Міністерство освіти і науки, молоді та спорту України

Кіровський транспортний технікум

Теорія і конструкція автомобіля

Методичні вказівки по вивченню тем, винесених на самостійне

опрацьовування студентами спеціальності 5.07010101

« Організація та регулювання дорожнього руху »

Викладач

Бондаренко О.О.

2013

1 Загальні методичні вказівки

Дані методичні вказівки складені для надання допомоги студентам в організації їх самостійної роботи при вивченні предмета " Теорія і конструкція автомобіля"

Приступаючи до вивчення теми, треба уважно ознайомитися зі змістом теми, щоб визначити обсяг питань, які розглядаються. Далі ретельно проробити вказівку! по вивченню теми, тому що в них висвітлюється сутність основних питань, а також вказується, на що слід звернути особливу увагу. Після вивчення матеріалу даних вказівок проробляється та конспектується рекомендована література.

Для перевірки якості вивчення матеріала треба відповісти на питання для самоперевірки, які наводяться по кожній темі.

Якщо відповідь на будь-яке питання викликає труднощі, слід повернутися до відповідного матеріалу учбового посібника або звернутися за консультацією до викладача.

2 Література по предмету

1 Иларионов В.А. и др. «Теория и конструкция автомобиля»,- М.,Машиностроение, 1985 г

2 Волков В.П. «Теорія експлуатаційних властивостей автомобіля»: Навч. Посібник.-

Харків: ХНАДУ, 2003.-292 с

ВСТУП

Автомобільний транспорт, що відноситься до дорожньо -транспортних засобів, є невідємною складовою частиною транспортної системи України, до якої входять залізничний, трубопровідний, морський, річний, авіаційний та інші види транспорту. Автотранспортним засобом називається машина, переміщення якої опорною поверхнею здійснюється за допомогою сили, створюваної взаємодією коліс з цією поверхнею.

Різноманітність умов експлуатації обумовило широку спеціалізацію автомобілів, які відрізняються специфічними властивостями, що забезпечують їхнє використання в конкретних умовах з найбільшою ефективністю.

Експлуатаційні властивості автомобіля характеризують можливість його ефективного використання у певних умовах і дозволяють визначити, якою мірою конструкція автомобіля відповідає вимогам експлуатації.

До основних експлуатаційних властивостей звичайно відносять: тягово-швидкісні властивості (динамічність), гальмівні властивості, паливна економічність, керованість, стійкість, прохідність, плавність ходу.

Сучасний етап розвитку теорії експлуатаційних властивостей автомобілів характеризується системним підходом до вивчення окремих особливостей експлуатаційних властивостей, оптимізацією показників експлуатаційних і технічних параметрів.

Автомобіль є частиною системи "водій - автомобіль -дорожнє середовище" (ВАДО, і його властивості виявляються у взаємодії з елементами цієї системи. Отже, системність при оцінюванні якості чи ефективності застосування автомобіля залежить від умов, у яких ця властивість виявляється. Умови експлуатації в цілому визначаються сполученням дорожніх, транспортних і природно-кліматичних факторів.

До дорожніх умов, що впливають на технічні параметри, конструкцію й експлуатаційні властивості автомобілів, відносять -характеристики профілю і плану доріг, рельєф місцевості, вид і рівність дорожнього покриття, інтенсивність руху, перешкоди руху, стабільність дорожнього стану, режими руху. Усі дороги поділяються на п'ять категорій, вимоги до яких відповідно до ДБН В 2.3 - 4 -2000 подано в таблиці.

На дорогах застосовуються покриття таких основних типів: для доріг категорії І - IV - цементобетонні й асфальтобетонні; для доріг категорії III - IV - асфальтобетонні і дьогтебетонні; для доріг категорії IV - V - щебеневі і гравійні; для доріг категорії V - із ґрунтів, укріплених чи поліпшених додаванням покриття.

У залежності бід міцності покриття дороги загального користування допускають навантаження на одну вісь автомобіля від 11,5 кН (категорії І - II), 10 кН - на дорогах III - IV категорій і 6 кН на дорогах V категорії. Тип покриття і стан її поверхні впливає на опір кочення, зчіпні властивості, плавність ходу, а також термін служби автомобіля.

Коефіцієнт зчеплення коліс з опорною поверхнею повинен бути не менше 0,и5 (при легких умовах руху); 0,50 (при ускладнених умовах руху) і 0,55 (при небезпечних умовах руху).

До транспортних відноситься цілий ряд специфічних умов, що характеризують організацію і плин транспортного процесу [6]. Вони визначаються видом перевезеного вантажу, обсягом і відстанню перевезень, партіонністю відправлень, способами навантаження / розвантаження, організацією перевезень, спеціалізацією рухомого складу / збереженням вантажу, що перевозиться.

Ці умови визначають вибір типу і конструкцію рухомого склади, вантажно-розвантажувальних засобів, їхню кількість, організацію перевезень і технічної експлуатації.

Усього нараховується до двадцяти видів вантажних перевезень (перевезення промислових, будівельних, сільськогосподарських та інших вантажів). Номенклатура основних видів вантажів велика і сягає близько 350 найменувань.

Важливою характеристикою транспортних умов є інтенсивність руху рухомого складу щільність потоку. Інтенсивність і щільність руху впливають на швидкість руху машини.

Дорожні і транспортні умови більшою мірою впливають на середні технічні швидкості й ефективність роботи автомобілів.

Атмосферно-кліматичні умови також значно впли­вають на роботу автомобіля. При низькій температурі ускладнюється запуск двигуна, відбувається його переохолодження, підвищення в'язкості палива, загустіння мастила, більш інтенсивне зношення двигуна й інших агрегатів. Основними структурними параметрами атмосфери є температура, тиск і щільність повітря. Найбільший вплив на роботу автомобіля має температура навколишнього повітря.

Встановлено чотири кліматичні райони: холодний, помірний, помірно-теплий і жаркий. Україна відноситься до помірного кліматичного району із середньомісячною температурою повітря у січні -15°С - КХ і в липні +8°С... 25°С.

Загалом, це свідчить про важливість і необхідність обліку впливу умов експлуатації на експлуатаційні властивості автомобілів.

Тема Експлуатаційні властивості автомобіля

План

1 Кінематика і динаміка автомобільного колеса. Радіуси автомобільного колеса

Методичні вказівки:

1 Уважно прочитати текст

2 Відповісти на питання для самоперевірки

1 Кінематика і динаміка автомобільного колеса. Радіуси автомобільного колеса

Розмір і тип шин безпосередньо відбиваються на експлуатаційних властивостях автомобіля. Радіус автомобільного колеса з еластичною шиною не залишається постійним при зміні режиму роботи автомобіля. У зв'язку з цим при аналізі експлуатаційних властивостей розрізняють декілька радіусів колеса

Вільний радіус r_o - це радіус колеса у вільному стані при відсутності дії на нього сил і крутного моменту. Він визначається за формулою:

r _{0 = (d/2)+A-e}

де d - внутрішній діаметр шини; в -ширина профілю шини (ці розміри можна визначити за цифрами позначення шин); A -коефіцієнт профіль-ності шини, що врахо­вує співвідношення h/в (h- висота й в -ширина профілю шини).

Статичний радіус r_c - відстань від осі нерухомого колеса до опорної поверхні, при дії вертикального навантаження Р_z= G_k (G_k- вага, що приходиться на колесо). Він визначається:

;

де λ - коефіцієнт деформації шини; λ = 0,85 - 0,9 для шин вантажних автомобілів, автобусів; λ = 0,8 - 0,85 для радіальних шин легкових автомобілів.

Динамічний радіус r_d - Відстань Від осі колеса до площини, по якій воно котиться, при дії вертикального навантаження і крутного моменту. Умовно показано як відбувається скривлення ліній, нанесених на бічні шини при нерухомому колесі й у випадку підведення до нього крутного моменту М_кр. У першому випадку ми бачимо симетричну картину щодо вертикальної осі (пунктирні лінії), у другому випадку ці лінії викривляються за рахунок закручування шини в тангенціальному напрямку. Динамічний радіус зменшується при збільшенні вертикального навантаження, величини переданого крутного моменту, зниження внутрішнього тиску повітря в шині і збільшується із зростанням частоти обертання колеса. Останнє пов'язано з розтяганням шини в радіальному напрямку в результаті дії інерційних сил.

Радіус кочення колеса - це радіус деякого умовного "абсолютно твердого" колеса, що при пробуксовуванні і прослизанні має з дійсним колесом однакові кутову і лінійну швидкості. Поняття про радіус кочення вводиться для визначення дійсної лінійної швидкості колеса за його кутовою швидкістю. Ні статичний, ані динамічний радіуси не дають можливості це зробити при пробуксовуванні чи прослизанні колеса.

Зв'язок між лінійною і кутовою швидкістю та радіусом твердого колеса, що котиться без пробуксовування, встановлюють за відомою формулою:

де r - геометричний радіус; V- поступальна швидкість; W - кутова швидкість колеса.

Якщо колесо пробуксовує, то його дійсна поступальна швидкість V_d <V_i, отже, радіус r, розрахований за цією швидкістю, менший геометричного, тобто r_d < r, а при повному буксуванні V_d V. Радіус кочення r_k залежить від тих же факторів, що і динамічний. Тому при розрахунку силових показників (сили, моменту) варто використовувати динамічний радіус . У звичайних умовах експлуатації на дорогах із твердим покриттям пробуксовка і ковзання коліс порівняно невеликі, і радіуси колеса дещо відрізняються один від одного.

На величину радіуса колеса впливає твердість шини , що представляє собою відношення збільшення навантаження до викликаної нею деформації. Вона залежить від матеріалу шини, її конструкції і тиску повітря в ній, а також від твердості опорної поверхні і швидкості навантаження. Твердість шини в радіальному, окружному і бічному напрямках має різне значення..

Література : [1] 12-16

Питання для cамоперевірки:

1 Що таке вільний радіус?

2 Що таке статичний радіус?

3 Що таке динамічний радіус?

4 Що таке радіус кочення колеса?

5 Від чого залежить радіус кочення колеса?

Тема Сили, що діють на автомобіль

План

1 Сила опору підйому

Методичні вказівки:

1 Уважно прочитати текст

2 Відповісти на питання для самоперевірки

1 Сила опору підйому

Автомобільна дорога звичайно має багато підйомів, що чергуються між собою, і спусків. Крутизну підйому характеризують кутом а_д у градусах або ухилом дороги ί, який є відношенням перевищення Н до заставляння

Розкладемо вагу G автомобіля (у Н) на дві складові: на силу G sin а_д, паралельну дорозі, і силу G cos а_д, перпендикулярну їй. Силу G sin а_д називають силою опору підйому і позначають Рп. На автомобільних дорогах з твердим покриттям кути підйому невеликі і не перевищують 4... 5°. Для таких кутів можна прийняти, що одна сота частка ухилу відповідає 35' кута а_д. При цьому ухил i = tg а_д sin а_д. Тоді

Рп = G sin а_д Gi

Потужність, що витрачається на подолання автомобілем підйому з ухилом ί,

Nп = Pпν = G sin а_д ν Giν

При русі на спуску сила Рп направлена у бік руху автомобіля і є рушійною силою. Тому кут а_д і ухил дороги ί вважають позитивними при русі автомобіля на підйомі і негативними при його русі на спуску.

Література : [1] 16-17

Питання для cамоперевірки:

1 Охарактеризуйте силу опору підйому.

Тема Тягова динамічність автомобіля

План

1 Графік силового і потужнісного балансів

2 Випробування на тягово-швидкісні властивості автомобіля

Методичні вказівки:

1 Уважно прочитати текст

2 Відповісти на питання для самоперевірки

1 Графік силового і потужнісного балансів

P

V

Графік силового баланса

N

Графік потужнісного баланса автомобіля при русі:

а-на вищій передачі; б- на різних передачах

Література : [1] 32-35

Питання для cамоперевірки:

1 Охарактеризуйте графік силового баланса.

2 Охарактеризуйте графік потужнісного баланса на вищій передачі.

3 Охарактеризуйте графік потужнісного баланса на різних передачах

2 Випробування на тягово-швидкісні властивості автомобіля

Метою тягово-шдидкісних випробувань автомобіля є визначення його тягово-швидкісної характеристики й інших показників. Визначати показники тягово-швидкісних властивостей можна як у лабораторних, так і в дорожніх умовах.

Тягова характеристика автомобіля виражає залежність тягового зусилля на ведучих

колесах Р_к від швидкості руху автомобіля V, її одержують або на всіх, або на якій-небудь одній передачі. Спрощена тягова характерис­тика вказує на залежність вільного тягового зусилля Рд на гаку автомобіля від швидкості його руху.

У лабораторних умовах тягова характеристика може бути отримана при випробуванні на стенді, принципову схему якого наведено вище. Ведучі колеса автомобіля спираються на стрічку, перекинуту через два барабани. Для зменшення тертя між стрічкою і її опорною поверхнею створюють повітряну подушку. Барабан 1 з'єднаний з електрогальмом, за допомогою якого можна плавно змінювати навантаження на ведучих колесах автомобіля.

Вільне тягове зусилля вимірюють безпосередньо динамометром 2, а повне тягове зусилля на ведучих колесах може бути підраховане за

Рк=Р_в + Р_f

У дорожніх умовах тягово-швидкісна характеристика може бути отримана за допомогою динамометричного причепа, що буксирується випробовуваним автомобілем. Вимірюючи при випробуванні за допомогою динамометра тягове зусилля на гаку, а також швидкість руху автомобіля.При цьому

Рк=Рд+Р_f+Р,

де Р д - тягове зусилля на гаку, вимірюване за допомогою динамометра,- Рд і Р_f - сили опору коченню і повітрю (одержують при додаткових випробуваннях .

Тягова характеристика цілком визначає тягово-швидкісні властивості автомобіля, однак її одержання пов'язане з великим обсягом випробувань.Максимальну швидкість _Vmax визначають при русі на вищій передачі в коробці передач. Розгін повинен" бути достатнім для досягнення сталої максимальної швидкості до в'їзду у вимірювальну ділянку. Розгін проходження ділянки роблять при повній подачі палива. Час проходження ділянки (зазвичай - 1 км) вимірюють за допомогою автоматичних пристроїв.

Умовну максимальну швидкість Кmax.ум- тобто найбільшу швидкість автомобіля, що розвивається на вимірювальній ділянці довжиною 400 м після розгону з місця з переключенням передатна шляху 1600 м при русі з повною подачею палива, визначають за середнім часом проходження вимірювальної ділянки в двох взаємопротилежних напрямках. Умовна максимальна швидкість характеризує швидкісні можливості автомобіля при обмеженому шляху розгону, тобто в умовах, що мають місце на дорогах загального користування в потоці транспорту.

Час розгону на заданому шляху 400 м, 1000 м і до заданої швидкості визначають при розгоні в тих же умовах, у яких вимірювали попередній показник.

Швидкісну характеристику розгін-вибіг визначають при розгоні з місця з повною подачею палива до Кmax на шляху 2000 м і вибігу до зупину. При розгоні перемикання передач від нижчої до вищої здійснюють при частоті щ, потім швидким вимиканням передач автомобіль переводять у режим вибігу.

Швидкісну характеристику розгону на вищій передачі визначають при розгоні на вищій передачі від швидкості до швидкості, що відповідає п , при різкому і повному натисканні на педаль подачі палива і утриманні її в такому положенні до кінця розгону.

Швидкісна характеристика на дорозі із змінним подовжнім профілем становить залежність середньої швидкості руху від максимально допустимої (обмеження швидкості) при проїзді вимірювальної ділянки довжиною 10-15км. Ділянка повинна мати прямолінійний профіль, причому на ньому повинно бути не менше одного підйому і спуску довжиною 600 - 800 м і крутістю не менше 4%. Мінімальна швидкість обмеження - ЗО км/год, інші встановлюються кратними 10 км/год.

Мінімальну стійку швидкість руху автомобіля визначають на прямій передачі.-Виміри роблять на двох послідовно розташованих ділянках шляху довжиною 100 м кожний з відстанями між ними, рівними 200 - 300 м.

Максимальний підйом визначають при русі автомобіля на нижчій передачі коробки передач і додаткової коробки, при V=const і повній подачі паливал.При цьому використовують ряд підйомів зі штучним покриттям і з по­ступово збільшуваним подовжнім ухилом (20, ЗО, 40, 50, 60%).

Стала швидкість на затяжному підйомі впливає на середню швидкість руху автомобіля і транспортного потоку (визначається на затяжному підйомі визначеної довжини). За існуючими нормативами автопоїзд із повним навантаженням при русі по сухому твердому рівному покриттю повинен долати підйом величиною 3%, довжиною не менше 3 км при сталій швидкості >30 км/год.

Прискорення при розгоні (максимальні і середні на передачах) визначають потенційні можливості автомобіля при обгонах.

Література: [2] 65-110