Назначение, устройство трансмиссий полноприводных автомобилей

Расход топлива в городском ездовом цикле на дороге (РТГЦд) – данная оценка проводится аналогично оценки РТМЦд, но существуют промежуточные остановки автомобиля.

 

Расход топлива в городском ездовом цикле на стенде (РТГЦс) – данной оценки подвергаются автомобили массой до 3,5 тонн, испытание производится на специальном стенде с беговыми барабанами. При этом режим движения задается программным устройством стенда. Топливно-скоростная характеристика установившегося движения (ТХ) – представляет собой зависимость путевого расхода топлива от установившейся скорости движения на высшей передаче. При этом скорости движения устанавливают от минимально устойчивой, до максимальной на данной передаче. Топливно-скоростная характеристика на дороге с переменным продольным профилем – представляет собой зависимость средней скорости движения и путевого расхода топлива на заданной холмистой дороге, к допустимой скорости, на которой подъемы и уклоны заданы вероятностным характером распределения.

Уравнение расхода топлива

 

Одним из способов определения расхода топлива является показатель общего расхода топлива за пройденный путь. Зачастую в странах СНГ принято измерять его в литрах на 100 км пробега автомобиля. Исходя из этого, можно воспользоваться формулой путевого расхода топлива:

 

qп=Q/S×100

 

qп – путевой расход  топлива;

Q – общий расход топлива  за пройденный путь (S) в литрах;

S – пройденный путь, расстояние  соответствующее расходу топлива;

Следовательно, для определения общего расхода топлива:

 

Q = qп · S · (1/100); [литры]

Для определения часового расхода топлива (Gт) используют формулу:

 

Gт=(Q×ρт)/t×3600

 

ρт - плотность топлива, килограммы/литры;

t – время потраченное  на движение движения;

Следовательно, формула общего расхода топлива принимает полный вид:

 

Gт=(qп×S×ρт)/(t×100)×3600=36×qп×V×ρт

 

При этом, если выразить часовой расход топлива через удельный эффективный расход топлива (gе):

 

Gт=(gе×Nе)/1000

 

Nе – эффективная мощность  двигателя, кВт;

gе – удельный эффективный  расход топлива, зависящий от степени использования мощности двигателя (И), а также от угловой скорости коленчатого вала (ω);

И прировняем обе формулы:

 

36×qп×V×ρт=(gе×Nе)/1000

 

Можно получить путевой расход топлива с учетом удельного эффективного расхода топлива:

 

gп=(gе×Nе)/(36000×V×ρт )

Для определения путевого расхода топлива необходимо знать зависимость удельного эффективного расхода топлива (ge) от степени использования мощности двигателя (И) при разных значениях угловой скорости (ωe1 – ωe3). Данная зависимость изображается графически. Схематический график, показывающий зависимость удельного эффективного расхода топлива (ge) от степени использования мощности двигателя (И) при разных значениях угловой скорости коленчатого вала (ωе) Следовательно, удельный эффективный расход топлива в большей степени зависит от используемой мощности двигателя автомобиля и в меньшей от угловой скорости коленчатого вала.

 То есть при увеличении степени использования мощности двигателя и снижения угловой скорости коленчатого вала, эффективный расход уменьшается. И увеличивается при низком использовании мощности двигателя на высоких оборотах коленчатого вала. Это обусловлено уменьшением механического КПД двигателя и плохими условиями для сгорания смеси в цилиндрах. Также при использовании максимальной мощности, расход топлива может увеличиваться из-за обогащения горючей смеси.

 

Определения и измерители плавности хода.

 

  Колебания автомобиля влияют практически на все основные эксплуатационные свойства машины: комфортабельность и плавность хода,  устойчивость  и  управляемость  и  даже  расход топлива. 
Колебания возрастают с увеличением скорости движения, повышением мощности двигателя, существенное влияние на колебания оказывает качество дороги. 
Колебания и вибрации в автомобилях являются источником шума. Колебания, вибрации и шум оказывают вредное воздействие на водителя, пассажиров и окружающую среду. 
Установлены нормы и стандарты, определяющие допустимые уровни колебаний, вибраций и шумов автомобилей. От этих показателей зависят качество и цена легкового автомобиля.  
Испытания автомобилей на определение уровня колебаний, вибраций и шума проводятся в лабораториях и на специальных дорогах автополигонов. 
Сделать легковой автомобиль, в котором отсутствуют колебания, вибрации и шум, невозможно, как невозможно построить вечный двигатель. Однако вполне возможно создать автомобиль с минимальными уровнями колебаний, вибраций и шума. 
Колебания возникают прежде всего при взаимодействии колес с поверхностью дороги. В результате прогиба пневматических шин и деформации подвески колеса и кузов совершают сложные колебания. По колебаниям колес судят об устойчивости и управляемости автомобиля. Колебания кузова непосредственно определяют плавность хода. 
Колебания вдоль продольной оси проявляются при торможении и разгоне, но не могут быть определяющими для плавности хода. Горизонтальные колебания вдоль поперечной оси кузова (боковые колебания) возможны лишь за счет боковой деформации шин. В результате использования подвески колес кузов совершает главным образом вертикальные, продольно-угловые и поперечно-угловые колебания. Перечисленные колебания и определяют плавность хода автомобиля. 
Оценка плавности хода автомобиля. Что же такое плавность хода и почему ей уделяется особое внимание при проектировании, эксплуатации и сравнительной оценке различных легковых автомобилей? Конечно, плавность хода зависит не только от конструкции автомобиля и его подвески, но и от качества дорожного покрытия и скорости движения. Можно дать следующее определение: плавностью хода называется свойство автомобиля обеспечивать защиту водителя, пассажиров и перевозимого груза от колебаний и вибраций, толчков и ударов, возникающих в результате взаимодействия колес с дорогой. 
Само понятие «плавность хода» возникло давно. Каретных дел мастера искусно делали подвеску экипажей с конной тягой, добиваясь высокой плавности хода. Подвеска старинных карет была весьма мягкой, имела длинные рессоры с большим прогибом и малой жесткостью. Любопытно, что по этим параметрам она превосходила подвески колес многих современных автомобилей. В начале своего пути автомобили имели далеко не рекордные скорости среди наземных транспортных средств. Например, в 1894 г. во время первых автомобильных гонок Париж — Руан автомобили с двигателями Даймлера показали среднюю скорость 20,5 км/ч. Однако за первые 10... 15 лет существования автомобиля резко возросла его скорость, превысив 100 км/ч. 
Первые мировые рекорды скорости принадлежали автомобилям с электромоторами (электромобили). В 1898 г. электромобиль Шарля Жанто (Франция) с двумя электромоторами (общая мощность.36 л.с.) установил первый в мире абсолютный рекорд скорости 63,149 км/ч, а в 1899 г. электромобиль «Всегда недовольный» бельгийца Камиля Женатци (мощность электромотора 40 л. с.) превзошел стокилометровый барьер— 105, 876 км/ч. Однако электромобильные рекорды продержались недолго. В 1902 г. француз Анри Фурнье на автомобиле «Морс» с бензиновым двигателем в 60 л.с. повысил абсолютный рекорд до 123,772 км/ч. 
Прохождение автомобилями рубежа скорости 100 км/ч не обошлось без жертв. На гонках Париж — Мадрид в 1903 г. из-за высокой скорости (более 100 км/ч), плохой дороги, пыли, низкой плавности хода произошли катастрофы, и французское правительство запретило продолжать гонки. Автомобили конной тягой были доставлены на железную дорогу. 
В 1904 г. молодой Генри Форд на своем автомобиле «Стрела» достиг скорости 147 км/ч. 
О комфортабельности и плавности хода первых рекордных автомобилей можно судить по машине Форда «Стрела», у которой ведущие колеса жестко крепились к раме, а моторы не имели глушителей. Почему водитель не вылетел из своего сиденья, держась лишь за рукоятку управления, абсолютно неясно. Самое важное было — скорость. 
Скорость в 205,443 км/ч в 1906 г. была достигнута на гоночном автомобиле «Ракета» американской фирмы «Стенлей». Машина имела паровой двигатель мощностью 150 л.с. Это была «лебединая песня» паровых автомобилей. В 1937 г. на автомобиле «Ауто-Унион», все колеса которого имели независимую подвеску, с мощностью двигателя до 640 л.с. установлен рекорд скорости 406,3 км/ч. 
Какие же изобретения и усовершенствования в конструкции автомобиля позволили так быстро наращивать скорость? Основными из них были увеличение мощности двигателя, использование обтекаемых форм кузова, совершенствование рулевого управления и тормозов, и, конечно, важнейшую роль сыграли изобретение пневматической шины и применение независимой подвески колес автомобиля. 
С такой подвеской в начале 20-х гг. начал выпускаться в Италии автомобиль «Лямбда». В СССР первым легковым автомобилем с независимой подвеской был знаменитый «ГАЗ М-20» («Победа»). Применение назависимой подвески не только избавило машину от опасных колебаний управляемых колес (явление шимми), но и способствовало существенному улучшению плавности хода. В наши дни дальнейшее повышение плавности хода, устойчивости и управляемости легкового автомобиля немыслимо без применения управляемых (регулируемых) систем подвески. 
Очевидно, что плавность хода нуждается в количественной оценке. Однако это не простая задача, при решении которой нельзя полагаться только на собственные впечатления. Впечатления водителя и пассажиров о плавности хода могут изменяться в зависимости от многих обстоятельств: их возраста, здоровья и др. Полагаться на субъективную оценку нельзя. 
Давно известно, что наилучшей плавностью хода обладают автомобили с мягкой, подвеской. Снизить жесткость рессор (пружин) можно за счет увеличения их прогиба, а значит, и повышения хода колес относительно кузова. Сделать подвеску мягкой и длинноходной не всегда возможно. Препятствием для увеличения хода колес является не только необходимость в увеличении размеров колесных ниш кузова, но и трудности, связанные с размещением устройств трансмиссии, тормозов и рулевого управления. 
Статическим называется прогиб рессор (или осадка пружин) при неподвижном автомобиле. По величине статического прогиба можно оценить жесткость подвески и плавность хода. 
Наиболее простым и доступным показателем плавности хода является частота собственных колебаний кузова автомобиля. Опыт показывает, что если частота этих колебаний лежит в пределах 0,5... 1,0 Гц, то машина обладает высокой плавностью хода. (Интересно отметить, что указанные частоты совпадают е частотой толчков, которые испытывает человек при ходьбе со скоростью 2... 4 км/ч.) 
Находясь в кузове легкового автомобиля, человек испытывает два основных вида сложных колебательных движений: сравнительно медленные колебания с большими амплитудами и быстрые колебания с малыми перемещениями. От колебаний с малыми перемещениями можно защититься с помощью сидений, резиновых опор, прокладок, виброизоляторов и других устройств. Для защиты от колебаний с низкими частотами и большими амплитудами служат упругие подвески колес.

Нормы вибронагруженности устанавливаются такими, чтобы на дорогах, для которых предназначен автомобиль, колебания водителя и пассажиров не вызывали у них неприятных ощущений и быстрой утомляемости, а колебания грузов и конструктивных элементов автомобиля не приводили к их повреждениям. Возникающие при движении автомобиля колебания, вызванные неровностями дороги, оказывают влияние не только на плавность хода, но и на ряд других эксплуатационных свойств. Так, при эксплуатации грузовых автомобилей на дорогах с неудовлетворительным состоянием поверхности средняя скорость движения уменьшается на 40...50 %, межремонтный пробег — на 35...40 %, расход топлива увеличивается на 50...70 %, а себестоимость перевозок — на 50...60 %. Автомобиль представляет собой колебательную систему, в которую входят инерционные, упругие и диссипативные элементы. К инерционным относятся массы кузова, мостов с колесами, людей и грузов. Различают массы подрессоренные (массы кузова, груза и пассажиров) и неподрессоренные (массы мостов и ко¬лес). Упругие и диссипативные элементы составляют основу виброзащитной системы автомобиля. В эту систему входят: подвеска, шины, сиденья водителя и пассажиров. К подвеске относятся все конструктивные элементы, соединяющие мосты или отдельные колеса с рамой или кузовом. Кроме упругих и диссипативных элементов в нее входят направляющие устройства, определяющие кинематические характеристики перемещения колес относительно рамы или кузова и обеспечивающие передачу между ними усилий и моментов. Воздействия неровностей дороги на колебательную систему автомобиля вызывают колебания масс и приводят к изменению их кинетической энергии. Упругие элементы предназначены для преобразования энергии толчков и ударов, создаваемых неровностями дороги, в потенциальную энергию упругих элементов. Назначение диссипативных элементов — гашение колебаний. Они обеспечивают рассеивание энергии, превращая механическую энергию колебаний в тепловую. Интенсивность гашения колебаний зависит от величины трения диссипативного элемента (гидравлического сопротивления амортизатора, внутреннего трения элементов шины и сидений)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Рекомендуемая литература

Основная

1. Вахламов В.К. Автомобили: Основы конструкции: учебник для студ. Высш. Учебн. Заведений / В.К.Вахламов. 4-е изд., стер. – М.: Издательский центр «Академия», 2008. – 528 с.
2. Вахламов В.К. Конструкция расчет и эксплуатационные свойства автомобилей. Учеб. Пособие для студ. высш. учеб. заведений / В.К.Вахламов. - Издательский центр “Академия”. 2007. – 560 с.

 

Дополнительная

3. Иванов А.М., Солнецев А.Н., Гаевский В.В. и др. Основы конструкции автомобиля. – М.: ООО «Книжное издательство «За рулем», 2005. – 336 с.
4. Богатырев А.В. и др. Автомобили / А.В. Богатырев, Ю.К. Есеновский-Лашков, М.Л. Насоновский, В.А.Чернышев, Под ред. А.В. Богатырева. – М.: Колос, 2001. – 20001. – 496 с.
5. Журналы: «Автомобильный транспорт», «Грузовое и пассажирское автохозяйство», «Автомобильная промышленность»

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Содержание:

1. Назначение, устройство трансмиссий полноприводных автомобилей.
2. Устройство и принцип работы контактно-транзисторной системы зажигания.
3. Уравнения расхода топлива при эксплуатации автомобиля.
4. Определения и измерители плавности хода.