мягкого материала коэффициент сопротивления воздуха больше, чем у жесткой конструкции. Это явление можно объяснить с помощью эпюр распределения давления при угле набегания воздушного потока (3 = 0 (см. рис. 27, в). Отрицательное давление вдоль крыши и боковых стенок фургона вызывает выпучивание податливого материала, что равносильно увеличению площади поперечного сечения автомобиля. Совершенствуя форму кабины, необходимо иметь в виду, что более обтекаемая кабина, обеспечивающая бортовому автомобилю меньший коэффициент сопротивления воздуха, на автомобиле с кузовом-фургоном может привести к худшим результатам. Это вызывается тем, что у автомобиля с кузовом-фургоном передняя стенка кузова выступает над крышей кабины и более обтекаемая кабина направляет увеличенный поток воздуха на переднюю стенку кузова, в результате чего ухудшается общая обтекаемость. Второй путь уменьшения коэффициента сопротивления воздуха заключается в применении специальных аэродинамических приспособлений, улучшающих обтекание автопоезда воздухом. Если рассмотреть картину обтекаемости седельного автопоезда, то увидим, что воздух, обтекающий кабину тягача, набегает на переднюю стенку полуприцепа, на кромках которой поток отрывается, что приводит к увеличению среднего давления, действующего на переднюю стенку, и, следовательно, к увеличению силы сопротивления воздуха. В неподвижном воздухе, а также при наличии ьстречиого или попутного ветра, поток воздуха, набегающий иа переднюю стенку полуприцепа, разделяется на две части (рис. 29, а), из которых одна обтекает крышу и верхнюю часть боковых поверхностей полуприцепа, а другая часть движется вниз по зазору и обтекает днище и нижние боковые поверхности полуприцепа. Если направление ветра не совпадает с направлением движения автопоезда, то перпендикулярная к продольной оси автопоезда составляющая ветра вызывает горизонтальную составляющую потока на передней стенке полуприцепа, которая значительно увеличивает отрыв на подветренной кромке передней стенки полуприцепа (рис. 29, б). Поскольку типичные углы обтекания автомобиля воздушным потоком лежат в пределах от 0 до 17° к его продольной оси, то в идеальном виде дополнительные аэродинамические приспособления можно представить себе в виде обтекателя /, устанавливаемого на крыше тягача, и гибкой оболочки 2У закрывающей зазор между тягачом и полуприцепом (рис. 29, в). У подавляющего большинства магистральных автопоездов кабина расположена над передним мостом и ширина ее почти оо on а)
гг
Рис. 29. Картина обтекаиия седельного тягача и аэродинамические приспособления, улучшающие обтекание автопоезда воздухом такая же, как и у полуприцепа, поэтому значительная часть передней стенки полуприцепа, расположенная ниже уровня крыши кабины, защищается от набегающего потока воздуха. В результате на переднюю стенку полуприцепа непосредственно набегает относительно небольшая часть потока воздуха. Основная часть набегающего потока образуется за счет воздуха, обтекающего крышу кабины. Следовательно, при установке обтекателя только на крыше кабины можно сделать обтекание значительной части передней стенки полуприцепа гладким и устранить или значительно уменьшить поток, отрывающийся от передних кромок, а также поток воздуха, перемещающийся в зазоре сверху вниз, вследствие чего значительно уменьшается сила сопротивления воздуха. Приведенные соображения хорошо иллюстрируются результатами испытаний масштабных моделей в аэродинамической трубе. С увеличением угла |5 набегания воздушного потока величина коэффициента к сопротивления воздуха для автомобиля с кузовом-фургоном возрастает (рис. 30, а). На рис. 30, б показано относительное влияние установки аэродинамических приспособлений на фактор обтекаемости автомобиля с кузовом-фургоном по сравнению с фактором обтекаемости автомобиля без таких приспособлений. Как видно из рисунка, 104 наибольший эффект дает применение обтекателя на крыше кабины при одновременной герметизации зазора между кабиной и передней стенкой кузова, однако пользу может принести просто установка обтекателя или даже отклонителя потока (дефлектора). Это подтверждается дорожными испытаниями, в ходе которых испытывались автомобили без дополнительных устройств, автомобиль с обтекателем и оболочкой для герметизации зазора и автомобиль с отклонителем. При дорожных испытаниях автомобиль, снабженный обтекателем и оболочкой, расходовал иа 12% Аэродинамическое приспособление меньше топлива, а автомобиль с отклонителем — на 6% меньше топлива по сравнению с контрольным автомобилем без приспособлений. Следует учесть, что при больших скоростях движения почти половина расхода топлива затрачивается на преодоление аэродинамических сопротивлений, поэтому процентное снижение коэффициента сопротивления воздуха должно быть приблизительно в 2 раза больше соответствующего процентного снижения расхода топлива. Рис. 30. Влияние угла (3 набегания воздушного потока^на величину коэффициента сопротивления воздуха к и влияние аэродинамических приспособлений на фактор обтекаемости kF автомобиля с кузовом-фургоном
Мощность, затрачиваемая на преодоление сопротивления качению, в большинстве случаев принимается пропорциональной коэффициенту сопротивления качению шин и скорости движения. Если мощность, затрачиваемая на преодоление сопротивления воздуха и являющаяся функцией третьей степени скорости движения, играет существенную роль на высоких скоростях движения, то мощность, затрачиваемая на преодоление сопротивления качению, имеет значение на всем диапазоне возможных скоростей, и только на максимальных скоростях эти две составляющие становятся примерно равными. На рис. 31 показаны расчетные кривые влияния коэффициента f на средние скорость и расход топлива автопоезда полной массой 41 т при движении по дорогам, имеющим участки с максимальным продольным уклоном а — 3; 5 и 8%. Из графиков следует, что наибольшее относительное влияние оказывает изменение коэффициента f при движении автомобиля по дороге с наименьшей степенью пересеченности продольного профиля, т. е. при а < 3%. В этом случае при увеличении коэффициента сопротивления качению с 0,01 до 0,02 средняя скорость уменьшается на 17%, и расход топлива возрастает на 56%. На дороге с максимальными подъемами до 8% средняя скорость уменьшается на 13%, и расход топлива увеличивается на 43%. Рис. 31. Влияние коэффициента сопротивления качеишо f на средние скорость I' и расход топлива QCp Qcp л на 100 т 0,0! С\С2    0,GJ f
Рис. 32. Зависимость коэффициента f сопротивления качению от скорости для I шин трех моделей одного разгера Значения коэффициента сопротивления качению шин могут значительно различаться даже для шин одинакового размера в зависимости от особенностей конструкции и примененных материалов. На рис. 32 показана зависимость коэффициента сопротивления качению от скорости Уср для шин размером 320—508 трех моделей при движении автомобиля по асфальтобетонной дороге высокого качества. Как видно, значения коэффициента { могут расходиться в 2 раза и более. Соответственно будут различаться и эксплуатационные показатели автомобилей, оснащенных такими шинами. В табл. 11 приведены средние скорости и расходы топлива автопоезда полной массой 27 т и удельной мощностью 7,5 л. с/т при движении по дороге в малохолмистой и холмистой местности, в зависимости от установленных на нем шин, значения коэффициента сопротивления качению которых приведены на рис. 32. Однако коэффициент f можно называть коэффициентом сопротивления качению шин и, следовательно, считать величиной, зависящей только от свойств шипы, лишь условно. Действительно, рассмотрим, например, установившееся движение автомобиля на горизонтальной дороге с разной степенью юу Таблица 11 Параметры Параметры Средняя скорость, км/ч, на маршруте: малохолмистом холмистом . . Средний расход топлива, л на 100 км, на маршруте: малохолмистом холмистом . . ровности. В этом случае, по смыслу уравнения (11) мощность всех потерь, кроме мощности, затрачиваемой на преодоление сопротивления воздуха, выражают через коэффициент сопротивления качению. При этом в литературе исследователи дают различные выражения функциональной зависимости коэффициента / от скорости движения автомобиля Уа: 1)    / = f0 = const (Г. В. Зимелев, Я. Таборек, Д. Г. Гапоян, Р. Бюссиен, В. И. Кнороз, Д. П. Великанов); 2)    / = /о + \iSVlGttiGa (А. К. Бируля, Д. П. Великанов); 3)    f = 0,035cBf04\Va (Г. А. Крестовников); 4)    1000/ = 5,1 -5.5-0,018G/p + 8,5 0.006G/100/? (t>a/3,6)2 (А. Янте), где /0 — номинальный коэффициент сопротивления качению; ц — коэффициент, учитывающий конструктивные особенности автомобилей; G — вес, приходящийся на одно колесо, кге; GH — вес не-подрессорениых частей автомобиля, кге; Ga — полный вес автомобиля, кге; S — коэффициент ровности дороги по толчкомеру, см/км; Уа — скорость движения автомобиля, км/ч; св — безразмерная поправка выбега по скорости; t) — КПД силовой передачи; р — внутреннее давление в шинах, кгс/см2. На рис. 33, а показаны подсчитанные по приведенным формулам 1—4 кривые f = f (t>a) для грузового автомобиля полной массой 15 т, движущегося по асфальтовой (пунктирные линии) и булыжной (сплошные линии) дороге. Значения коэффициентов, входящих в выражение для f, взяты в соответствии с рекомендация?^! авторов. Иа рис. 33, б показаны соответствующие мощности. Из рис. 33, а н б видно, что рекомендации различных авторов по выбору коэффициента / весьма разнообразны. В рассматриваемом случае эти различия приводят к разнице крайних значений затрачиваемой мощности при скорости 90 км/ч до 25 л. с. на асфальтовой дороге и до 30 л. с. по булыжной дороге. Такая разница заметно скажется при оценке эксплуатационных свойств автомобиля, поэтому рассмотрим подробнее составляющие мощности Nf. Эта мощность обусловлена следующими потерями: гистерезисными в материале шины; внутренними и внешними вентиляционными; на трение при проскальзывании элементов шины в контакте с дорогой; гистерезисными в материале шины при колебаниях, возбуждаемых неровностями дороги; в диссипативных элементах систем гюдрессоривания и трансмиссии автомобиля. Из перечисленного следует, что коэффициент / сопротивления качению является характеристикой не только шины, но и автомобиля в целом. Этим объясняется также различие в сопротивлении Рис. 33. Зависимость коэффициента сопротивления качению f и соответствующей мощности потерь N j от скорости V а, подсчитанная по различным формулам Nf,n.c 80
О
80Уа,км/ч 20 40
— —— чг3 Ц 3 {S' У /'2 80 vа, км/ч качению шин на недеформируемых дорогах различной степени ровности. Таким образом, следует различать понятия «сопротивление качению шины» и «сопротивление качению автомобиля». Первое определяет свойство самой шины и обусловлено первыми тремя из перечисленных выше факторов, а второе — совокупностью всех перечисленных факторов и зависит, кроме того, от колебательных параметров автомобиля и микропрофиля дорог. Отсюда следует, что сопротивление качению разных автомобилей на одних и тех же шинах может различаться так же, как и сопротивление качению одного и того же автомобиля, снабженного шинами разных моделей. В этом заключается одна из причин разнообразия рекомендуемых значений коэффициента /. Шина, как элемент колебательной системы, характеризуется двумя параметрами — жесткостью сш и коэффициентом амортизации km. Для определения этих параметров были проведены эксперименты, показавшие, что значения сш и лш могут изменяться для шин разных моделей одинакового размера в широких пре-108 делах. Тем самым созданы определенные предпосылки для выбора шин, обладающих наилучшими качествами. В связи с этим возникает вопрос, насколько влияют параметры шин на расход мощности Nf и каково должно быть сочетание этих параметров, обеспечивающее наименьшие затраты мощности. Поскольку, однако, характеристики шин влияют и на плавность хода, то одновременно необходимо рассмотреть вопрос о влиянии величин сш и km на показатель плавности хода, в качестве которого в данном случае принято среднеквадратичное значение вертикальных ускорении колебаний 0а подрессоренной массы автомобиля в месте крепления сиденья. у=70 км/я JV Рис. 34. Зависимость мощности г.отерь Nj(j. с.) и среднеквадратичного значения ускорений колебаний 0а (м/с2) от жесткости и коэффициента амортизации шин Для магистральных автомобилей применяют преимущественно шины размером 11,00—20 и 12,00—20. Для этих шин предельные значения жесткости различаются в 2 раза, а предельные значения коэффициента амортизации в 3,7 раза, причем меньшие значения соответствуют шинам с радиальным расположением нитей корда. Взяв по два крайних и по одному среднему значению, получим девять вариантов сочетаний параметров шин. Результаты расчетов для двухосного автомобиля грузоподъемностью 15 т, движущегося по булыжной дороге со скоростью 50 и 70 км/ч, показаны на рис. 34, а и б. Из этих графиков видно, что при скорости 70 км/ч как жесткость сш, так и коэффициент кш оказывают значительное влияние на величину мощности Nf (рис. 34, б) и ускорений колебаний 0а (рис. 34, а). Крайние значения Nf различаются в 1,7 раза, а крайние значения 0а — в 1,4 раза. С увеличением величины ст затраты мощности и ускорения колебаний возрастают, а с увеличением величины km затраты мощности также возрастают, однако ускорения колебаний уменьшаются. При уменьшении скорости до 50 км/ч заметное влияние жесткости сш на затраты мощности наблюдается при малых значениях km, сама же величина km на мощность Nf влияет незначительно. Влияние величин сш и 1гш на ускорения колебаний при скорости 50 км/ч имеет такой же характер, как и при скорости 70 км/ч. Из анализа графиков рис. 34, а и б следует, что как в отношении тяговой динамики и расхода топлива, так и в отношении плавности хода желательно иметь малые значения жесткости шин. Для коэффициента амортизации шин нельзя дать такую однозначную рекомендацию, так как ответ зависит от того, какому показателю автомобиля отдается предпочтение — уменьшению расхода топлива или улучшению плавности хода, и любое решение будет в этом случае компромиссным. Сформулируем задачу математического моделирования движения автомобиля по дороге с нерегулярным макропрофилем следующим образом. Продольный профиль заданной дороги аппроксимирован кусочно-линейной функцией, координаты экстремумов которой заданы. От начальной до конечной точки дороги движется автомобиль, все параметры которого заданы. Требуется определить среднюю скорость движения и расход топлива, если автомобиль все время развивает максимально возможную для него скорость. При этом накладываются следующие ограничения: развиваемая скорость не должна превышать максимально допустимую; при движении автомобиля на горизонтальной дороге и на подъеме максимально допустимая скорость назначается, иапример, в соответствии с действующими правилами дорожного движения; при движении автомобиля на спуске максимально допустимая скорость определяется условиями безопасности движения по специальному алгоритму (см. ниже); частота вращения двигателя должна находиться в заданном интервале; передачи переключают в строгой последовательности, за исключением переключения при движении на крутой подъем, где последовательность переключаемых передач определяется по специальному алгоритму (см. ниже); процесс переключения передач занимает определенное время, в течение которого автомобиль движется накатом; на дороге иных препятствий, кроме сопротивления движению, не имеется, отсутствуют также ограничения по устойчивости при движении на повороте. Таким образом, постановкой задачи предполагается выявление потенциальных возможностей автомобиля при его эксплуатации на магистральных дорогах. Степень реализации этих потенциальных возможностей определяется степенью совершенства дорожной сети и организации движения, а также квалификацией водителя. Учитывая результаты вышеприведенного анализа отдельных составляющих уравнения мощностного баланса автомобиля (11), примем для математического описания процесса движения автомобиля следующие зависимости, но Эффективная мощность двигателя N3 = axti3 + а2п2 + аъп-Коэффициент сопротивления качению автомобиля f-fc + W + k 2У2, где fc — коэффициент сопротивления качению при скорости, близкой к нулю; V — скорость автомобиля; кл, k2 — коэффициент пропорциональности. Секундный расход топлива ge = bjii3 + Ь.л2 + bsti. Используя эти зависимости и известные в теории автомобиля соотношения, получаем систему дифференциальных уравнений движения автомобиля dsfdt = V cos a; dV/dt = ci (0V2 + ci a)V -f c3 (o, в которой коэффициенты ci(o> ^2(о» 6’з(о при фиксированном i, означающем номер включенной передачи в трансмиссии, постоянны и выражаются через основные параметры автомобиля и условия движения следующим образом: ‘) G
1    6(0 \ Gn2tiK gcos а /716,2-302а1и3г|,„
б<о = l+7^-(S^K-/e«2), ОЛк
где б(,-) — коэффициент учета вращающихся масс:
и — передаточное число трансмиссии на i-й передаче в коробке передач; 2/к — сумма моментов инерции колес; 1е — момент инерции вращающихся частей двигателя. Величина 2'к зависит от колесной формулы автомобиля и определяется из выражения S/к-/к (^вм Т" ^вд)» где /к — момент инерции колеса в сборе с шиной и тормозным барабаном; /гвм и пая — число колес соответственно ведомых и ведущих; d — коэффициент, учитывающий схему ведущего моста. При наличии бортовой передачи d — 1,1, в противном случае d = 1,0. Система дифференциальных уравнений движения автомобиля решается на ЭЦВМ ЕС-1020 методом численного интегрирования Рунге — Кутта, шаг интегрирования — 1 с. Наблюдениями было установлено, что на дорогах со спусками крутизной более 3,5% водители ограничивают скорость движения автомобиля, руководствуясь соображениями безопасности, и чем круче спуск, тем меньше скорость движения. Поэтому программой предусматривается ограничение скорости на затяжных и крутых спусках. В основу при этом положена построенная по результатам экспериментов кривая зависимости скорости движения от крутизны спуска, показанная на рис. 35. Эта кривая достаточно хорошо описывается уравнением гиперболы Уср,м/Ч 60 12 П<Х,% Рис. 35. Зависимость средней скорости движения УСр автомобиля от крутизны а спуска
где Vcp — скорость, ограниченная при движении на спуске; а — крутизна спуска; а, 6, с — константы. Условия переключения передач формируются в зависимости от наличия запаса мощности при переходе на высшую передачу и от падения скорости в процессе переключения. Последнее обстоятельство может при моделировании движения на крутой подъем привести к переключению на низшие передачи через одну. В качестве типовой магистральной дороги принят участок шоссе Минск — Москва протяженностью 64 км. Если необходимо ужесточить дорожные условия, например приблизиться к условиям холмистой или горной местности, тогда координаты экстремумов исходного продольного профиля умножают на соответствующие коэффициенты, обеспечивающие требуемые предельные углы подъемов. Таким образом, исходный профиль дороги соответствует в точности реальной дороге, лежащей в малохолмистой местности. Для дорог же в холмистой или горной местности принимается некоторый приближенный профиль, при этом сложность профиля характеризуется показателем пересеченности профиля по выражению, предложенному А. Ф. Нефедовым: f — dcn -f- dn f 1 + +
ср. СП
"b dru ср. СП
&cp.СП где / — коэффициент сопротивления качению; d'cn — математическое ожидание угла спуска в диапазоне от 0 до /; d'cn — математическое ожидание угла спуска в диапазоне / и более; dn — математическое ожидание угла подъема; /ср.п и аср.п — средние длина и угол подъема; /ср. сп и аср. сг.— средние длина и угол спуска a, b, су d — константы. Профиль дороги с максимальными углами подъемов 3%, характерными для дороги в равнинной и слабохолмистой местности, имеет показатель пересеченности П = 14,1. Профили дорог с максимальными углами подъема 5 и 8%, представляющими дорогу соответственно в холмистой и горной местностях, имеют величины Я, равные 18,6 и 26,6. Такой подход вынужденный, так как отсутствуют достаточно полные статистические данные о параметрах профилей дорог в масштабе страны. Выборочная проверка показала, что искусственно созданные для расчетов профили дорог достаточно хорошо приближаются к реальным. При использовании программ проводят серии расчетов с последовательно изменяющейся величиной одного из представляющих интерес параметров. В результате получают для каждого варианта среднюю скорость и расход топлива при движении по данной дороге. Тогда, построив соответствующий график, можно судить об эксплуатационных качествах (производительности и экономичности) автомобиля, движущегося по данной дороге при изменении данного параметра. Если дополнительно сделать несколько серий таких расчетов для разных высот, то определим влияние на производительность и экономичность того или иного параметра во всем разнообразии дорожных условий. Ниже сравнены результаты экспериментального заезда автопоезда и расчета (в скобках) по приведенной выше программе. Средняя скорость, км/ч ............ 63,24 (63,69) Средний расход топлива, л на 100 км ..... 48,85 (52,95) ВЫБОР ОПТИМАЛЬНОЙ УДЕЛЬНОЙ МОЩНОСТИ Правильность выбора мощности двигателя и передаточных чисел трансмиссии грузовых автомобилей определяется производительностью в эксплуатации и соответствующими приведенными народнохозяйственными затратами на осуществление в заданный срок определенного объема перевозок. Недостаточная или избыточная мощность двигателя, как и занижение или завышение передаточных чисел, могут привести к большим потерям в народном хозяйстве. Увеличение мощности двигателя приводит к возрастанию средних скоростей движения и, следовательно, к увеличению производительности и уменьшению парка автомобилей, потребного для выполнения заданного объема перевозок. Немаловажным фактором является также улучшение динамики при выполнении, например, обгонов, что прн-водит к повышению как средней скорости, так и безопасности. Все это обеспечивает снижение народнохозяйственных затрат. Однако при увеличении мощности двигателя увеличиваются его размеры, масса и стоимость, т. е. возрастает стоимость автомобиля. Возможно также увеличение расхода топлива и масла. Эти факторы вызывают увеличение народнохозяйственных затрат. Таким образом, кривая зависимости народнохозяйственных затрат от мощности двигателя определяется влиянием двух групп противоположно действующих факторов и должна иметь минимум, которому и будет соответствовать интервал наивыгоднейшей мощности двигателя. Условия эксплуатации оказывают влияние не только на абсолютное значение получаемых средних скоростей, расходов топлива и народнохозяйственных затрат, но и на расположение минимума упомянутой кривой. Исходя из этого, следует, что для данного грузового автомобиля (автопоезда) не всегда можно подобрать двигатель одной определенной мощности, который оказался бы наивыгоднейшим в любых условиях. Часто необходимо иметь ассортимент двигателей и рекомендовать какой-либо один из них для определенного комплекса условий эксплуатации. Сказанное тем более относится к семейству автомобилей и автопоездов с различной полной массой. Решая вопрос о выборе мощности двигателей перспективных автомобилей, необходимо учитывать строительство в перспективе новых магистралей, рассчитанных на более интенсивное движение с большими скоростями, реконструкцию существующих дорог, списание устаревших в скоростном отношении грузовых автомобилей и образование более однородных транспортных потоков. При выборе скоростных и мощностных показателей необходимо учитывать также быстрое развитие международных перевозок грузов, существующие или вводимые в отдельных зарубежных странах ограничения минимальной удельной мощности, максимальных и минимальных скоростей движения автопоездов и состояние дорожной сети, допускающее во многих странах безопасное движение автопоездов с максимальными скоростями более 80 км/ч уже в настоящее время. Проводя исследования по вопросу выбора оптимальной мощности, удобнее оперировать не ее абсолютным значением, а понятием «удельная мощность», т. е. отношением мощности двигателя к полной массе автомобиля или автопоезда. Хотя удельная мощность Nуд только приблизительно соответствует скоростным и экономическим показателям автомобиля, тем не менее использование такого удельного показателя дает возможность распространять результаты исследований одного или нескольких автомобилей на целую группу (типоразмер) автомобилей, обладающих определенными признаками общности. Влиянию удельной мощности на основные эксплуатационные показатели посвящено большое число исследований. Были проведены сравнительные испытания двух автопоездов мод. 190NT26 и 190N33 фирмы УНИК полной массой 38 т. Оба автопоезда оборудованы двигателями концерна Фиат с очень высокой приспособляемостью по частоте вращения и моменту. Испытания проводились по дорогам Франции на трассе длиной 451 км. Результаты испытаний приведены ниже. Модель автопоезда....................190NT26    190N33 Мощность двигателя, л. с..............260    330 Удельная мощность УУуд, л. с./т ....    6,85    8,7 Число ступеней коробки передач ...    8    13 Средняя скорость, км/ч................59,08    60,81 Средний расход топлива, л на 100 км    46,2    45,5 Из этих результатов следует, что у автопоезда с большей удельной мощностью средняя скорость выше, а расход топлива меньше. Рис. 36. Влияние удельной мощности ЛГуд на средние скорость Vcp и расход <?ср и на коэффициент использования энергозатрат Сравнительные испытания двух автопоездов мод. 1626 и 1632 фирмы Мерседес-Бенц полной массой 38 т на трассе длиной 800 км дали иные результаты по расходу топлива, приводимые ниже. Модель автопоезда..........................1626    1632 Мощность двигателя, л. с....................260    320 Удельная мощность Л\,д, л. с./т..............6,85    8,4 Число ступеней коробки передач ...... 12    8 Средняя скорость, км/ч......................54,7    58,3 Средний расход топлива, л на 100 км ... .    43,1    46,8 Таким образом, по этим результатам испытаний, у автопоезда с большей удельной мощностью средняя скорость выше, но расход топлива также больше. На рис. 36, а показаны результаты статистической обработки данных эксплуатационных испытаний автопоездов 31 модели полной массой около 38 т, проведенных в ФРГ и во Франции за период с 1968 по 1976 г. Как видно из графиков, с ростом удельной мощности Л^уд заметно увеличивается средняя скорость Vcp при незначительном возрастании расхода топлива Qcp. В материалах международного семинара по автомобильному транспорту сообщается, что оптимальная удельная мощность в отношении обеспечения необходимой средней эксплуатационной скорости равна предположительно 8 л. с./т. В работе А. А. Токарева на основании анализа комплексного энергетического показателя — коэффициента цэ использования энергозатрат при выполнении автомобилем полезной работы, приведен график влияния удельной мощности на величину этого коэффициента для дизельного автопоезда (рис. 36, б). Из этого графика видно, что оптимальное значение удельной мощности находится в пределах 8,5—12 л. с./т. P. JL Лахно провел исследования по обоснованию транспортных требований к размерному ряду и основным параметрам перспективных автотранспортных средств для междугородных магистральных перевозок. Исследования были основаны на типизации дорожных условий по геометрическим и физическим параметрам, распределении грузооборота, показателях безопасности дорожной сети СССР. В результате автор рекомендует для перспективных магистральных автопоездов с полной массой 24—40,5 т удельную мощность Таблица 12 8,1—10,8 л. с./т. Автопоезд MA3-5432-9397 MA3-6422-9396 MA3-6422-9398 Волво F89
К выводу о том, что для магистральных автопоездов в СССР наивыгоднейшей является удельная мощность 8 л. с./т, приходят также авторы работ, выполненных на основе результатов испытаний автопоездов МАЗ. Аналогичные выводы следуют из результатов исследований, проведенных на Минском автомобильном заводе. В табл. 12 приведены результаты испытаний по определению условной максимальной скорости автопоездов, имеющих различные удельные мощности. Условная максимальная скорость Уму определяется как средняя скорость на последних 400 м при разгоне на расстояние 2 км и является, таким образом, величиной, характеризующей динамические качества автомобиля в условиях переменного режима движения. Как видно, из табл. 12, с увеличением удельной мощности Nyn условная максимальная скорость увеличивается. Следует отметить, что этот результат получен при испытаниях автопоездов с полными массами Gan = 34 -4-48 т, т. е. в указанных пределах полная масса не оказывает существенного влияния на результаты испытаний, а это еще раз подтверждает целесообразность увеличения удельной мощности до 8 л. с./т и выше. Расчетные исследования влияния удельной мощности на тягово-экономические качества автомобилей с использованием ЭЦВМ проводили для дорог с различной степенью сложности продольного профиля, характеризуемого максимальным углом подъема а дороги, встречающегося на данном участке. Результаты этих расчетов для автопоезда полной массой 44 т на базе тягача с колесной формулой 6x4 соответствуют экспериментальным данным (рис. 37). Из приведенных результатов расчетных и экспериментальных исследований следует, что увеличение удельной мощности автомобиля в пределах 6с~-10 л. с. /т приводит к повышению средней скорости автомобиля, причем наиболее интенсивен рост до значений Nva — 7,5 -^8,0 л. с./т. Расход топлива в указанных пределах изменения удельной мощности не изменяется или изменяется мало. Верхний предел целесообразного дальнейшего повышения удельной мощности может быть получен в результате расчета экономической эффективности. Приведенные выше исследования выполнены для определенных участков дорог в каждом отдельном случае, характеризуемых начальной и конечной точкой маршрута или максимальным подъемом, встречающимся на данном участке. В связи с этим возникает вопрос о более общей характеристике дорожных условий, которая определяла бы наивыгоднейшую мощность двигателя. Рис. 37. Зависимость средней скорости движения Vcp (сплошные линии) и среднего расхода топлива QC{) (штриховые линии) автопоезда MA3-63031-8378 от эксплуатационной удельной мощ-
Представим с этой целью всю трассу движения автомобиля как состоящую из п элементарных линейных участков, каждый из которых, имея определенное значение коэффициента сопротивления качению Д- и определенное значение уклона ah характеризуется своим коэффициентом общего дорожного сопротивления г|\ = h cos ai + sin а,-. Зная протяженность каждого элементарного участка lh можно записать эквивалентное коэффициенту дорожного сопротивления на всем маршруте среднее значение коэффициента общего дорожного сопротивления S М I 3j U- Из этого выражения следует, что оно связывает все элементы, характеризующие трассу движения: ее протяженность, тип и состояние покрытия каждого участка трассы и ее продольный профиль. Следовательно, можно предположить, что я|)с является обобщающим показателем дорожных условий эксплуатации автомобилей. Для проверки этого предположения было обработано 58 маршрутов автотранспортных предприятий, расположенных в различных зонах СССР, с целью определения величины ярс для каждой из них. Далее, по ранее описанной программе было произведено расчетное моделирование движения автомобиля с определенными конструктивными параметрами на каждом маршруте. На рис. 38, а показаны результаты расчета в виде функции средней скорости Vcp и среднего расхода топлива Qcp от а также результаты экспериментальных заездов по некоторым из этих маршрутов. Анализируя результаты, представленные на рис. 38, можно отметить наличие корреляционной связи как между Vc? и так и между Qcp и *фс, хорошо описываемой выражением Vc? = = а (1 — b) In грс и уравнением прямой для Qc. Поскольку Чср,км/ч а)
Ш Nyd,n.c/r Рис. 38. Зависимость У и Qco от “Фс по результатам расчета (светлее треугольники и кружки) и эксперимента (черны? 'треугольники и кружки) и народнохозяйственные затраты 3,.^‘в зависимости от .V и
ом
при этом близкие значения урс сформированы разнообразными сочетаниями параметров элементов маршрута, можно сделать вывод о том, что величина -фс может являться обобщающим показателем, характеризующим дорожные условия и определяющим тяговоскоростные качества и топливную экономичность автомобиля при заданных его конструктивных параметрах. Эти обстоятельства позволяют дополнить рассмотренную ранее программу моделирования движения автомобиля так, чтобы автоматически производился перебор всех маршрутов и расчет коэффициентов уравнений, описывающих Уср = / (яЬс) и Qc ~ = / (ipc), например, по методу наименьших квадратов. Далее, на основе технико-экономического расчета можно определить наивыгоднейшие удельные мощности для различных значений В настоящее время нет общепринятой методики такого расчета. В ходе рассматриваемого исследования критерием для оптимального варианта были приняты суммарные народнохозяйственные 118 затраты на проведение заданного объема транспортной работы за определенные время: Знх == ^pi^p + ^ > где Трг — условный годовой объем транспортной работы, принятый равным 1-10° т-км; Sp — себестоимость единицы транспортной работы, коп./(т-км); К — капитальные вложения в эксплуатацию (стоимость подвижного состава, необходимого для выполнения условного объема работы), руб.; тн — нормативный срок окупаемости дополнительных капитальных вложений, принимаемый равным восьми годам. Результаты расчетов показаны на рис. 38, б. Из этих графиков видно, что для условий работы магистральных автопоездов, характеризующихся коэффициентом \рс = 0,02 -f-0,04, оптимальная удельная мощность (штриховая линия) находится в пределах 8—10 л. с./т и затем с усложнением дорожных условий постепенно увеличивается. Это подтверждает ранее сделанные выводы о величине оптимальной удельной мощности и, кроме того, позволяет осуществлять дифференцированный подход к вопросу о выборе оптимальной удельной мощности в зависимости от дорожных условий. Описанные методы расчетов и проведенные экспериментальные исследования обладают одним недостатком, заключающимся в том, что технико-экономическая эффективность от изменения того или иного параметра оценивается его воздействием только на исследуемый автомобиль и не учитывается изменение параметров движения других автомобилей — участников транспортного потока. По мере роста интенсивности движения на дороге изменяется состояние транспортного потока. При малой интенсивности движения, т. е. при свободном состоянии транспортного потока, автомобили движутся, не оказывая практически влияния друг на друга. С увеличением интенсивности движения транспортный поток переходит от свободного состояния в частично связанное, при котором водитель, поддерживая избранную скорость движения, вынужден обгонять впереди идущие автомобили, имеющие более низкие тягово-скоростные свойства, или его стремятся обогнать автомобили, обладающие более высокими тягово-скоростными свойствами. В таком случае данный автомобиль испытывает помехи со стороны обгоняемых автомобилей или сам становится помехой для обгоняющих автомобилей. При этом с увеличением интенсивности движения число интервалов, безопасных для выполнения обгона, уменьшается, а суммарная задержка участников транспортного потока увеличивается. Эти рассуждения тем справедливее, чем больше габариты и грузоподъемность исследуемого автомобиля, и магистральные автопоезда, имеющие максимальные габариты, испытывают наибольшие помехи со стороны медленнее движущихся автомобилей, являясь, в то же время, наибольшей помехой для более быстрых автомобилей. При дальнейшем увеличении интенсивности движения транспортный поток в пределе превращается в связанный, когда обгоны практически отсутствуют, и движение приобретает колонный характер, где автомобили движутся с одинаковой скоростью, причем скорость колонны определяется автомобилем с наиболее низкими тягово-скоростными свойствами. Это можно иллюстрировать приведенными ниже результатами испытаний в ходе которых определялось влияние удельной мощности автопоезда на задержку остальных участников транспортного потока. Удельная мощность автопоезда, л. с./т 5 6 8 10 Задержка потока, авто-минуты на 100 км: легковых автомобилей ...... 423 345 292 276 грузовых автомобилей ...... 67 34 8 0 Как видно из этих результатов, влияние удельной мощности на общие показатели транспортного потока значительно, и если исследования отдельно взятых автомобилей приводят к рекомендуемым значениям удельных мощностей в диапазоне 8—10 л. с./т, то учет показателей всего транспортного потока заставляет отдать предпочтение удельным мощностям, приближающимся к верхнему пределу указанного диапазона. В заключение необходимо отметить, что экономические факторы являются величинами переменными во времени (например зарплата водителей, стоимость топлива и т. п)., поэтому колебания экономических соотношений могут отразиться на результатах технико экономических расчетов. ЗЫБОР ПАРАМЕТРОВ ТРАНСМИССИИ Необходимой предпосылкой получения высоких средних скоростей движения и хорошей топливной экономичности, обеспечивающих минимальные народнохозяйственные затраты на осуществление заданного объема перевозок, является правильно назначенное сочетание параметров трансмиссии и удельной мощности автомобиля. В этом смысле к параметрам трансмиссии следует отнести максимальную кинематическую скорость, диапазон передаточных чисел, число ступеней коробки передач и ряд передаточных чисел. Одним из важнейших вопросов, которые необходимо решать в начале всего комплекса работ по проектированию нового автомобиля, является вопрос о назначении максимальной скорости. При этом следует отличать максимальную кинематическую скорость шах» которая задана частотой вращения двигателя, передаточными числами трансмиссии и радиусом шин, от максимальной скорости по балансу мощности VM max. Для расчета максимальной скорости по балансу мощности при заданных параметрах автомобиля применим выражение (И) мощ-ностного баланса для случая установившегося движения по горизонтальной дороге с учетом того, что на преодоление сопротивлений движению затрачивается максимальная мощность: Л, „    GJVM max    , kFVI max 3 ,T    270    1 270 Vm max ~\" ClVм max — Ь ==■ 0,    (12)
3500 GJ    _ 13Ga/ .    Л __ 3500 ^ Л,
kF 270    kF J    kF Т1т/Уэ*
Решив уравнение (12) по формуле Кардано и отбросив мнимые корни, получим
Умтах= ]/— -Y+ Y (4") + ("3") +
+ ]/Л~1—V(4) + (т) •
Вычисления удобно производить с использованием номограммы, показанной на рис. 39. Вначале в левой части номограммы определяют по заданным значениям Од, /, к и F величину а, затем по заданным значениям /с, F, г)т и Ыэ определяют величину b, и наконец, в правой части номограммы по найденным значениям а и b находят искомую величину Умтах.
Оптимальная величина Кмтах имеет некоторый диапазон, откуда вытекает необходимость достаточно обоснованного подхода к назначению максимальных скоростей с учетом возможностей их реализации в условиях эксплуатации. Это значит, что следует учитывать требования к допустимым скоростям движения по условиям безопасности, требования действующих нормативных документов на скоростные характеристики автомобилей, а также скоростные возможности выпускаемых аналогов. Необходимо также учитывать развивающиеся международные автомобильные перевозки.
ГОСТ 21398—75 устанавливает нижний предел максимальной скорости 75 км/ч для полностью нагруженных одиночных автомобилей и автопоездов, движущихся по горизонтальной дороге с твердым покрытием, и 30 км/ч — по дорогам с подъемами крутизной 3%. Р. П. Лахно указывает, что максимальная скорость движения магистральных автомобилей большой грузоподъемности в перспективе не должна превышать 100 км/ч, если она не ограничена условиями безопасности движения, определяемыми в зависимости от проектных особенностей продольного профиля, дорожного полотна и придорожной полосы.
Ga,ni f a-10J
Г 5,7 -б '15
05
/4-
0,022 0,020 0,016
Vtlmax* КН/Ч -10
-00
75
■40 ■J0 10
-400
-0,85
ЮМ
■300 V280 ■260 -240 -220 -200 180 U50
-0,75
0,7 5
0,014
0,7
0,012
-3
J80 Ь-103
0,010
0,65
Эти данные, а также анализ информационных материалов по магистральным грузовым автомобилям большой грузоподъемности выпуска 1974—1976 гг. позволяют рекомендовать максимальную скорость VMmax в пределах 80—95 км/ч. Повышение в будущем этих рекомендуемых пределов, а также увеличение в настоящее время в ряде стран максимальной скорости, ограниченной правилами дорожного движения, обусловлено совершенствованием дорожной сети и организации движения на дорогах. пЗ
й-10 85 80 75 70 65 60 55 50 45 40 35 30 25 20 15 10 5
Ъ‘103 пп7 Г 500
Я
Рис. 39.^Номограмма для определения максимальной скорости Умшах движения автомобиля по балансу мощности Максимальная кинематическая скорость VKmax в общем случае может быть больше, меньше или равна расчетной максимальной скорости по балансу мощности VMmSLX. Базой для числовой оценки может служить предложенный в НАМИ коэффициент с высшей передачи, определяемый как * отношение VMmax : Уктах. Если автомобиль движется в дорожных условиях, в точности соответствующих расчетным, и параметры его трансмиссии подобраны так, что с — 1, то автомобиль развивает максимальную кинематическую скорость при полном использовании мощности. Если в процессе движения сопротивление движению увеличится, то скорость движения уменьшится. При этом падение скорости обусловлено как увеличением сопротивления движению, так и не-12 2
избежным неполным использованием мощности двигателя, так как уменьшается его частота вращения. Рассмотрим сказанное на примере автопоезда полной массой 38 т, оборудованного двигателем мощностью 260 л. с. Остальные параметры позволяют автопоезду развивать на горизонтальной дороге скорость по балансу мощности 85 км/ч при коэффициенте сопротивления движению 0,01. Тогда, при с = 1, т. е. при кинематической максимальной скорости, равной скорости по балансу мощности, этот автопоезд будет двигаться со скоростью 85 км/ч (рис. 40). Представим теперь, что в процессе движения автопоезда коэффициент сопротивления движению увеличился до 0,014 в результате повышения сопротивления качению или появления подъема на дороге. В этом случае действительная скорость автопоезда Удтах уменьшится не до 74 км/ч, как следовало бы из уравнения мощносгного баланса (предельная прямая на рис. 40), а до 70 км/ч, так как одновременно уменьшается частота вращения и мощность двигателя по внешней характеристике. Если бы в коробке передач этого автомобиля имелась предпоследняя передача с отношением Рис. 40. Зависимость действительной максимальной скорости Уд тах от максимальной кинематической скорости Уктах
85    * ив_1 = ихл то при переключении на эту передачу можно было бы поднять скорость движения до 74 км/ч. Однако в реальных коробках передач интервал между последней и предпоследней передачами составляет 1,35'—1,5, поэтому вероятная максимальная скорость на предпоследней передаче в рассматриваемом случае составляет 57—64 км/ч. Таким образом, взятый для примера автомобиль обладал бы в реальной эксплуатации весьма низкими тягово-скоростными качествами. Если для автопоезда, принятого в качестве примера, назначить передаточные отношения трансмиссии так, что с < 1, т. е. максимальную кинематическую скорость назначить выше, чем максимальную скорость по балансу мощности, то в расчетных условиях движения действительная максимальная скорость будет также ниже скорости VM max вследствие неполного использования максимальной мощности. Если, например, для этого автопоезда передаточные отношения трансмиссии будут подобраны так, что VK max = = 100 км/ч (рис. 40), то действительная максимальная скорость Уд max в дорожных условиях, характеризуемых величиной яр = = 0,01, будет составлять 77 км/ч при максимальной скорости по балансу мощности Кмтах = 85 км/ч. При этом даже небольшое ухудшение дорожных условий, например увеличение значений яр с 0,01 до 0,012, вызовет дальнейшее резкое уменьшение скорости до 62 км/ч. Наконец, при с > 1 колебания дорожного сопротивления компенсируются в определенных пределах, заданных величиной с, имеющимся запасом мощности. Сказанным выше можно объяснить, почему часто рекомендуют выбирать максимальную кинематическую скорость несколько меньшей максимальной скорости по балансу мощности, т. е. назначать величину с > 1. В приведенных выше рассуждениях рассматривалось движение автомобиля в расчетных условиях эксплуатации. Однако автомобиль и действительные условия эксплуатации могут отличаться от расчетных. Например, на отдельных высококачественных магистральных дорогах сопротивление качению может оказаться меньше расчетного, движение может происходить при попутном ветре и по затяжному некрутому спуску, автомобиль может быть недогружен. Поскольку недогрузка автомобиля означает повышение максимальной скорости автомобиля по балансу мощности, то, следовательно, в этом случае целесообразно иметь также увеличенную максимальную кинематическую скорость. Это позволило бы автомобилю двигаться с повышенной скоростью, т. е. работать производительнее, или двигаться с прежней скоростью, но при меньшей частоте вращения двигателя и в более благоприятном диапазоне кривой расхода топлива, т. е. работать экономичнее. Для того чтобы рассмотреть возможности выбора оптимальной максимальной кинематической скорости для целого спектра возможных эксплуатационных условий, а не только для какого-либо одного расчетного случая, проанализируем подробнее случай с < 1. Построим скоростной график трансмиссии, на котором по оси ординат отложим частоту вращения пА двигателя, а по оси абсцисс — развиваемую на различных передачах коробки передач скорость V автомобиля или суммарное передаточное число и трансмиссии (рис. 41). Предположим, что ряд передаточных чисел построен по геометрической прогрессии. На рис. 41, а такой график построен для случая с > 1, т. е. когда Кктах <VMmax и автомобиль имеет на максимальной скорости некоторый запас мощности. Поскольку на любой ступени коробки передач передаточное число трансмиссии равно произведению передаточных чисел коробки передач и заднего моста, то при уменьшении передаточного числа заднего моста «пила» скоростного графика трансмиссии, вытягиваясь, перемещается вправо. При этом одновременно уменьшается величина с. Предположим теперь, что передаточное число заднего моста уменьшилось на величину коэффициента геометрической прогрессии ряда передаточных чисел коробки передач. Легко заметить, 124 что ряд передаточных чисел полученной таким образом трансмиссии отличается от первоначального ряда только отсутствием ступени с передаточным числом, равным передаточному числу первой передачи исходной трансмиссии и наличием дополнительной высшей ступени с передаточным числом, равным следующему члену геометрической прогрессии (рис. 41, б, сплошные линии). При этом новая трансмиссия имеет коэффициент высшей передачи с < 1. Теперь остается вместо первоначальной коробки передач взять другую, у которой была бы восполнена ступень снизу, и мы получим новую трансмиссию, обладающую всеми качествами исходной трансмиссии и обеспечивающую необходимые тягово-скоростные качества полностью груженого автомобиля в такой же степени, как и трансмиссия, имеющая величину с > 1 согласно рис. 41, а. Чтобы убедиться в этом, достаточно представить себе, что у новой трансмиссии блокирована высшая передача.
qj    max Уктах Рис. 41. Скоростные графики трансмиссии
Наряду с этим, благодаря наличию дополнительной высшей ступени, новая трансмиссия позволяет полнее использовать потенциальные возможности автомобиля при движении в облегченных условиях или при недогрузке. При этом из двух возможных вариантов (движение с увеличенной скоростью или движение с работой двигателя в более благоприятном скоростном диапазоне) первый следует исключить, как создающий источник повышенной опасности на дорогах, применением специального регулятора, ограничивающего частоту вращения двигателя при включенной высшей передаче. Можно предположить, что именно отсутствие таких регуляторов сдерживает пока распространение трансмиссией с передаточными числами, подобранными исходя из изложенных выше принципов. Следующий параметр трансмиссии —диапазон передаточных чисел, задается отношением передаточного числа на первой передаче к передаточному числу на высшей передаче. Поскольку последнее определяется максимальной кинематической скоростью, рассмотренной выше, остается найти передаточное число трансмиссии на первой передаче. При этом следует исходить из требований, согласно которым трансмиссия должна обеспечивать преодоление подъема крутизной не менее 35% для одиночного автомобиля и не менее 18% для автопоезда. Расчетные значения для реальных автопоездов составляют 20% и более. Полученный из этих условий диапазон передаточных чисел дополнительно проверяют по удельной работе буксования сцепления при разгоне, по минимальной устойчивой скорости и возможности реализации тягового усилия по сцеплению колес с дорогой. При этом требуемая устойчивая скорость принимается обычно равной 4—5 км/ч для обеспечения возможности маневрирования автопоезда в стесненных условиях. Более сложен вопрос выбора числа ступеней передач. Чем больше ступеней, тем больше степень использования мощности Рис. 42. Влияние числа ступеней трансмиссии на тягово-динамические показатели автопоезда двигателя, и в этом смысле наилучшей является трансмиссия с бесконечно большим числом ступеней. С другой стороны, чем больше ступеней, тем сложнее и дороже трансмиссия и тем труднее задача водителя при выборе нужной передачи для конкретных дорожных условий. Поскольку имеются два таких противоречивых фактора, следует ожидать, что возможен какой-то оптимум, определяющий наивыгоднейшее число ступеней, т. е. и в этом случае решение задачи переходит из области чисто технической в техникоэкономическую. Для оценки оптимального значения числа ступеней были проведены расчетные исследования с использованием описанных выше программ для ЭЦВМ. Средняя скорость Vcp движения автопоезда в определенных условиях с увеличением числа ступеней пс растет, однако по мере увеличения числа ступеней этот рост замедляется, причем степень замедления зависит от дорожных условий, что наглядно видно на рис. 42, а, где приведены результаты расчета средней скорости движения автопоезда общей массой 32 т, оборудованного двигателем мощностью 240 л. с. и движущегося с максимальной скоростью 85 км/ч по реальным дорогам, заданным максимальными 126 подъемами крутизной а — З-г-8%. Из этих графиков видно, что переход от пятиступенчатой (штрихпунктириые кривые) к шестиступенчатой трансмиссии (штриховые) дает ощутимый эффект во всем исследуемом диапазоне дорожных условий. В то же время десятиступенчатая трансмиссия (сплошные кривые) влияет на среднюю скорость лишь в дорожных условиях, приближающихся к горным. Результаты технико-экономического расчета для автопоездов одной из моделей приведены на рис. 42, б, из которого видно, что при одновременном учете повышения производительности автопоезда и его стоимости при увеличении числа ступеней трансмиссии в данном конкретном случае (асфальтовая дорога) минимум себестоимости С тонно-километра перевезенного груза находится в области восьмиступенчатой коробки передач. С точки зрения возможностей водителя при выборе нужной передачи для конкретных дорожных условий проведенные исследования показали, что в зоне часто применяемых передач для большегрузных автопоездов интервал ступеней должен быть в пределах 1,3—1,4. Увеличение этого интервала приводит к увеличению расхода топлива во время работы автомобиля, а также к снижению динамических и экономических качеств при частом переключении из-за увеличения времени разрыва потока мощности. Уменьшение этого интервала вызывает у водителя затруднение при выборе нужной передачи. Кроме того, увеличение числа ступеней коробки передач вследствие уменьшения интервала между ступенями приводит к неоправданному увеличению ее габаритных размеров и массы. Ряд передаточных чисел трансмиссии может быть геометрическим или в большей или меньшей степени отличающимся от него. Геометрический ряд применяется в том случае, если коробка передач состоит из основной коробки и диапазонного редуктора, удваивающего число ступеней так, что одна и та же пара зубчатых колес основной коробки обслуживает как одну из высших ступеней ряда, так и одну из низших ступеней ряда передач. Кроме того, геометрический ряд может быть применен в тех случаях, когда на разных автомобилях, предназначенных для различных эксплуатационных условий, применяется одна и та же унифицированная коробка передач, в которой могут оказаться часто используемыми как низшие, так и высшие ступени. В этих случаях число ступеней в коробке передач определяют непосредственно из заданного диапазона передаточных чисел и интервала ступеней 1,3—1,4. Более сложна задача, когда заведомо известно, что высшие передачи используются чаще. В этих случаях обычно сужают интервалы между высшими ступенями за счет расширения интервалов между низшими ступенями. Это же явление имеется и в трансмиссиях, состоящих из основной коробки и дополнительного редуктора-делителя, удваивающего количество ступеней за счет деления пополам интервала между соседними ступенями основной коробки. Однако и в этих случаях имеется взаимосвязь между диапазоном и числом ступеней, выведенная на основании статистической обработки коробок передач большого числа моделей, приведенная ниже. Диапазон передаточных чисел..... 5,7—8,5 7,9—9,35 8—10 Число ступеней в коробке передач . . 5    6    8 Диапазон передаточных чисел..... 9,2—18,5 13—19,4 17—24,7 Число ступеней в коробке передач . . 10    16    20 После выбора передаточных чисел трансмиссии производят проверку на соответствие требованию ГОСТа, согласно которому автомобиль должен развивать на подъеме крутизной 3% устойчивую скорость 30 км/ч. ГЛАВА VII ТЕХНИКО-ЭКОНОМИЧЕСКИЙ АНАЛИЗ И РАСЧЕТ ОБЩИЕ МЕТОДИЧЕСКИЕ ПОЛОЖЕНИЯ Развитие автомобилестроения, в частности процесс разработки и освоения новой автотранспортной техники, должны подчиняться закону планомерного пропорционального развития всего народного хозяйства. Поэтому в целом методика определения рациональных параметров и эксплуатационных качеств автомобилей и автопоездов должна обеспечивать оценку разрабатываемых изделий с точки зрения интересов народного хозяйства. Основой для развития автомобильной промышленности, определения численности и структуры выпускаемых и перспективных изделий с улучшенными выходными параметрами и качествами являются существующие и перспективные планы по развитию автомобильного транспорта и его структуры по видам работ. На основе анализа перспективного развития общего грузооборота и его структуры на период планирования могут быть не только определены необходимые изменения в численности и структуре автомобильного парка, позволяющие свести к минимуму затраты на его содержание, но и получены основные исходные факторы, определяющие выбор основных параметров и качеств перспективных автомобилей и автопоездов, что, в свою очередь, позволяет влиять на более обоснованную разработку перспективных планов развития автомобильного транспорта. При этом необходимо учитывать, что каждое изменение численности, структуры новых изделий и их освоение в масштабе страны связано с дополнительными капиталовложениями в автомобильную отрасль и ее смежников, поэтому минимум затрат только в сфере использования автомобильной техники не может быть достаточным критерием эффективности нового состава парка. Каждый автомобиль и автопоезд необходимо рассматривать одновременно как объект эксплуатации и как объект производства. Затраты на эксплуатацию при прочих равных факторах определяются дорожными условиями. Исходя из этого, экономически оптимальное определение параметров и качеств проектируемых автомобилей и автопоездов, структуры их выпуска может быть успешно осуществлено лишь при совместном рассмотрении автомобильной техники в едином межотраслевом технико-экономическом комплексе: автомобильная промышленность — автомобильный транспорт — автомобильные дороги. Следует отметить, что при проектировании, особенно на начальных стадиях, оптимизация носит относительный характер. Оптимум в значительной мере зависит от того объема информации, которая доступна на данной стадии разработки изделий. Вследствие этого на всех последующих стадиях разработки по мере получения уточненных данных по параметрам и качествам создаваемой автомобильной техники следует проводить уточненные расчеты по оптимизации принимаемых решений. При этом особое значение имеет выбор критерия оптимальности. Необходимо выбрать такой критерий, который полностью соответствовал бы народнохозяйственному оптимуму, т. е. обеспечивал бы наименьшие затраты общественного труда, связанные с созданием и эксплуатацией автомобильной техники. Следовательно, за критерий экономической оптимизации рациональных параметров и качества автомобильной техники следует принять минимум общей суммы народнохозяйственных затрат на ее создание и эксплуатацию за амортизационный срок, т. е. приведенные затраты на перевозки. Принятый критерий оценки выбора рациональных параметров и качеств автомобилей и автопоездов включает элементы затрат, величины которых зависят от многих отдельных факторов развития межотраслевого комплекса. Естественно, на стадиях проектирования практически невозможно учесть все факторы. Для того чтобы избежать усложнения системы показателей и расчетов, необходимо ограничить число факторов только самыми существенными. Кроме того, в состав экономического критерия должны входить только те затраты, которые значительно изменяются при изменении параметров и качеств разрабатываемых автомобилей и автопоездов. Именно с указанных позиций и следует подойти к анализу и учету отдельных факторов. Решающее воздействие на выбор основных параметров и качеств автомобилей и автопоездов и получаемые показатели их работы оказывают условия выполнения транспортного процесса. Каждый вид автомобильных перевозок или отдельная перевозка грузов характеризуется своей величиной партионности отправки, средним расстоянием ездки, временем движения в пути и общим временем в наряде, дорожными условиями и организацией перевозок. Каждый из этих факторов предъявляет свои требования к конструкции, параметрам и качествам автомобильной техники и непосредственно влияет на выходные показатели ее работы. Например, одним из важнейших факторов являются дорожные условия, которые влияют на максимальные и технические скорости движения, допускаемую полную массу автопоезда при определенной колесной формуле тягача, расход топлива, срок службы шин, пробег до капитального ремонта и др. Задаваемый уровень 130 параметров и качеств автомобильной техники непосредственно влияет на эксплуатационные затраты, стоимость изготовления и необходимые капиталовложения в производство. ПРОГНОЗИРОВАНИЕ СЕБЕСТОИМОСТИ ИЗГОТОВЛЕНИЯ АВТОМОБИЛЕЙ При создании новых автомобилей, еще до окончания конструкторской разработки, возникает необходимость предварительного определения себестоимости производства проектируемого объекта. Показатель себестоимости нужен в этот период для экономического обоснования целесообразности разработки и внедрения новой техники. К сожалению, на начальной стадии проектирования еще нет данных, позволяющих подробно и точно подсчитать себестоимость нового автомобиля, так как имеются только его основные технические параметры и приходится пользоваться укрупненными методами расчета себестоимости, среди которых можно отметить методы удельных показателей, балльный, индексный и метод парных и многофакторных корреляционных зависимостей. На Минском автозаводе был проведен анализ всех этих методов [19], который показал, что при проектировании таких сложных изделий, как автомобили, метод удельных показателей и балльный метод находят ограниченное применение ввиду недостаточной точности расчетов. Отклонение фактических данных от расчетных по методу удельных показателей составило ±20—25 %, а по балльному методу ±15—20%. При других расчетах среднее отклонение составило соответственно ±30 и ±15%. Индексный метод и практическое его применение для прогнозирования себестоимости изготовления детально разработаны в НАМИ под руководством Лахно Р. П. Основная цель использования этого метода состоит в выяснении влияния на экономические показатели только рассматриваемого фактора и исключении влияния других факторов, а также в значительном ослаблении влияния неподдающихся учету факторов. Когда прогнозируют себестоимость одного изделия или семейства изделий одного класса при неизменном или незначительном колебании масштаба выпуска, применение индексного метода можно считать не совсем оправданным по следующим основным причинам. Во-первых, в практике проектирования прогноз себестоимости необходим при создании новых изделий, когда, как правило, все основные параметры изделия в сравнении с заменяемыми аналогами подлежат изменению и находятся в очень тесной взаимосвязи. В этом случае нет необходимости установления влияния на себестоимость отдельных факторов на начальной стадии проектирования (например, при разработке технического задания). Установление влияния того или иного фактора на себестоимость важно при модернизации изделий, когда изменяется один или несколько параметров. Но и в этом случае, базируясь на имеющихся производственных, технологических и конструкторских данных и новых проработках по модернизируемому изделию конкретного завода, как показывает практика, можно с достаточной степенью точности установить предварительную себестоимость изготовления для оценки целесообразности модернизации выпускаемой продукции. Во-вторых, при применении индексного метода всегда могут возникнуть большие трудности в отборе исходной информации по данным, которые принимаются за базу сравнения. Например, при установлении влияния основных факторов на изменение снаряженной массы и, как следствие, изменение себестоимости изготовления трудно отобрать данные по автомобилям с разными массами в снаряженном состоянии и с одинаковыми остальными техническими параметрами (максимальной мощностью, колесной формулой, конструкцией, применяемыми материалами и др.), которые принимают в дальнейшем за базу сравнения ввиду наличия в практике незначительного количества этих модификаций. В-третьих, требуется большой объем подготовительных и вычислительных работ. Индексный метод представляет большой интерес и является необходимым методом при решении комплексных задач прогнозирования себестоимости изготовления большого количества вариантов 'различных изделий в процессе экономического прогнозирования выпуска изделий в масштабах отраслевого значения, а не одного конкретного завода и одного типа изделий. Проведенный анализ и выполненные расчеты показали, что на начальной стадии проектирования прогнозирование себестоимости базовой модели семейства наиболее целесообразно выполнять, используя метод многофакторных корреляционных зависимостей. Себестоимость серийного изготовления проектируемого автомобиля по этому методу рассматривают как функцию некоторых технических характеристик, которые выбирают исходя из анализа степени их влияния на себестоимость производства. Для расчетов себестоимости производства автомобилей использована нелинейная зависимость п    п г/ = а0+ S    £ ал,    (13) где xt — технические характеристики автомобиля; а0, аь а\ — коэффициенты. При проведении расчетов на ЭВМ «Мир-1» были использованы 39 вариантов различных сочетаний технических характеристик автомобилей, оказывающих влияние на величины расходов как при производстве, так и при эксплуатации. Расчеты показали, что наименьшую величину отклонений имеют варианты с использованием таких характеристик, как грузоподъемность, снаряжен-132 ная масса, мощность двигателя, максимльная скорость и коэффициент технической готовности подвижного состава. Следует отметить, что при проведении расчетов с использованием данных только по дизельным автомобилям (семейства МАЗ) отклонение расчетных данных от фактических значений себестоимости были очень велики. Это объясняется малым числом моделей автомобилей, принятых для анализа, что резко снижает точность расчета, основанного на методе математической статистики, достоверность которого тем выше, чем больше объем выборки. Исходя из этого, расчет был проведен для широкого круга объектов исследований, включающих бортовые грузовые автомобили с колесной формулой 4X2 как с дизельными, так и с карбюраторными двигателями, вследствие чего число автомобилей, принятых для анализа, было доведено до 14. При вводе в рабочую программу выбранных технических характеристик автомобилей (q — грузоподъемность, G — снаряженная масса, Ne — мощностью двигателя, Vmax — максимальная скорость, а — коэффициент технической готовности подвижного состава) получаем рассчитанные величины постоянных коэффициентов, после подстановки которых уравнение (13) принимает следующий вид: у = ( 1,335-10* + 6841? + 1157.8W, - 4280Утах - 19190G + + 4,422• 105сс + 6861?2 + 4,6428W2 + 9,692VLx - - 3752,4G2 - 4,091.10ба) 10“б.    (14) Полученное уравнение характеризуется тесной связью, о чем свидетельствует коэффициент корреляции R = 0,99, и малой величиной среднеквадратичного отклонения 8 = 0,25. Если подставить в уравнение (14) исходные данные по 14 автомобилям, взятым для анализа, то получим расчетную себестоимость их производства и определим величины отклонения расчетной себестоимости производства от фактической, в %, приведенные ниже: ГАЗ-51..... . . . +5,77 Урал-355М .... ГАЗ-52-ОЗ МАЗ-200 ..... ЗИЛ-150 . . . . . . +13,84 МАЗ-500 ..... ГA3-53А . . . . . . +10,0 МАЗ-500А .... ЗИЛ-164А . . . . . +4,45 MA3-5335 ..... ЗИЛ-130 . . . . . . —8,81 MA3-53351 .... Урал-355 . . . . . . —14,0 MA3-53352 .... Средняя величина отклонения равна 9,06% (+5,53%; -13,77%). Как видно из приведенных данных, отклонения расчетных данных от фактических по всем автомобилям находятся в допустимых пределах, за исключением отклонения по автомобилю ГАЗ-52-ОЗ (44,4%). Столь большое отклонение объясняется тем, что этот автомобиль являлся переходной моделью Горьковского автозавода к выпуску нового автомобиля, когда технические характеристики изменились незначительно, а величина себестоимости в основном возросла за счет установки новых кабины, рамы и платформы. Применение же корреляционных зависимостей учитывает только изменение значений технических характеристик, которые у этого автомобиля изменились незначительно по сравнению с автомобилем ГАЗ-51, а это вызвало и незначительное увеличение расчетной себестоимости производства. При подстановке технических характеристик проектируемого автомобиля в уравнение (14) получаем его расчетную проектную себестоимость. Необходимо отметить, что при проведении расчетов по данному методу невозможно в достаточной степени учесть влияние на себестоимость таких факторов, как улучшение пассивной и активной безопасности, комфортабельности и отделки новых конструкций автомобилей. Для этого требуются дополнительные затраты в производстве. Анализ влияния указанных факторов позволяет сделать вывод, что они могут увеличить себестоимость новых автомобилей в среднем на 12%. Рассчитанная таким образом себестоимость проектируемой базовой модели нового семейства автомобилей была использована при расчетах по определению эффективности автомобилей семейства МАЗ-6422, а также при проведении технико-экономического обоснования реконструкции завода под выпуск новых автомобилей. В дальнейшем, на последующих этапах проектирования после подготовки рабочей технической документации и изготовления опытных образцов, плановый отдел завода подсчитал себестоимость нового автомобиля МАЗ и согласовал с Министерством автомобильной промышленности цены для обоснования реконструкции завода. Отклонение указанной цены от расчетной по рассмотренному методу незначительно (3,6%), что свидетельствует о возможности его применения для определения себестоимости новых моделей автомобилей на начальной стадии проектирования, которую для автомобилей одного семейства можно определить исходя из себестоимости базовой модели, рассчитанной по методу многофакторных корреляционных зависимостей, путем введения коэффициентов увеличения (уменьшения) себестоимости производных моделей по статистическим данным имеющихся аналогов или путем увеличения (уменьшения) себестоимости на величину ориентировочной себестоимости изменяемых комплектующих агрегатов и узлов. РАСЧЕТ ЭКОНОМИЧЕСКОЙ ЭФФЕКТИВНОСТИ Как было сказано выше, за критерии экономической оптимизации рациональных параметров и качеств проектируемой автомобильной техники следует принимать приведенные затраты на перевозки. Наиболее эффективным автомобилем или автопоездом 134 для данных конкретных условий эксплуатации будет тот, у которого величина приведенных затрат будет минимальной. Показателем для выбора рациональных параметров и качеств автомобильной техники служит величина экономического эффекта, определяемая объемом прибыли за вычетом величины капиталовложений. Для определенного годового выпуска автомобилей или автопоездов (далее по тексту они называются только автомобилями) экономический эффект в тыс. руб. за нормативный срок окупаемости THOр можно определить по формуле, разработанной Константиновым Б. П.: Эн = - КпВ - (Са + Кэ) ВГ„ор + 0,5 (Т - С„) WBTl0р, (15) где Кп — удельные капиталовложения в производство автомобилей за 1 год, руб./шт.; В — годовой выпуск автомобилей, тыс. шт.; Са — себестоимость автомобиля, руб./шт.; Кэ — удельные капиталовложения у потребителей (в производственно-техническую базу автомобильного транспорта и ремонтные заводы), руб./шт.; Т —тариф на перевозку (или себестоимость Сн перевозок на новом автомобиле), руб. на единицу транспортной работы; W — годовая производительность автомобиля, единица транспортной работы в год. При пользовании формулой (15) величину Г подставляют в том случае, если на определенном заводе предусматривается выпуск новых автомобилей, а не происходит замена аналогичного прототипа. В случае, если разрабатывается автомобиль для замены аналогичного прототипа серийной модели, в формулу подставляют величину Сэ. с — себестоимость перевозок на серийном автомобиле, руб. на единиу транспортной работы. Разделив правую часть уравнения (15) на постоянную величину 0,5 5ГноР и учитывая, что Тн0р=    1/0,12, где Ен — норма тивный коэффициент эффективности, получим показатель для нахождения оптимальных параметров и качеств ПЭ = (Т- Кр) W, где Кр — вспомогательный показатель, характеризующий приведенные затраты на единицу транспортной работы; ^ 0,0288/Сп + 0,24 (Са + Кэ) , ^ Ар ~    ир    ~г ин- Капиталовложения в производство, отнесенные к одному транспортному средству, Кп = Ку.аЦ> + ^ у- п,Л пр> где /Су. а и /Су.пр — удельные капиталовложения в рублях на 1 руб. товарной продукции соответственно по автомобилю и прицепу (полуприцепу); Ца и Цпр — оптовая цена соответственно автомобиля и прицепа (полуприцепа), руб./шт. В зависимости от себестоимости, изменяющейся под влиянием искомого параметра качества, цены определяют следующим образом: Да = 0+0,01ра)Са; Дпр = (1 + o»oipnp) спр, где ра и [»пр — отношение рентабельности к себестоимости соответственно для автомобилей (тягачей) и прицепов (полуприцепов), принимаемое равным 1,09. Удельные капиталовложения у потребителей *.-*+£(>-*о. где Кг — удельные капиталовложения в производственно-техническую базу автомобильного транспорта, руб. на один автомобиль; Кр — удельные капиталовложения в ремонтные заводы, руб. на один капитальный ремонт; tp — межремонтный срок службы автомобиля, годы; t0—безотказный срок службы автомобиля, годы; Тнор — нормативный срок окупаемости (8 лет). Удельные капиталовложения в производственно-техническую базу автомобильного транспорта и авторемонтные заводы определяют в соответствии с действующими нормативными документами, по которым межремонтный пробег автомобиля принимают равным 0,8 пробега до первого капитального ремонта, а межремонтный срок службы определяют отношением межремонтного пробега к среднему годовому пробегу автомобиля. Приближенно безотказный срок службы — 0,78/н — 0,3 , где tH — срок службы до капитального ремонта (годы), определяемый отношением расчетного при проектировании среднего пробега до капитального ремонта к среднему годовому пробегу автомобиля. Формула (1) для определения производительности автомобиля и методы определения входящих в нее величин, зависящих от конструкции, были приведены выше. Величины Тн, р и /, не зависящие от параметров автомобиля, принимают, как для существующих автомобилей при эксплуатации их в характерных условиях. Время простоя под погрузкой и разгрузкой, приходящееся на одну поездку, определяют по действующим нормативам или приближенно по следующей зависимости, выведенной Корольковым Ю. А.: /п. р = 0,255 + 0,005? + 0,041 <77* При выборе оптимальных параметров и качеств автомобилей необходимо рассматривать зависимость каждого отдельного вида 136 эксплуатационных затрат от конструктивных особенностей автомобиля. Поэтому наиболее удобно определять каждый вид затрат расчлененно по принятым статьям расходов себестоимости С„ в руб. на 1 т-км и использовать для их определения расчетную формулу в следующем виде: + СД + СП.Р, (16) где Зт — затраты на топливо, руб./км; Зсм — затраты на смазочные материалы, руб./км; Зт-0— затраты, на техническое обслуживание и эксплуатационный ремонт, руб./км; За — амортизационные отчисления, руб./км; Зш — затраты на восстановление и ремонт шин, руб./км; З3. п — заработная плата, руб./км; Зк. р — накладные расходы, руб./км; Сд — дорожная составляющая, руб. на 1 т • км; Сп. р — затраты на погрузочно-разгрузочные работы, руб. на 1 т-км. В формуле (16) все виды расходов отнесены непосредственно к конечному измерителю издержек на перевозки, т. е. к 1 т-км. Отметим, что в настоящее время на автомобильном транспорте в себестоимость перевозок не включают затраты, связанные со строительством и содержанием автомобильных дорог и погрузочно-разгрузочными работами. Для объективной же оценки народнохозяйственной эффективности новых транспортных средств необходимо определять эксплуатационные расходы с учетом всех действительных издержек на выполнение автомобильных перевозок. Особенно важно учитывать дорожную составляющую, когда у нового автомобиля в сравнении с прототипом значительно изменяются весовые и скоростные параметры. Ниже рассмотрен каждый из''"видов затрат, составляющих сумму общей величины эксплуатационных расходов на перевозки, и приведены методы их определения. Затраты на топливо, приходящиеся на 1 км пробега, 3T=10-*QTCT*„ где QT — расход топлива, л на 100 км; Ст — цена топлива, коп./л; Ка — коэффициент, учитывающий надбавку к расходу топлива в зимний период и принимаемый равным 1,042. Расход топлива QT на начальных стадиях проектирования определяют расчетным путем, а после изготовления опытных образцов — по данным опытной эксплуатации в характерных условиях в зависимости от назначения. Затраты на смазочные материалы приходящиеся на 1 км пробега Зсм = 10‘eQT (МДВЦДВ + ВДТ + ВДС), (17)
где МдВ, NT, Nc — расчетные нормы расхода на 100 л расходуемого топлива соответственно для моторного и трансмиссионного масла (в л) и консистентной смазки (в кг); Z(AB, ЦТУ Цс — цена на масло соответственно моторное и трансмиссионное (коп./л) и консистентную смазку (коп./кг). В формуле (17) указанные расчетные нормы базируются на расходе топлива в связи с тем, что на автомобильном транспорте нормы расхода смазочных материалов предусматриваются на каждые 100 л израсходованного автомобилем топлива. Расчетные нормы расхода смазочных материалов проектируемого автомобиля определяются по карте смазки на проведение технических обслуживаний плюс затраты на доливку масла в двигатель. Затраты на техническое обслуживание и эксплуатационный ремонт, приходящиеся на 1 км пробега, Зт.о= 10-WT.o> где NT, о — расчетная норма затрат на техническое обслуживание и эксплуатационный ремонт, руб. на 1000 км пробега. Затраты на амортизацию За = 10’Б Ша (a + Ь) + Цпр (апр + ^пр). где Ца — цена одного автомобиля, руб.; а и b — нормы амортизационных отчислений соответственно на полное восстановление и капитальный ремонт, % на 1000 км пробега;!Цпр — цена одного прицепа (полуприцепа), руб.; апр и Ьпр— нормы амортизационных отчислений соответственно на полное восстановление и капитальный ремонт прицепа (полуприцепа), % на 1000 км. Нормы амортизационных отчислений по автомобилям и прицепному составу с осевой нагрузкой 10 тс установлены следующими: а = 0,3%; b = 0,2%; апр = 0,45%; Ьпр = 0,13%. Годовые затраты на восстановление и ремонт шин одного списочного автотранспортного средства, руб./год. г    2    г» где Цш — цена одной шины в комплекте, руб./шт.; пш — число шин, шт.; Кш. р — коэффициент, учитывающий увеличение расходов на ремонт шины за срок ее службы и принимаемый равным 1,065; Lr — годовой пробег, км; Аш_ р — средний расчетный срок службы шин данного типоразмера автотранспортного средства, км. Величину Лш.р определяют по формуле Р. П. Лахно и др.: Ал. н (1.26    0,26^ ЯщРщ тах ш-р~ P(G + GrpV+0-P)G2 ’ где Лш. „ — нормативный срок службы шины при нормативных значениях VH и Рштах, км; VH — нормативная скорость, принимается равной 50 км/ч; VT — фактическая скорость движения при 138 существующих условиях эксплуатации, км/ч; Рштах — максимальнодопустимая нагрузка на шину по нормативным материалам, кге; G — вес автомобиля данного типоразмера в снаряженном состоянии, кге; Р, 7, Grp—см. формулу (1). Годовые затра ы на заработную плату водителя в руб./год можно приближенно определить по формуле, разработанной Р. П. Лахно и Ю. А. Корольковым: где DK — число календарных дней в году; Кт. а — коэффициент, учитывающий влияние автотранспортного средства на заработную плату водителя и принимаемый для одиночного автомобиля равным единице, для автопоездов — 1,14; Фв.м — месячный фонд рабочего времени водителя, ч/мес, который можно принимать равным 174,6 ч. Полная величина затрат на погрузку и разгрузку грузов Зп. р слагается из оплаты труда грузчиков или, при механизированном способе выполнения этих работ, оплаты труда механизаторов, обслуживающих погрузочно-разгрузочные устройства, и стоимости использования этих устройств. Затраты, приходящиеся на 1 т-км, р _ QrHu.pH3 + TMCM °П.р—    [QQW    > где Qr — количество груза, перевезенного за год, т; #н. р — трудоемкость погрузки и разгрузки 1 т груза, чел.-ч; Н3 — нормативная часовая заработная плата грузчиков или механизаторов со всеми видами начислений, коп.; Тм — время работы погрузочно-разгрузочных устройств за 1 год, ч; См — стоимость использования устройств за 1 ч коп.; W — годовая производительность автомобиля, т-км. Для сравнительной оценки транспортных средств затраты на погрузочно-разгрузочные работы нужно устанавливать в одинаковых сопоставимых условиях. При этом точное определение затрат на погрузочно-разгрузочные работы особенно важно при оценке эффективности специализированных автомобилей, в конструкции которых предусмотрены устройства, влияющие на трудоемкость таких работ. В случае оценки эффективности автомобилей общетранспортного назначения большой точности в определении Зп. р не требуется и можно воспользоваться следующими усредненными величинами затрат, отнесенными к 1 т перевезенных грузов при механизированном способе погрузочно-разгрузочных работ и ручном способе (в скобках) [7]: Тарно-упаковочные и штучные грузы......... 40 (80) Легковесные грузы ................. 45 (100) Дорожная составляющая себестоимости транспортной работы в руб. на 1 т-км включает расходы на содержание, ремонт и восстановление автомобильных дорог и их обустройство и ее можно определить по методике, изложенной в работе Р. П. Лахно и др.: f (С’с + ЕцКс) kik2y (    N [$k3tl3 -f- (1 — Р) fan3] -f- , С'е + ЕХь'ь[*2 “Т"    Л/'
i[Pn + (i-P)Vll_L_ j <?vPdk ’ где Сс и Сс — годовые расходы на содержание, ремонт и восстановление дороги, соответственно зависящие и не зависящие от «размеров» движения транспортных средств, руб./км. Под «размером» движения понимают совокупность разрушающих воздействий колес автомобиля на дорогу; k и k'—коэффициенты, учитывающие влияние дорожно-климатической зоны (водно-теплового режима) на изменение величины расходов, соответственно зависящих и не зависящих от размеров движения; k\ и k{ — коэффициенты территориальных условий, учитывающие влияние территориальной зоны местоположения дороги на изменение величины расходов, соответственно зависящих и не зависящих от размеров движения; k2 и fa — коэффициенты, учитывающие влияние типа рельефа местности на изменение величины расходов, соответственно зависящих и не зависящих от «размеров» движения; Кс и К'с — капиталовложения на строительство автомобильных дорог и их обустройство для общей дорожной сети СССР, соответственно зависящие и не зависящие от «размеров» движения, руб./км; N и N' — расчетная среднесуточная интенсивность движения потока эталонных (расчетных) автомобилей в обоих направлениях, соответственно по разрушающему воздействию на дорогу и занятости полотна дороги, автомобили в сутки; fa и fa— коэффициенты приведения исследуемого транспортного средства в физическом потоке (соответственно при движении с грузом и без груза) к расчетному автомобилю по разрушающему воздействию на дорогу; пэ и пэ — число тяговых средств, эквивалентное одному автопоезду (соответственно при движении с грузом и без груза), скомплектованному на базе данного тягового средства, шт.; т), т)' — коэффициенты приведения исследуемого транспортного средства (соответственно при движении с грузом и без груза) к расчетному автомобилю по занятости полотна дороги. Величины годовых расходов на содержание, ремонт и восстановление дороги Сс и Сс зависят от технической категории дороги и от допустимой осевой нагрузки на дорогу. Ниже приведены их значения в тыс. руб./км при осевой нагрузке 10 тс [10]: Техническая категория дороги .... I    II    III Сс . . . ............. 4,71 3,52 2,88 С'с................ 5,82 3,58 3,03 Дорожно-климатическая зона Техническая категория дороги Коэффициент k Тип рельефа местности (см. табл. 16) Величины коэффициентов k и к' определяются технической категорией дороги и типом рельефа местности и приведены в табл. 13 и 14 [10]. Таблица 14 Дорожноклиматическая зона Техническая категория дороги Коэффициент /г' Тип рельефа местности (см. табл. 16) Величины коэффициентов территориальных условий и k{ определяются территориальным районом по единым районным единичным расценкам (ЕРЕР) и приведены в табл. 15 [10]. Величины коэффициентов k2 и fa приведены в табл. 16 [10]. Территориальный район по ЕРЕР Коэффициент 1—9, 13, 15, 16, 17 10 11, 12, 14, 18, 19
Таблица 15    Таблица 16 Тип рельефа местности Коэффициент 1    (равнинный) 2    (слабохолмистый) 3    (холмистый) 4    (гористый) 5    (горный) При определении величины эксплуатационных расходов на содержание и ремонт дороги (как зависящих, так и не зависящих от интенсивности движения), приходящихся на отдельное транспортное средство, необходимо приводить разнотипный физический поток к однотипному расчетному, за который по рекомендациям Союздорпроекта можно принимать поток, состоящий из автомобилей с нагрузкой на ось, равной 9,1 тс (нагрузка Я= 9,1). Расчетные среднесуточные интенсивности движения потока расчетных эталонных автомобилей (Я = 9,1) по разрушающему воздействию на дорогу (N) и занятости полосы дороги (N') в обоих направлениях представляют собой поток эталонных двухосных автомобилей с нагрузкой на ось 9,1 т и определяются технической категорией дороги и допустимой осевой нагрузкой на дорогу. Ниже приведены значения величин расчетных среднесуточных интенсивностей движения (автомобили в сутки) при осевой нагрузке 10 тс по данным работы Р. П. Лахно и др.: Техническая категория дороги ... I    II    III N................. 1260 660 220 N' ................ 8250 4370 1920 Коэффициент приведения любого автотранспортного средства, имеющего данную нагрузку на заднюю ось, к расчетному автомобилю (Я = 9,1) по разрушающему воздействию на дорогу k0 = 0,0000161Р5, (18)
где Р — наибольшая нагрузка на ось исследуемого тягового автотранспортного средства, тс. В качестве расчетного автомобиля был принят двхуосный автомобиль с нагрузкой на наиболее нагруженную ось, равной 9,1 тс (Я = 9,1). Разрушающее воздействие этого автомобиля (Я = 9,1) на дорогу было взято за эталон. В этом случае коэффициент разрушающего воздействия на дорогу для расчетного автомобиля был принят равным 1,0. Коэффициенты приведения для тягового автотранспортного средства при движении с грузом &3 и без груза k'z определяются по формуле (18), но при этом должны быть подставлены соответственно значения нагрузки на ось для автомобиля с грузом и без груза (у = 0). Величина нагрузки Р па заднюю ось тягового средства определяется на основании данных о распределении фактической полезной нагрузки по осям автотранспортного средства. Коэффициент приведения данного автотранспортного средства к эталонному расчетному автомобилю (Я =9,1) по занятости полотна дороги рассматриваемого автотранспортного средства, км/ч; La — габаритная длина рассматриваемого автотранспортного средства, м.
(19)
где Ур.т — техническая скорость движения эталонного автомобиля (Я = 9,1), км/ч; Lp — габаритная длина эталонного автомобиля (Я = 9,1) (при расчетах можно принимать равной 7,1 м); tQ — время реакции водителя, с (при расчетах можно принимать равным 0,5 с); срр. г— среднегодовой расчетный коэффициент сцепления шин с дорогой; VT — техническая скорость движения 142
При определении коэффициентов приведения рассматриваемого автотранспортного средства при движении с грузом г\ и без груза т]' в формулу (19) следует подставлять соответственно значения средней скорости движения автотранспортного средства с грузом и без него. Техническая скорость движения (км/ч) эталонного автомобиля с осевой нагрузкой 10 тс, определенная для дорог различной технической категории, расположенных в местностях с разными типами рельефа, приведена в табл. 17 по данным работы Р. П. Лахно и др. Таблица 17 Ниже приведены перспективные (1980 г.) среднегодовые расчетные коэффициенты сцепления шин для дорог разной технической категории [10]: Техническая категория дороги Тип рельефа (см. табл.
Техническая категория дороги I II III IV срр.г . . 0,72 0,71 0,58 0,50 Число тяговых средств, эквивалентное одному автопоезду, скомплектованному на базе данного тягового средства соответственно при движении с грузом и без груза, может быть определено по следующим формулам: а) для автопоезда, состоящего из автомобиля и прицепа, Gp ganYan (ёо+ёУо) п'э = Go/go;
пл =
б) для автопоезда в составе седельного тягача, полуприцепа и прицепа „    G0 + ganVan_. gp ппдпп 4~ бппУпп^пп ^б. пп I +
go nngnn ^б. пп go +
где Gо — масса автопоезда без нагрузки, т; gan — грузоподъемность автопоезда (суммарная грузоподъемность отдельных звеньев автопоезда), т; Van — коэффициент использования грузоподъемности автопоезда; g0 — масса тягового средства без нагрузки (включая людей в кабине), т; g0nn — масса полуприцепа без нагрузки, т; g, gm — грузоподъемность соответственно автомобиля и полуприцепа, т; 7а, 7ПП — коэффициент использования грузоподъемности соответственно автомобиля и полуприцепа; апп, Ьпп — расстояние от задней оси одноосного (или точки, находящейся посередине 143
между центрами спаренных осей двухосного) полуприцепа, соответственно до центра его тяжести без груза и до точки приложения нагрузки от полезного груза, м; L6. пп — база полуприцепа (расстояние между центрами шкворня и оси для одноосного полуприцепа или точкой, находящейся посередине между центрами спаренных осей, для двухосного полуприцепа), м. Ниже приведены капиталовложения в тыс. руб./км на строительство автомобильных дорог и их обустройство для общей сети
Рис. 43. Зависимость себестоимости Сэ Рис. 44. Зависимость показателя Пэ для на-транспортной работы автопоезда от грузо- хождения оптимальной грузоподъемности подъемности прицепа gnp определенного    gnp прицепа определенного тягача тягача СССР, зависящие Кс и не зависящие Кс от «размеров» движения при осевой нагрузке 10 тс, на 1976—1980 гг. [10]: Техническая категория дороги ....... I II III Кс .................... 146 80 51 /С' .................... 305 158 98 Приведенная методика и формулы позволяют провести оценку экономической эффективности транспортных средств в зависимости от их рациональных параметров и качеств. На рис. 43 и 44 для примера показан характер протекания кривой себестоимости транспортной работы и показателя Яэ для нахождения оптимальных параметров и качеств. В данном случае для автомобиля-тягача определенного типа с постоянной грузоподъемностью находится грузоподъемность прицепа в зависимости от эффективности автопоезда в целом. Из рис. 43 видна существенная разница в величинах себестоимости Сэ собственно транспортной работы (нижняя кривая), определяемая в расчетах при перевозках на автомобильном транспорте без учета дорожной составляющей, себестоимости С9 и общей себестоимости Сэфаботы (верхняя кривая) с учетом дорожной составляющей исходя из установленного выше критерия экономической оптимизации рациональных параметров и качеств проектируемого 144 автомобиля по приведенным затратам на перевозки. Кривая общей себестоимости Сэ показывает, что только определенные границы грузоподъемности прицепа обеспечивают ее минимальную величину. При этом допускаемая грузоподъемность прицепа меньше, чем грузоподъемность без учета расходов на содержание, ремонт, восстановление автомобильных дорог и их обустройство. Приведенный пример доказывает необходимость определения эффективности проектируемого автомобиля или автопоезда для конкретных условий эксплуатации по минимуму приведенных затрат. Приведенная на рис. 44 зависимость показателя Пэ для нахождения оптимальной грузоподъемности прицепа £пр показывает, что наибольшая эффективность автомобиля-тягача обеспечивается только при определенной величине грузоподъемности буксируемого прицепа. При уменьшении грузоподъемности прицепа относительно этой величины эффективность снижается, а увеличение грузоподъемности прицепа может даже привести к отрицательному эффекту, т. е. к убыткам в народном хозяйстве. Часть вторая ОСНОВЫ ПРОЕКТИРОВАНИЯ УЗЛОВ И АГРЕГАТОВ АВТОМОБИЛЕЙ БОЛЬШОЙ ГРУЗОПОДЪЕМНОСТИ ГЛАВА VIII ДВИГАТЕЛЬ ТРЕБОВАНИЯ К КОМПОНОВКЕ СИЛОВОГО АГРЕГАТА В настоящей главе рассматриваются в основном вопросы компоновки силового агрегата с точки зрения максимального удовлетворения требованиям, предъявляемым к ней при проектировании нового семейства автомобилей, основными из которых являются следующие: геометрические формы силовых агрегатов, проектируемых для нового семейства автомобилей, должны сочетаться с криволинейными поверхностями кабины, формирующими моторный отсек; поперечный силуэт двигателя должен обеспечивать его установку на раму автомобиля со стандартной колеей; высота двигателя должна быть минимальной и ограничиваться по возможности габаритами воздушных трубопроводов и головок цилиндров; размещение навесных устройств должно быть оптимальным с точки зрения приспособленности к конструкции автомобиля; узлы и агрегаты трансмиссии должны быть спроектированы с учетом максимальной унификации для всего разрабатываемого семейства; присоединительные размеры блоков двигателей, картеров маховиков и коробок передач должны быть едины и обеспечивать возможность получения различных модификаций силовых агрегатов путем различных комбинаций двигателей, сцеплений и коробок передач; силовые агрегаты, включающие одинаковые двигатели и отличающиеся коробками передач, должны иметь по возможности одинаковые места крепления для установки их на раму автомобиля; размеры фланцев вторичного вала коробок передач должны обеспечивать присоединение карданных валов соответствующих типоразмеров. Компоновка силового агрегата должна обеспечить: доступность ко всем элементам, требующим технического обслуживания; возможность заливки масла и контроля его уровня в поддоне двигателя без опрокидывания кабины; удобство проведения регулировки двигателя и приводов сцепления и коробок передач, а также монтажа и демонтажа навесных устройств на двигателе. ТИП ДВИГАТЕЛЯ Основными показателями двигателя являются литровая мощность, удельная масса, габаритные размеры, топливная экономичность, надежность и ресурс, шумность и токсичность, способность при необходимости обеспечивать повышение мощности за счет форсирования, универсальность применения, затраты на техническое обслуживание и ремонт и др. Для автомобилей большой грузоподъемности в настоящее время наиболее приемлемы дизели, достигшие в последнее время совершенства. Среди многих причин, объясняющих расширение дизелизации автомобильного транспорта, необходимо отметить следующие: рост мощностей двигателей и средней скорости движения автотранспорта и, как следствие этого, увеличение абсолютных величин расходов топлива привели к тому, что благодаря высокой топливной экономичности дизели стали обладать большим преимуществом по сравнению с карбюраторными двигателями; дизели расходуют топлива на 30—35 % (по объему) меньше, чем карбюраторные двигатели; успешное решение вопросов, связанных с уменьшением жесткости протекания рабочего процесса, увеличением быстроходности, успешным применением турбонаддува, позволяет создавать дизели, конкурентоспособные по отношению к карбюраторным двигателям; свойство многотопливности, присущее дизелям с определенными рабочими процессами, в последнее время привлекает особое внимание, так как позволяет использовать до 70% добываемого из нефти топлива; применение дизелей дает возможность уменьшить выброс токсичных веществ с отработавшими газами. Для перспективного семейства автомобилей и автопоездов большой грузоподъемности предусматривается новое семейство дизелей ЯМЗ с улучшенными показателями, максимально унифицированных по элементам и деталям, мощностью 180; 215, 290; 360 и 420 л. с. Вместе с тем во многих странах, в том числе и в СССР, проводится работа по доводке газотурбинного двигателя. Это объясняется тем, что газотурбинные двигатели большой мощности (350— 450 л. с.) обладают рядом существенных преимуществ по сравнению с двигателями других типов. Основные преимущества газотурбинного двигателя следующие: хорошая приспособляемость к внешней нагрузке, что позволяет значительно упростить трансмиссию и управление; малая масса, небольшие габаритные размеры и высокая удельная мощность; многотопливность; легкий пуск при низкой температуре окружающего воздуха; небольшой уровень токсичности отработавших газов; динамическая уравновешенность (не создает инерционных колебаний, так как отсутствуют возвратно-поступательно движущиеся части); низкий уровень шума. Главной причиной, препятствующей началу применения газотурбинных двигателей на автомобилях большой грузоподъемности, является их высокая удельная стоимость. Кроме того, удельные расходы топлива выше, чем у дизелей, особенно при малых мощностях, и до настоящего времени не накоплено достаточно материалов по долговечности газотурбинных двигателей. КОМПОНОВКА ДВИГАТЕЛЯ Рост энерговооруженности автомобилей при встречном стремлении к улучшению комфортабельности кабин, повышению полезной площади грузовых платформ и снижению удельных масс автомобилей предъявляет повышенные требования к совершенству конструкции силовых агрегатов в отношении массы и габаритных размеров. Характерными параметрами являются масса на единицу мощности и единицу рабочего объема, габаритные размеры, а также абсолютный и удельный объем. Естественным является стремление к улучшению весовых и габаритных параметров, что имеет тем большее народнохозяйственное значение, чем выше массовость выпуска автомобиля. Необходимо отметить, что, несмотря на ужесточение требований к габаритным размерам дизелей в условиях повышения мощности, до настоящего времени не выработаны четкие критерии оценки совершенства компоновки двигателя с точки зрения размещения его в моторном отсеке автомобиля. Вопросам выполнения моторных отсеков грузовых автомобилей в течение ряда лет не уделялось достаточного внимания. Однако с ростом мощностей и освоением новых прогрессивных схем компоновок автомобилей назрела необходимость пересмотра отношения к разработке моторных отсеков и отработки определенных компоновочных требований к дизелям. Известно, что габаритные размеры дизелей, устанавливаемых в корпусных машинах, оцениваются показателем габаритной мощности где Ne—номинальная мощность, л. с.; Удв — объем, занимаемый двигателем, м3. Как следует из данной формулы, габаритная мощность дает лишь относительную оценку занимаемого двигателем объема. В дополнение к этому габаритному параметру, как правило, резко ограничивается размер по вертикали, что вытекает из стремления снизить общую высоту машины. В условиях компоновки автомобиля, где двигатель приходится вписывать в пространство моторного отсека, необходимо также оценивать геометрические формы силового агрегата и их сочетаемость криволинейными поверхностями, формирующими отсек. Следует обратить внимание на большое значение поперечного силуэта двигателя, поперечные размеры которого должны обеспечивать возможность его установки на раму и в подкапотное пространство автомобиля со стандартной колеей. Изучение компоновочных схем современных грузовых автомобилей позволяет выделить следующие важные размерные и конструктивные факторы, которые следует контролировать при проектировании двигателей. Для двигателей при компоновочной схеме «кабина над двигателем» этими факторами являются следующие: размер от оси коленчатого вала двигателя до его верхней плоскости; ширина блока двигателя на уровне вращения кривошипа коленчатого вала; ширина двигателя на уровне головок цилиндров; отсутствие выступающих над верхней плоскостью двигателя отдельных элементов конструкции, особенно в его передней части; предпочтительное размещение точек частого обслуживания в задней части двигателя; желательное размещение элементов управления коробкой передач на двигателе и в передней его части. Для автомобилей при компоновочной схеме «кабина за двигателем» этими факторами являются следующие: длина двигателя от плоскости вентилятора до заднего торца блока (или крышки в случае заднего размещения приводных зубчатых колес); ширина блока на уровне вращения кривошипа коленчатого вала; ширина двигателя на уровне головок цилиндров; отсутствие свисающих агрегатов над задним торцом двигателя; желательное размещение точек обслуживания в передней или средней части двигателя. Кроме того, для рациональной компоновки грузового автомобиля в отношении использования его габаритов важнейшее значение для обеих схем имеет габаритная длина двигателя. Одним из наиболее действенных средств уменьшения длины двигателя является применение двухрядного V-образного расположения цилиндров. Такое расположение цилиндров уменьшает длину двигателя (при одном и том же числе цилиндров, рабочем объеме и мощности) по сравнению с двигателем, имеющим рядное расположение цилиндров, приблизительно на 30%, а массу — на 25%. Ввиду этого все отечественные автомобильные дизели второго и третьего поколений имеют двухрядное расположение цилиндров. Из рассмотрения изложенных выше соображений по компоновке моторного отсека автомобилей различных схем следует, что для автомобиля имеют существенное значение не только абсолютные размеры двигателя, но и его геометрические формы продольного и поперечного силуэтов, особенно при компоновочной схеме «кабина над двигателем». Каковы оптимальные геометрические формы и критерий конструктивного совершенства двигателя по данным параметрам. Размещение элементов конструкции двигателя в пределах габаритов корпусных и оболочковых элементов, определяющих «естественную форму», полезно для сочетания двигателя с формами моторного отсека. На рис. 45 показаны продольный и поперечный силуэты типичных V-образных дизелей для грузовых автомобилей. Развитие габаритов в зоне А затрудняет компоновку автомобиля по схеме «кабина над двигателем». При размещении элементов конструкции в зоне Б, т. е. при расположении вентилятора на переднем конце коленчатого вала, резко снижается эффективность вентиляторов системы охлаждения. Развитие габаритов в зоне Г затрудняет размещение агрегатов шасси на раме. Размещать элементы конструкции в зоне В нежелательно для компоновки по схеме «кабина за двигателем», так как ее верхняя зона повышает уровень спального места и может оказывать влияние на высоту всей кабины. Высказанные положения позволяют в качестве критерия по габаритным параметрам для оценки совершенства конструкции в отношении компоновки ввести понятия коэффициента KL продольной компактности и коэффициента Кв поперечной компактности, предложенные Г. Д. Чернышовым: F'    . F" где fест» ^бщ, ^ест, ^общ — общие и «естественные» площади соответственно в поперечном и продольном силуэтах. Коэффициенты габаритной компактности характеризуют степень универсальности использования данной модели двигателей в моторных отсеках различной формы. Компоновка современного силового агрегата автомобиля большой грузоподъемности должна обязательно учитывать не только рациональное размещение агрегатов собственно двигателя, но и узлов крепления, элементов систем управления двигателем и коробкой передач, магистралей подвода и отвода топлива, охлаждающей жидкости, газов, воздуха и т. д. Большая конструк-торско-экспериментальная и научно-исследовательская работа по созданию нового семейства двигателей ЯМЗ-840 позволила значительно улучшить компоновочные и технические показатели данных двигателей. Вследствие хорошей компактности двигатель ЯМЗ-840 можно монтировать на все автомобили Минского автозавода, как осваиваемые, так и перспективные, а уменьшенная высота по сравнению с менее мощным двигателем ЯМЭ-238 и особенно ЯМЭ-238Н позволяет применять кабину с двумя спальными местами. Высота двигателя уменьшена в результате рационального расположения на двигателе навесных агрегатов, вследствие чего высота ограничена только габаритами воздушных трубопроводов и головок цилиндров. ГЛАВА IX СЦЕПЛЕНИЕ ТРЕБОВАНИЯ К СЦЕПЛЕНИЮ К сцеплениям предъявляются следующие требования: обеспечение плавного включения; полное выключение, т. е. полное отсоединение (без «ведения») ведомых деталей от ведущих; надежная работа при нагреве, особенно интенсивном в процессе переключения передач в тяжелых условиях эксплуатации, высокая износостойкость пар трения; обеспечение снижения динамических нагрузок в трансмиссии, особенно при резком включении сцепления, минимальные массы и моменты инерции ведомых элементов сцепления; возможность применения приводов, снижающих усилия водителя при включении и выключении сцепления. КОНСТРУКЦИИ СЦЕПЛЕНИЙ На большегрузных транспортных автомобилях преимущественное распространение получили одно или двухдисковые фрикционные сцепления сухого типа с механическим сжатием дисков с помощью пружин. Сцепления автомобилей большой грузоподъемности применяются с периферийным (рис. 46) или центральным расположением нажимных пружин. Сцепления, включающиеся периферийными нажимными пружинами при непосредственном давлении их на нажимной диск и выключающиеся посредством жестких рычагов, по сравнению с сцеплениями, имеющими центрально расположенные нажимные пружины с передачей усилия на нажимной диск через нежесткую систему рычагов, обладают следующими преимуществами; гарантируется необходимый отход нажимного диска при выключении сцепления; обеспечивается равномерное прижатие нажимного диска к накладкам; Рис. 46. Двухдисковое сцеплен нне с периферийными нажимными пружинами имеется возможность изменять нажимное усилие путем изменения числа пружин в зависимости от типа и назна-чения автомобиля.
Сцепления с диаф-рагменной нажимной пружиной, получившие широкое применение на легковых автомобилях и грузовых автомобилях малой грузоподъемности, начинают применяться на грузовых автомобилях средней и большой грузоподъемности полной массой до 22 т. Диафрагменная пружина в сцеплениях этого типа служит сжимающим и отводящим механизмом. Она изготовлена из листовой пружинной стали с меридионально расположенными «лепестками», которые служат рычагами включения сцепления. Пружина этого типа имеет нелинейную характеристику, что очень важно для облегчения управления сцеплением. ВЫБОР ОСНОВНЫХ ПАРАМЕТРОВ Основные параметры сухих фрикционных сцеплений для отечественных автомобилей установлены ГОСТ 12238-—76. В табл. 18 приведены рекомендации для основных параметров сцеплений автомобилей с крутящим моментом двигателя более 40 кгс-м. Зависимость типа и размеров сцеплений некоторых зарубежных фирм от передаваемого крутящего момента двигателя приведена в табл. 19, а основные параметры сцеплений ЯМЗ для двигателей мощностью 210—380 л. с. — в табл. 20. Размеры ведомых дисков сцепления конструктивно ограничиваются размерами маховика, а также необходимостью обеспечения возможно меньшей величины момента инерции для облегчения синхронизации включения передач. Так, Ярославский моторный Наружный диаметр ведомого диска, мм Максимальный крутящий момент двигателя Н-м (кгс*м) при установке сцепления Максимальная частота вращения с-1 (об/мин), не более однодискового двухдискового 402 (41,0) 465 (47,5) 66,6 (4000) 441 (45,0) 800 (82,0) 66,6 (4000) 490 (50,0) 930 (95,0) 58,4 (3500) 685 (70,0) 1080 (110,0) 50,0 (3000) 1080 (110,0) 1420 (145,0) 50,0 (3000) завод в качестве одного из условий выбора размеров сцепления для автомобилей большой грузоподъемности принимает, что момент инерции одного ведомого диска не должен превышать 1,5 кге • см • с2. Накладки сцеплений изготовляют из фрикционных асбестовых материалов согласно ГОСТ 1786—74. В табл. 21 приведены сведения из этого стандарта для вновь проектируемых автомобилей. Необходимо обратить Таблица 19 внимание на то, что в этом ГОСТе коэффициент трения \i материала накладок приведен по результатам испытаний материала на лабораторной машине трения. Полученные таким методом значения коэффициента трения завышены в сравнении с натурными испытаниями этих материалов в сцеплениях. Тип и размеры сцепления (число дисков/наружный диаметр, мм) Крутящий момент, кгс-м, передаваемый сцеплением фирмы Фихтель и Сакс фирмы Борг и Бек фирмы Феродо по нормам SAE
Так, Всесоюзный научно- исследовател ьский институт асбестотехнических изделий (ВНИИАТИ), ЯМЗ для сцеплений Камского автомобильного завода разработали фрикционный материал на накладки сцепления марки 1-287—69 по ТУ 3841421 — 71, превосходящий по показателям материалы, приведенные в ГОСТе. По данным натурных испытаний на инерционных стендах двухдисковых сцеплений коэффициент трения этих накладок находится в пределах 0,22—0,24. Показатели отечественных и зарубежных фрикционных материалов для сухих сцеплений, поданным 1972—1974 гг., полученным ВНИИАТИ, ЯМЗ и НАМИ, приведены в табл. 22. В качестве расчетного значения при проектировании сцеплений рекомендуется принимать |х = 0,25. Поскольку фрикционные свойства накладок обусловливают технический уровень сцепления, его размеры и нагрузочную спо-154 Параметры Модель сцепления Мощность двигателя, л. с. Крутящий момент двига теля, кгс*м....... Коэффициент трения . . . Ведомые диски: число ......... наружный диаметр, мм внутренний диаметр, мм толщина, мм ..... площадь трения одной накладки, см2 ..... средний радиус трения, см .......... Нажимное усилие, кге . . Удельное давление, кге* с/см2........ Передаточное число рыча гов ...........
<<< 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