Влияние различных факторов на проходимость

Автомобиля

На проходимость автомобиля оказывают влияние следующие конструктивные и эксплуатационные факторы.

Тип колес. Ведущее колесо преодолевает вертикальное препят­ствие лучше, чем ведомое. Это происходит потому, что ведущее колесо стремится преодолеть вертикальное препятствие, а ведо­мое колесо только упирается в него.

На рис. 12.4 представлены схемы ведомого и ведущего колес автомобиля, которые преодолевают вертикальное препятствие вы­сотой h _пр.

На переднее ведомое колесо (рис. 12.4, а)в этом случае дей­ствуют вертикальная нагрузка P_z, толкающая сила Р_х и реакция R _ппрепятствия, составляющими которой являются R_z и R_x.

 

Рис. 12.4. Преодоление вертикального препятствия ведомым (а) и ведущим (б) колесами автомобиля:

P' _т, P'' _т — составляющие тяговой силы при преодолении препятствия

Исследованиями установлено, что для переднего ведомого коле­са высота преодолеваемого вертикального препятствия h _к= 2/3 r _к. При высоте препятствия h _пp= r _к переднее ведомое колесо не мо­жет преодолеть его даже при очень большой толкающей силе Р_х.

На ведущее колесо (рис. 12.4, б)по сравнению с ведомым до­полнительно действует крутящий момент М _к,который вызывает появление силы Р _т. Составляющая Р' _тэтой силы уменьшает со­ставляющую R_x реакции препятствия, противодействующую дви­жению. Составляющая Р'' _ттяговой силы обеспечивает ведущему колесу возможность преодоления препятствия. Исследованиями ус­тановлено, что для ведущего колеса высота преодолеваемого вер­тикального препятствия h _пp = r _к.

Колея колес. Соотношение между колеями передних и задних колес автомобиля (рис. 12.5) имеет важное значение при движе­нии по мягким грунтам. Несовпадение колеи передних и задних колес приводит к увеличению сопротивления движению, и на­оборот. При совпадении колеи передних и задних колес проходи-

Рис. 12.5. Колеи передних и задних колес автомобиля: а — совпадающие; б — несовпадаю­щие; в — при двухскатных задних колесах

 

мость повышается, так как передние колеса образуют в грунте колею, а задние колеса движутся по уже уплотненному грунту колеи.

Обычно колеи передних и задних колес не совпадают у авто­мобилей с передними односкатными и задними двухскатными ко­лесами. Несовпадение колеи возможно и у автомобилей со всеми односкатными колесами. Для таких автомобилей разница в шири­не колеи передних и задних колес не должна превышать 25... 30 % ширины шины, иначе проходимость существенно ухудшится.

Тип подвески колес. При движении по пересеченной местнос­ти автомобилей с колесными формулами 6×4 и 6×6 исключение отрыва колес от грунта обеспечивает балансирная (рис. 12.6) или независимая подвеска. При использовании таких подвесок колеса лучше приспосабливаются к неровностям поверхности, и прохо­димость автомобиля повышается.

Гидропередача и раздаточная коробка. Применение гидропере­дач и раздаточных коробок с понижающими передачами суще­ственно повышает проходимость автомобиля особенно по мягким и влажным грунтам. Благодаря их применению достигается мини­мальная скорость движения (0,5... 1,5 км/ч) и ее плавное измене­ние. Это обеспечивает непрерывное движение в тяжелых дорож­ных условиях, что очень важно, так как автомобиль часто оста­навливается в момент переключения передач.

Тип дифференциала. Конический симметричный дифференци­ал уменьшает проходимость автомобиля, так как распределяет поровну между ведущими колесами крутящий момент, а тяговая сила на них определяется колесом с меньшим сцеплением. Это дифференциал малого трения. Трение же в дифференциале позво­ляет передавать больший крутящий момент на небуксующее ко­лесо и меньший — на буксующее. При использовании коническо­го дифференциала суммарная тяговая сила на ведущих колесах возрастает за счет трения на 4...6 %.

Червячный и кулачковый дифференциалы увеличивают про­ходимость автомобиля. Они являются дифференциалами повышен­ного трения. В случае их применения суммарная тяговая сила на ведущих колесах возрастает на 10... 15 %.

Рис. 12.6. Схема балансирной подвески колес автомобиля:

1,3— ведущие мосты; 2 — рессора; 4 — ось; 5 — ступица; 6 — штанга

Рис. 12.7. Колесо с регулированием давления воздуха в шине:

1 – широкопрофильная шина; 2 — вен­тиль камеры; 3 — запорный кран колеса

Блокируемые дифференциалы еще больше увеличивают про­ходимость автомобиля. При использовании таких дифференциа­лов суммарная тяговая сила на ведущих колесах возрастает на 20...25%.

Регулирование давления воздуха в шинах. Благодаря регулиро­ванию давления воздуха в шинах (рис. 12.7) существенно повы­шается проходимость автомобилей в тяжелых дорожных условиях

Рис. 12.8. Цепи противоскольжения:

а — мелкозвенчатые; б —с прямыми траками; в — с ромбовидными траками; г — браслетная; д — с широкими траками

и по бездорожью. В зависимости от дорожных условий давление воздуха в шинах может меняться в пределах 0,05...0,35 МПа. По­этому проходимость автомобиля, оборудованного шинами с регу­лируемым (переменным) давлением воздуха, в отдельных случаях приближается к проходимости гусеничных машин.

Устройства для самовытаскивания. Применение самовытаски­вающих устройств (лебедки с приводом от коробки отбора мощ­ности, лебедки самовытаскивания, монтируемые на ведущие ко­леса, и др.) позволяют значительно повысить проходимость авто­мобиля при преодолении особо тяжелых участков дороги.

Цепи противоскольжения (рис. 12.8). При установке на ведущие колеса автомобиля цепей противоскольжения различного типа (витые, браслетные, траковые, гусеничные) возрастает площадь поверхности зацепления колес с дорогой, что способствует уве­личению тяговой силы и повышению проходимости.

Так, браслетные цепи на обледенелых и размокших грунтовых дорогах с твердым основанием обеспечивают увеличение тяговой силы на ведущих колесах на 20...45 %.

Траковые цепи позволяют преодолевать снежный покров в 4 — 5 раз большей толщины, чем без них, а гусеничные цепи — слой снежного покрова вдвое большей толщины.

Однако цепи противоскольжения следует использовать только для временного повышения проходимости автомобиля на тяже­лых участках пути. При движении на твердых дорогах их необходи­мо снимать.

Контрольные вопросы

1. Как влияет проходимость на среднюю скорость движения, произво­дительность и топливную экономичность автомобиля?

2. Какими измерителями оценивают проходимость автомобиля?

3. Какие габаритные параметры характеризуют проходимость авто­мобиля по неровностям дороги?

4. Какие габаритные параметры проходимости характеризуют манев­ренность автомобиля?

5. С помощью каких тяговых и опорно-сцепных параметров оценива­ют проходимость автомобиля на мягких и твердых скользких дорогах, а
также на подъемах?

6. Дайте определение комплексного фактора проходимости. Что он
характеризует и учитывает?

7. Какими способами и конструктивными мерами можно повысить
проходимость автомобиля?

ПЛАВНОСТЬ ХОДА

Плавность хода является важным эксплуатационным свойством автомобиля, от которого во многом зависят средняя скорость дви­жения, производительность, расход топлива, межремонтный про­бег, комфортабельность езды, сохранность перевозимого груза и защита автомобиля, его систем и механизмов от воздействия не­ровностей дороги.

Колебания автомобиля

Основными причинами возникновения колебаний автомобиля являются дорожные неровности. На дорогах с асфальтобетонным покрытием неровности имеют различные размеры и очертания. Они бывают двух видов: неровности высотой 3...5 мм и длиной 8... 10 мм, называемые микронеровностями, а также высотой 10... 12 мм и длиной 5...8 м, называемые волнами.

Колебания автомобиля, вызванные дорожными неровностями, оказывают существенное влияние на плавность хода и, следова­тельно, на состояние пассажиров и водителя, сохранность груза и самого автомобиля. Так, например, при длительном воздействии колебаний пассажиры и водитель сильно утомляются. При этом значительное влияние на них оказывают скорость и ускорение колебаний.

С увеличением скорости колебаний плавность хода автомобиля ухудшается.

Ниже приведена характеристика колебаний в зависимости от их скорости, м/с:

Неощутимые колебания...................................... …0,035

Едва ощутимые колебания......................... ….0,035...0,1

Вполне ощутимые колебания............................. 0,1...0,2

Сильно ощутимые колебания............................. 0,2...0,3

Неприятные и очень неприятные колебания.... 0,3...0,4

Воздействие ускорений на пассажиров и водителя в значитель­ной степени зависит от частоты колебаний. Так, при ее увеличе­нии даже небольшие ускорения колебаний могут вызвать непри­ятные или болезненные ощущения (табл. 13.1).

Таблица 13.1

Ускорения, м/с², колебаний, оказывающие отрицательное воздействие

На пассажиров и водителя

 

 

Частота колебаний, Гц	Ощущения
неприятные	болезненные
1,0	2,3	2,7
1,5	2,1	2,5
2,0	1,9	2,3
3,0	1,7	2,0

Измерители плавности хода

Плавность хода автомобиля оценивается параметрами верти­кальных колебаний. Измерителями плавности хода являются час­тота колебаний ω или п,мин^–1, амплитуда колебаний z (наиболь­шее перемещение кузова от положения равновесия), скорость колебаний (первая производная перемещения по времени), м/с, ускорения колебаний (вторая производная перемещения по вре­мени), м/с².

Для одномассовой колебательной системы (рис. 13.1), облада­ющей одной степенью свободы и выведенной из состояния рав­новесия, частоты колебаний равны

где Т — период колебаний.

Эти частоты связаны между собой зависимостью

Подставим в указанное выражение значение и, учитывая, что получим

 

Рис. 13.1. Одномассовая колебательная система

или с учетом значения ускорения силы тяжести g = 980 см/с²

где с — жесткость пружины, кг/см; f _ст— статический прогиб пру­жины, см.

С этой частотой будет совершать свободные колебания одно-массовая колебательная система, выведенная из состояния рав­новесия.

Свободные колебания обусловлены наличием восстанавлива­ющей силы (силы упругости) пружины колебательной системы. Они считаются незатухающими и представляют собой гармони­ческие перемещения, описываемые синусоидой.

Дифференциальное уравнение свободных незатухающих коле­баний одномассовой колебательной системы имеет вид

или с учетом ω

Рассмотренная одномассовая колебательная система с одной степенью свободы является простейшей и не отражает реальных колебательных процессов, происходящих при движении автомо­биля.