Классификация моторных масел и их обозначение

Согласно принятой классификации масел (ГОСТ 17479.1-85)

По эксплуатационным свойствам (наличие и вид присадок масла делят на следующие группы:

А — для нефорсированных двигателей;

Б — для малофорсированных двигателей;

В — для среднефорсированных двигателей;

Г — для высокофорсированных двигателей;

Д — для дизелей, работающих в тяжелых условиях.

По типу двигателя маслам присваивается цифровой индекс 1 — для карбюраторных, 2 — для дизелей. Масла универсальные не имеют индекса.

В зависимости от вязкости согласно ГОСТу моторные масла подразделяются на три класса:

- летние масла – 8^*, 10, 12, 14, 16, 20, 24 (нормируются значением кинематической вязкости при температуре 100 °С);

- зимние – 4, 5, 6, 8^* (нормируются значением кинематической вязкости при температуре + 100⁰С и при —18 °С.;

- всесезонные масла обозначаются дробью – в числителе указывается класс вязкости зимнего, а в знаменателе летнего масла. Буква «з» говорит о том, что масло загущено присадками.

Маркировка моторных масел включает в себя: букву «М» — принадлежность к моторным маслам; цифру — класс кинематической вязкости (при обозначении дробными цифрами в числителе указывается класс вязкости масла при температуре —18 °С, в знаменателе — при 100 °С). Прописные буквы указывают группу масла по эксплуатационным свойствам, индекс 1 — карбюраторных двигателей, 2 — для дизелей.

Используют и дополнительные индексы: рк — рабоче-консервационные масла, з — масло, содержащее загущающую присадку; цл — для циркуляционных и лубрикаторных смазочных систем; 20 и 30 — значение щелочного числа и т. д.

Примеры обозначения масел:

М-8-В₁: М — моторное; 8 — класс вязкости; В — по эксплуатационным свойствам относится к группе В (среднефорсированные двигатели); индекс 1 — предназначено для карбюраторных двигателей.

М-1О-Г₂: М — моторное; 10 — класс вязкости; Г — г эксплуатационным свойствам относится к группе Г (высокофорсированные двигатели); индекс 2 предназначено для дизелей; индекс К — масло предназначено для автомобилей марки КАМАЗ.

М-6_з/10-В: М — моторное; 6 и 10 — классы вязкости; букв «з» означает, что масло имеет загущающую присадку, улучшающую вязкостно-температурные Свойства, и предназначено для всесезонного или зимнего применения; В (без индекса) — масло универсальное и предназначено как для карбюраторных двигателей, так и для дизелей.

В определенных случаях отработавшие масла собирают и генерируют. В маркировку таких масел добавляют букву «Р», 1. пример, М-8-Б₁Р.

Классификация SАЕ

С 1993 г. отечественные производители моторных и трансмиссионных масел наряду с классификацией по ГОСТ 17479.1—85 применяют и мировую систему классификации. В этом случае масла классифицируются по вязкости —SАЕ (Содружество американских инженеров), по областям применения и уровню эксплуатационных свойств - АРI, (Американский нефтяной институт).

Вязкость – важнейшая характеристика моторного масла. Именно по этой характеристике были впервые классифицированы моторные масла. Сегодня общепринятой служит классификация моторных масел по вязкости, установленная SАЕ в стандартеSАЕJ-300DEC-99. СогласноSАЕ масла подразделяются на три категории: летние, всесезонные, зимние, которые в свою очередь делятся на 11 классов, их них 6 относятся к зимним маслам:SАЕ 0W, 5W, 10W, 15W, 20Wи 25W(«W»Winter– зима, вязкость в секундах Сейболта при температуре -17,8 °С)) и 5 летним -SАЕ 20, 30, 40, 50 и 60 (вязкость в секундах Сейболта при температуре 98,9 °С). Всесезонные масла, пригодные для круглогодичного применения, имеют двойное обозначение, причем один класс, указываемый первым, дает зимнюю характеристику, а второй – летнюю, например:SАЕ 5W-40,SАЕ 20W-50,SАЕ 0W-30.

Зимние масла характеризуют два максимальных значения низкотемпературной вязкости и нижний предел кинематической вязкости при 100⁰С. Летние масла характеризуют пределы кинематической вязкости при 100⁰С, а так же минимальное значение динамической вязкости при 150⁰С и градиенте скорости сдвига 10⁶с^-1.

Чем меньше цифра, стоящая перед буквой «W», тем меньше вязкость масла при низкой температуре и легче холодный пуск двигателя. Чем больше цифра, стоящая после буквы «W», тем больше вязкость масла при высокой температуре и надежнее смазывание двигателя в летнюю жару.

Таблица 1. Примерное соответствие классов вязкости моторных масел

согласно ГОСТ 17479.1-85 и классам вязкости по SАЕJ-300DEC-99

Класс вязкости		Класс вязкости
По ГОСТ 17479.1-85	SАЕJ-300DEC-99	По ГОСТ 17479.1-85	SАЕJ-300DEC-99
3з	5W	24	60
4з	10W	3з/8	5W-20
5з	15W	4з/6	10W-20
6з	20W	4з/8	10W-20
6	20	4з/10	10W-30
8	20	5з/10	15W-30
10	30	5з/12	15W-30
12	30	6з/10	20W-30
14	40	6з/14	20W-40
16	40	6з/16	20W-40
20	50

Таблица 2. Усредненные данные диапазонов температур окружающего

воздуха для применения наиболее распространенных классов масел

-30 - 20 -10 0 10 20 30 40 50

SAE 0W-20

SAE 0W-30

SAE 5W-40

SAE 5W-30

SAE 10W-40

SAE 10W-30

SAE 15W-40

SAE 15W-30

SAE 20W-40

SAE 20W-30

SAE 40

SAE 30

-30 - 20 -10 0 10 20 30 40 50

Синтетические масла для двигателей

Нефтяные масла не всегда полностью отвечают требования современных конструкций автомобильных двигателей. Поэтому разработаны и применяют синтетические масла, для производства которых не требуется нефть. Их основой служат синтезированные путем целенаправленных химических реакций однородные органические соединения (углеводороды, эфиры), обладающие низкой температурой застывания, превосходными пусковыми характеристиками при низкой температуре, стойкостью к окислению, хорошей смазывающей способностью и малой испаряемостью в сравнении с минеральными маслами, лучшими вязкостно-температурными свойствами, меньшей склонностью к образованию отложений на деталях в двигателя, в частности, в подшипниках трубонагревателей, где после остановки двигателя масляная пленка может испытывать тепловой удар, а так же лучшей экономичностью. Большинство синтетических масел являются энергосберегающими.

Индекс вязкости у синтетических масел от 160 до 175, в то время как у лучших образцов минеральных масел он не выше 120. Температура потери подвижности у этих масел не выше 55—65 С, в то же время при температурах до 250—300 °С их вязкость в три—пять раз выше, чем у равновязкого (при температуре 100 °С) минерального масла.

Синтетические масла обладают значительными преимуществами, особенно наглядно они проявляются в высокофорсированных двигателях при эксплуатации в экстремальных условиях (низкая температура холодного пуска зимой, высокие температуры воздуха в летние месяцы).

Синтетические масла дороже минеральных (окупается экономией), хуже совмещаются с эластомерами (изделия их резины), в них труднее растворяются присадки, некоторые компоненты нестойки при попадании воды.

Поэтому синтетические масла должны применяться там, где это оправдано.

Полусинтетические масла изготавливают на основе смеси высококачественных минеральных базовых компонентов с синтетическими компонентами в количестве 30—40%. Полусинтетические масла сохраняют часть преимуществ перед минеральными: применение в умеренно-жестких условиях, расход меньше, срок службы дольше, преимущество при холодном пуске двигателя.

Делая выбор между маслами нужно следовать указаниям инструкции по эксплуатации автомобиля.

55. Особенности движения автомобиля 4х4 с блокированной связью между осями.

Полноприводная трансмиссия (4х4), передающая крутящий момент на все колеса легкового автомобиля, всегда считалась признаком улучшенных ходовых качеств как на бездорожье, так и на дорогах с твердым покрытием. Обеспечивается это делением крутящего момента двигателя между колесами. Например, при 200 Нм крутящего момента двигателя на каждое колесо передается лишь по 50 Нм, тогда как в случае с двумя ведомыми колесами – по 100. При движении по однородному дорожному покрытию за счет меньшего крутящего момента на колесах «полноприводника» заметно снижается вероятность пробуксовки, то есть исключается потеря сцепления с дорогой. Соответственно, маневрировать и проходить повороты на таком автомобиле можно на более высоких скоростях.

Между тем, даже несмотря на такое важное преимущество, машины с постоянным полным приводом все же не стали доминирующими. Причин тому несколько. Во-первых, в нормальных режимах движения все ведущие колеса оказываются востребованными довольно редко. Во-вторых, в цепи передачи крутящего момента от двигателя к колесам находится большее количество вращающихся масс, для преодоления сил инерции которых требуется сжигать в цилиндрах больше топлива, а значит, снижается экономичность автомобиля. Поэтому постоянному полному приводу была придумана альтернатива – автоматически включаемый привод.

Постоянным полным приводом сегодня оснащаются, как правило, более дорогие и ориентированные на спортивную езду модели – Audi Quattro, Subaru, Mercedes (4Matic), BMW (iX), Jaguar (X-type), Lamborghini (Murсielagо), Mitsubishi (Lancer Evolution), Volkswagen (Passat W8). Остальные «полноприводники» имеют системы автоматического включения привода 4х4. Постоянный и автоматически включаемый приводы отличаются между собой тем, что у первого в трансмиссии есть узел, который распределяет крутящий момент между осями постоянно, а у второго он делает это только при разнице в частоте вращения колес осей (передней и задней). Постоянное распределение момента обеспечивают дифференциалы разной конструкции, а временное – всевозможные муфты (вязкостные, электронно управляемые и т.д.). В зависимости от того, по какой схеме реализована полноприводная трансмиссия, можно выделить еще несколько групп. Постоянный полный привод бывает:

1. с межосевым самоблокирующимся дифференциалом Torsen (Audi Quattro, Volkswagen Passat W8);

2. со свободным межосевым дифференциалом и вискомуфтой (Subaru Impreza и Legacy, Lancia Delta Integrale, Toyota Celica GT4, Mitsubishi Lancer, Ford Escort RS Cosworth);

3. со всеми свободными дифференциалами, совмещенными с различными системами – электронной контроля тяги 4ETS (Mercedes 4Matic, ML), контроля динамической стабилизации автомобиля DSC (BMW iX, X5), которые подтормаживают буксующие колеса, имитируя работу механизмов блокировок.

Автоматически включаемый полный привод вместо межосевого дифференциала содержит:

4. вязкостную муфту (Volkswagen Golf, Passat (Syncro); Porsche 911 Turbo и Carrera 4; Lamborghini Diablo VT);

5. электронно управляемую муфту (модели Volkswagen 4-Motion – муфта Haldex, Renault Scenic Rх4).

Теперь вкратце о том, как работают узлы, делящие момент между осями.

Владельцы автомобилей с полноприводной трансмиссией часто чувствуют себя зимой более чем уверенно, считая, что обладают универсальным транспортным средством. К сожалению, это не всегда так. Если под колесами лед, снег, толстый слой воды, полный привод часто не может удержать автомобиль на траектории из-за отсутствия сцепления с дорогой у всех четырех колес. Машина при этом превращается в неуправляемый снаряд, который движется в направлении действия сил инерции и порывов бокового ветра (особенно при обгонах автопоездов!). Так что в зимнее время владельцам полноприводных машин расслабляться не стоит.

«Зубастая» механика

Из всех механических самоблокирующихся дифференциалов самое широкое распространение в легковых автомобилях получила механическая конструкция американского инженера Верна Глезмана (патент 1958 года) под названием Torsen (от двух слов «TORque и SENsing» – с англ. «чувствительный к моменту» или «ощущающий момент»). До того как создатели серийных легковых автомобилей начали его применять, Torsen прошел суровые испытания в трансмиссии армейского джипа HMMWV (значительно позже в гражданской версии он получил имя Hummer). Среди легковых машин первыми обладателями этого хитроумного узла стали модели Audi – начиная со второго поколения модификаций Quattro.

Дифференциал Torsen представляет собой механическое устройство без каких-либо электроники и гидравлики. Крутящий момент передается через оригинальное зацепление между самоподтормаживающими червячными шестернями и зубчатыми колесами. В нормальных условиях, когда нагрузка на ведомые полуоси или валы привода мостов одинакова, момент между ними распределяется поровну – 50:50. Если же нагрузка существенно меняется (одно колесо или колеса одной оси начинают пробуксовывать), момент перераспределяется в пользу нагруженного колеса, т.е. того, что имеет лучшее сцепление с дорогой.

Механизм Torsen обеспечивает максимальное распределение момента в пропорции 80:20 или 20:80. Впрочем, могут быть и другие граничные цифры (например, у Audi Quattro 75:25 или 25:75). Они зависят от шага червячной передачи.

Механическая конструкция Torsen практически мгновенно реагирует на изменение момента – без запаздываний, характерных для вискомуфт и гидравлических или электронных механизмов блокировок. Еще одно преимущество Torsen состоит в том, что он реагирует исключительно на крутящий момент, а не на обороты, как вискомуфты. Благодаря этому Torsen легко совмещается с различными системами активной безопасности – от ABS до ESP, не создавая помех их работе.

Вязкая чувствительность

В конструкциях многих автоматически включаемых полноприводных трансмиссий используются так называемые вискомуфты. Идея создания подобного устройства возникла у инженеров английской фирмы «Фергюсон» еще в 1954 году. Разработана она была к 1964 году, после чего для практической реализации конструкции патент на вискомуфту продали фирме GKN.

Вискомуфта (вязкостная муфта) – это псевдосцепление, у которого два пакета дисков друг с другом непосредственно не контактируют – между ними установлен постоянный зазор. Каждый из этих пакетов жестко связан с входным и выходным валами. Цилиндрический корпус заполнен силиконовой жидкостью со специфическими свойствами – при перемешивании ее вязкость резко увеличивается – тем больше, чем выше скорость перемещения частиц вещества. Процесс смешивания активизируется при пробуксовке колес разных осей, поэтому между дисками образуется определенная связь, благодаря которой происходит передача крутящего момента.

Вискомуфты устанавливаются как отдельными узлами, так и в паре с обычными дифференциалами – все зависит от того, какой тип трансмиссии необходим. В схемах с постоянным полным приводом вискомуфта совмещена (располагается параллельно) с межосевым дифференциалом, а в автоматически включаемом – стоит «в гордом одиночестве». В последнем варианте передаточные числа редуктора переднего и заднего мостов часто подбираются таким образом, чтобы диски муфты вращались с разной скоростью. Это позволяет вискомуфте передавать на одну ось 95% крутящего момента, а на другую – всего 5% и работать в предстартовом режиме. Таким способом «задумчивость» этой муфты уменьшили, а скорость включения полного привода увеличили. Вискомуфты обладают одним серьезным недостатком. Реагируя на разницу оборотов валов привода колес, она создает помехи работе электронных систем активной безопасности – ABS, ESP и т.д., которые стремятся «освободить» блокируемые колеса или наоборот – притормозить. Решали эту проблему внедрением дополнительных механизмов, например, автоматического «выключения» вискомуфты из схемы трансмиссии в момент срабатывания вышеуказанных систем безопасности.

Электроника плюс гидравлика

При смещении входного и выходного валов на угол 45° ролики , набегают на выступ волнообразной поверхности ступицы , перемещая при этом кольца , клапанной системы управления. При этом перекрывается канал «слива» масла в резервуар . Давление в гидравлической системе начинает расти, что способствует перемещению кольцевого поршня . Далее усилие через ролики передается на нажимную тарелку , чем в зависимости от ситуации обеспечивается полное или частичное блокирование дисков, т.е. муфты. Давление в гидросистеме с помощью перепускного клапана регулирует электронный блок управления на основании показаний ряда датчиков.

В 90-е годы многие инженеры работали над созданием устройства, альтернативного вискомуфте, имеющей ряд недостатков, главный из которых – создание помех работе электронных систем безопасности от ABS до ESP. Удачным решением стало внедрение электронно управляемой муфты шведской фирмы Haldex, которая способна передавать значительно большие крутящие моменты (в 3,5 раза, т.е. до 3200 Нм), не блокируется при маневрировании на «ручнике» и позволяет буксировать автомобиль путем частичной его погрузки. Устанавливается она в трансмиссии перед редуктором заднего моста, а конструктивно представляет собой многодисковое сцепление. Сжимающее усилие создается гидроприводом, управляемым электроникой. Гидропривод включает поршневую систему, предохранительный и регулировочный клапаны, аккумулятор давления и электронасос.

Сигнал к блокировке дает механическое устройство, которое реагирует на отставание ведомого вала от ведущего на угол поворота в 45°. Ролики «механики» набегают на волнообразную рабочую поверхность ступицы, на шлицах которой «сидят» ведомые диски (см. рис). В свою очередь ведущие диски прижимает нажимная тарелка, которая также приводится в действие роликовой системой. Активным помощником в создании сжимающего усилия выступает гидравлика. На основании анализа показаний различных датчиков – скорости движения, частоты вращения колес, положения педали акселератора, оборотов двигателя и т.д. – электронный блок, управляя перепускным электроклапаном, регулирует давление в системе. Так в зависимости от конкретных условий обеспечивается изменение силы сжатия дисков, то есть меняется величина перераспределяемого крутящего момента двигателя между осями.

Наиболее активно муфту Haldex применяют концерн Volkswagen (модификации 4Motion) и компания Volvo (S60 AWD). Данная конструкция устанавливается и в некоторых Audi Quattro (TT, A3, S3), созданных на общей платформе с Volkswagen Golf IV. Интересно, что алгоритм включения полного привода с системой Haldex у автомобилей, даже выпущенных на одной платформе, заметно отличается, так как его можно легко изменить без модернизации конструкции. Прежде всего это выражается в разных степени блокировки и моменте срабатывания системы.

56. Как работает барабанный колодочный тормозной механизм? Как влияет на его работу трение между барабаном и колодкой?

57. Автохимия: классификация, назначение, методы обоснования выбора.

58. Определение времени и пути разгона по динамической характеристике автомобиля.

59. Испытания автомобиля на управляемость и устойчивость.

Испытания на управляемость и устойчивость.В результате испытаний определяют параметры, характеризующие управляемость системы «автомобиль-водитель», и находят характеристики автомобиля, оказывающие влияние на его управляемость. Управляемость системы «автомобиль-водитель» - это способность автомобиля, управляемого водителем, сохранять заданное направление движения или изменять его по желанию водителя воздействием на рулевое управление в определенных дорожных условиях.

Управляемость автомобиля тесно связана с устойчивостью, так как чем выше устойчивость, тем больше приближается фактическая траектория движения автомобиля к траектории, задаваемой водителем. Поэтому при испытаниях определяют показатели, характеризующие устойчивость по опрокидыванию, курсовую устойчивость, т. е. способность сохранять заданное направление движения, и боковую устойчивость, которая характеризует боковые смещения автомобиля при движении.

Показатели управляемости и устойчивости определяют при движении автомобиля в нормальных эксплуатационных условиях и по размеченным траекториям на специальных площадках и участках дорог.

Испытаниям подвергают автомобили, параметры которых соответствуют техническим условиям, при полной их массе. Предварительно обязательно проверяют углы установки управляемых колес, зазоры в рулевом управлении, давление воздуха в шинах, износ протектора шин, который не должен превышать 30% его первоначальной высоты. Длина участков должна составлять 500 м при движении со скоростями 10-30 км/ч и 1000 м при больших скоростях.

Испытания на дорогах общего пользования проводят двое водителей, прошедших специальную подготовку, для получения субъективной оценки управляемости автомобиля. Пробег протяженностью 300-600 км осуществляют на дорогах общего пользования и на скоростной дороге автополигона со скоростями от 20-30 км/ч до максимально возможной в этих дорожных условиях. Во время испытаний определяют комплекс показателей, характеризующих управляемость и устойчивость автомобиля: боковые отклонения автомобиля, колебания курсового угла, крены автомобиля, чувствительность автомобиля к управлению, стабилизацию положения управляемых колес, величины усилий на рулевом колесе и др.

Испытания на управляемость по специально размеченным траекториям включают движение по прямой (курсовая устойчивость), перевод автомобиля с одной полосы движения на другую (переставка), поворот с переходом на круговую траекторию (вход в поворот).

Курсовую устойчивость проверяют на прямолинейных участках дорог шириной не менее 3,5 м, с продольным уклоном до 1 % и поперечным- не более 0,5%. Испытания проводят на дорогах с асфальтобетонным или цементобетонным покрытием в сухом и мокром состояниях с ограниченной величиной неровностей и с установленными на дорогах искусственными препятствиями определенной формы и размеров, а также с булыжным сухим покрытием хорошего качества и на укатанных заснеженных дорогах.

На каждом участке проводят не менее восьми заездов в одном направлении с различными скоростями. При испытаниях на сухой асфальтобетонной или цементобетонной дороге скорости должны быть меньше максимальной на 10 и 30 км/ч для легковых автомобилей и на 5 и 15 км/ч для грузовых автомобилей и автобусов. Испытания на всех остальных типах дорог производят при максимально возможной по условиям безопасности скорости движения и меньшей на 20-25%.

Оценочным параметром курсовой устойчивости является средняя скорость бокового смещения автомобиля

,

где: V- скорость автомобиля;

γ₀- средний интегральный угол отклонения автомобиля от прямолинейного движения.

Отклонения продольной оси автомобиля от заданного прямолинейного движения записываются с помощью гироскопического полукомпаса, а углы поворота рулевого колеса регистрируются на ленте осциллографа или магнитографа (например, через проволочный круговой потенциометр).

Переставка производится при обгоне, при подготовке к повороту, при объезде внезапно появившегося препятствия. Испытания со сменой полосы движения характеризуют управляемость и устойчивость автомобиля и проводятся при разных состояниях поверхности твердого дорожного покрытия (сухое, мокрое, уплотненное снежное).

На участке дороги с помощью переставных конусов размечают полосы, по которым водитель должен вести автомобиль, не сбивая и не смещая разметочных знаков с изменением полосы движения. Показателем управляемости при этом является наибольшая скорость, при которой выполняются требования смены полосы движения. Кроме того, определяют угол крена, усилия на рулевом колесе и углы его поворотов, смещения продольной оси автомобиля от положения, соответствующего прямолинейному движению.

При входе в поворот определяют предельную скорость движения на поворотах постоянного радиуса дороги с высоким коэффициентом сцепления в момент потери управляемости автомобилем, вызванной опрокидыванием, заносом или невписываемостью автомобиля в заданную траекторию движения.

Вход в поворот совершают на горизонтальной площадке с твердым, ровным, сухим и чистым покрытием. Радиус поворота устанавливают равным 25 м для грузовых автомобилей и автобусов с числом мест больше 10 и 35 м для легковых автомобилей и автобусов малой вместимости. Перед участком входа в поворот наносят две линии прямолинейного коридора и переходную кривую, по которой автомобиль входит в движение по кругу.

Автомобиль должен иметь одно или два страховочных навесных колеса, установленных на специальных кронштейнах, которые ограничивают наклон автомобиля при повороте (в период отрыва колес от поверхности дороги) на угол не более 25-30°. На легковых автомобилях страховочные колеса рекомендуется устанавливать на кронштейнах у передних и задних буферов.

Водитель последовательно от опыта к опыту увеличивает скорость движения до предельной, при которой происходит потеря управляемости, и затем производит 5-6 зачетных заездов с предельной скоростью. Оценочным параметром является среднее значение предельной скорости по всем зачетным заездам.

К характеристикам автомобиля, оказывающим влияние на управляемость, относятся статическая и динамическая поворачиваемое™, предельная скорость движения по окружности на дороге с малым коэффициентом сцепления, стабилизация управляемых колес, наименьшие радиусы поворота, легкость рулевого управления, максимальные углы поворота рулевого колеса и управляемых колес, а также угловое передаточное число рулевого управления.

Статической поворачиваемостью характеризуется способность автомобиля сопротивляться уводу, вызванному действием центробежной силы при движении по кругу. Для оценки статической по-ворачиваемости используют зависимости разности углов увода передней δ₁и задней δ₂осей автомобиля от центробежного ускоренияW_ц

и запаса статической устойчивости Zот центробежного ускоренияW_ц

,

где: С_ц.т- расстояние от центра тяжести до линии нейтральной поворачиваемости на высоте центра тяжести.

Испытания проводят на цементобетонной горизонтальной сухой площадке диаметром не менее 80 м. Комплект аппаратуры, установленной на автомобиле, должен обеспечивать непрерывную запись угла увода задней оси, пути и времени, проходимого какой-либо точкой автомобиля, или углов увода обеих осей и центробежного ускорения. Записывают углы увода при помощи «пятого колеса», устанавливаемого под задней осью двухосного автомобиля или под серединой базы задней тележки трехосного автомобиля. Допускается смещение «пятого колеса» в поперечном направлении к центру поворота автомобиля.

Во время испытаний автомобиль движется по окружности диаметром 25 м с последовательно увеличивающимися в заездах скоростями от минимальной (3-4 км/ч) до предельной, причем скорость поддерживается постоянной от начала до конца прохождения длины окружности.

Динамическую поворачиваемость определяют при движении автомобиля по синусоидальной траектории между вешками, поставленными по прямой. Характеристиками динамической поворачиваемости являются разность углов увода передней и задней осей автомобиля Δδ; максимальная скорость вращения рулевого колеса ω_pза период проезда синусоиды; разность фактически произведенного и теоретически необходимого угла поворота рулевого колеса Δnна участке, ограниченном четырьмя вешками.

В качестве вспомогательного параметра используют разность углов увода осей Δδ_пв момент достижения максимального угла поворота рулевого колеса. Все перечисленные параметры представляют в виде зависимости от максимального углового ускоренияW_γпри движении по синусоиде.

Испытания проводят на сухой цементобетонной дороге шириной не менее 10 м, на которой устанавливают более семи вешек. Расстояние между вешками назначают в зависимости от базы автомобиля, например 10 м для автомобилей с базой до 2,7 м и 25 м для автомобилей с базой более 4,2 м. Автомобиль проходит между вешками на возможно близком расстоянии от них с постоянной скоростью. Скорости изменяют от максимально возможной до минимальной (8-10 км/ч с интервалом 2-3 км/ч). На ленте осциллографа фиксируются углы поворота осевой линии автомобиля, углы поворота рулевого колеса и даются отметки времени.

Одной из характеристик управляемости автомобиля является, предельная скорость его движения по окружности на горизонтальной поверхности с малым коэффициентом сцепления. Устойчивость автомобиля характеризуют предельная скорость движения передней оси по окружности (основной параметр) и центробежное ускорение, при котором происходит занос одной из осей автомобиля (вспомогательный параметр).

Во время испытаний автомобиль движется по окружности радиусом 15 м на горизонтальной площадке, покрытой льдом. Водитель ведет автомобиль передним левым колесом по окружности, постепенно увеличивая скорость до начала заноса, причем увеличение скорости при прохождении одного круга не должно быть более 1-1,5 км/ч. Перед началом заноса производится непрерывная запись угловой скорости продольной оси автомобиля или угла поворота и времени.

Стабилизацию управляемых колес автомобиля определяют по скорости возвращения колес в нейтральное положение при выходе из поворота. Автомобиль движется со скоростью 20 км/ч так, что переднее наружное колесо находится на окружности радиусом 15 м, нанесенной на ровной и сухой площадке с твердым покрытием. По команде водитель отпускает рулевое колесо, и оно поворачивается в положение, которое соответствует прямолинейному движению автомобиля. При этом на осциллограмме регистрируются изменения угла или скорости поворота рулевого колеса по времени. Движение автомобиля продолжается с постоянной скоростью до прекращения вращения рулевого колеса. Затем автомобиль останавливают и рулевое колесо доводят до нейтрального положения. В результате обработки осциллограмм определяют средние угловые скорости самовозврата рулевого колеса и стабилизации управляемых колес для трех зачетных заездов в прямую и обратную стороны.

Легкость управления автомобилем оценивают по величине усилий на ободе рулевого колеса при повороте управляемых колес на месте, при движении по траектории «восьмерка» и при переезде препятствий. Испытания проводят на горизонтальной асфальтобетонной площадке в сухом состоянии. Повороты на месте производят вправо и влево до упора в ограничители. Если на автомобиле есть усилитель рулевого привода, то испытания проводят при работающем двигателе.

Повороты при движении по траектории «восьмерка» осуществляют со скоростями 25 км/ч для легковых автомобилей, автобусов с числом мест до восьми и грузовых автомобилей с полной массой до 3500 кг и 20 км/ч для остальных автомобилей. Первую категорию автомобилей испытывают при движении по траектории «восьмерка» диаметром 20 м и с расстоянием между центрами 28 м, а вторую - диаметром 30 м и с расстоянием между центрами 42 м.

Переезд искусственных препятствий трапециевидной формы высотой 6 см и шириной по основанию 30 см, установленных последовательно через 0,75 м, производят со скоростью 20 км/ч поочередно колесами одной и другой стороны автомобиля. При всех испытаниях регистрируются усилия на рулевом колесе. В результате обработки полученных данных двух-трех опытов определяют максимальные усилия при каждом виде испытаний.

Наименьшие радиусы поворота переднего наружного колеса и габаритные радиусы поворота (внешний и внутренний), характеризующие ширину проезда, определяют при повороте автомобиля вправо и влево. Испытания проводят на ровной горизонтальной площадке с твердым покрытием. Автомобиль движется с минимально возможной скоростью (на низшей передаче) по кругу с повернутыми до упора в ограничители управляемыми колесами. При этом переднее наружное колесо оставляет на дороге меловой отпечаток.

Автомобиль проезжает полный круг, после чего измеряют диаметр круга по осевой линии следа переднего внешнего колеса в двух взаимно перпендикулярных направлениях. Для определения габаритных радиусов поворота измеряют расстояние от оси следа переднего внешнего колеса до отвесов, укрепленных на автомобиле в двух точках наиболее приближенной к центру поворота и наиболее удаленной от него.

60. Шины: классификация, конструкции, свойства, обозначения, методы обоснования выбора. Шинный сервис: оборудование, технология ремонта.

Шины - неотъемлемый элемент автомобиля, в значительной степени определяющий уровень его эксплуатационных свойств и эффективность использования. От шин зависят проходимость и экономичность, динамичность и безопасность движения, шумность и плавность хода. Поэтому шинам уделяют большое внимание как специалисты-практики, так и исследователи.

Первые шины были созданы в конце XIX в. С тех пор они постоянно совершенствовались. Конструкции современных шин весьма разнообразны [3].

Тем не менее одинаковым для всех конструкций остается то, что шина является оболочкой вращения. На ободе колеса она крепится жесткими бортами, основой которых являются проволочные кольца 5 (рисунок 1). Силовой основой является система обрезиненных слоев корда, которые охватывают всю шину и заворачиваются за бортовые кольца, образуя каркас 2. От внешних воздействий каркас защищен протектором 2 и боковинами 4. Слой корда, расположенный под протектором, называется брокером 3.

Рисунок 1 - Основные элементы и размеры шины:

1 - каркас, 2 - протектор, 3 - брекер, 4 - боковина, 5 - бортовое кольцо; В -ширина профиля, D - наружный диаметр, d - посадочный диаметр, Н - высота профиля, С - раствор бортов.

На шине указываются следующие данные (рисунок 2):

Рисунок 2 - Надписи на шине

1. Торговая марка;

2. Модель шины (обозначение рисунка протектора);

3.175/70 R13 - обозначение шины;

Н - высота профиля;

В - ширина профиля;

b - габаритная ширина;

d - диаметр обода.

Первое число указывает на ширину профиля "В" (а также и на семейство шин). Ширина профиля является чисто конструктивным размером шины, замеряемая по гладким боковинам на шине. Для эксплуатации же более важной является габаритная ширина "b", учитывающая толщину монтажных поясков, декоративных поясков и надписей на шине, она может превышать величину "В" примерно на 6 %. Ширину шины, установленной на обод с другой шириной профиля (но допустимой по условиям эксплуатации), можно приблизительно определить путем прибавления или вычитания 5 мм на каждые 1/2 дюйма увеличения или уменьшения ширины профиля обода. Второе число -отношение высоты профиля "Н" к его ширине "В", указанное в процентах (серия шины), - в нашем примере шина серии "70". Если второе число отсутствует, то данные по ширине указывают на Н/В = 0,82, т.е. на шину серии "82" (так называемая полнопрофильная шина). Во всех остальных случаях соотношение профиля должно быть указано. Классификация шин по соотношению высоты и ширины профиля приведена в таблице 1.

Таблица 1 - Классификация шин по соотношению высоты и ширины профиля

Тип шин	Отношение Н/В
Обычные	>0.89
Широкопрофильные	0,90...0,60
Низкопрофильные	0,88...0,71
Сверхнизкопрофильные	0,50...0,70
Арочные	0,39...0,50

Преимущества более широких шин по сравнению с узкими аналогичного размера - больший ресурс, большая грузоподъемность, лучшая передача тяговых, тормозных и боковых сил (меньший увод колеса), более быстрая реакция на поворот руля, меньшее сопротивление качению, возможность применения тормозных дисков большего размера.

Недостатки - большая стоимость, большее требуемое пространство, а также уменьшение предельных углов поворота колес, что связано с увеличением радиуса поворота, большее пространство для размещения запасного колеса, некоторое ухудшение плавности хода, повышенное сопротивление воздуха, менее благоприятные зимние качества, увеличенная склонность к аквапланированию уже при средней степени износа, меньший ресурс, увеличение усилия на рулевом колесе (при отсутствии усилителя). R -радиальная (D - диагональная). 13 - диаметр обода в дюймах. Чем меньше наружный диаметр шины, тем меньше напряжения в деталях трансмиссии и подвески. Недостаток - колесо в большей мере копирует дорожные неровности.

4. Страна изготовления.

5. Буквы "М + S" (mud + snow в переводе с английского - "грязь и снег")

указывают на то, что шина рассчитана на эксплуатацию в зимних условиях или может использоваться при наличии грязи и снега, это зависит, как правило, от состава резины.

6. Структура каркаса.

TREADPLIES:IPOLYESTER+ 2STEEL+ 1NYLON- шина с 4-слойным поясом (1 слой - полиэстер, 2 слоя - сталь, 1 слой - нейлон). SIDEWALL PLIES: I POLYESTER - каркас и боковая стенка состоят из одного слоя полиэстера.

7. MAX LOAD RATING - максимальная грузоподъемность шины в кг (или фунтах - LBS). MAX. PERM. COLD INFL. PRESS - максимальное давление воздуха в холодном состоянии в кРа (или в фунтах на квадратный дюйм - PSI).

8. TUBELESS - бескамерная шина (TUBE TYPE - камерная). Применение бескамерных шин повышает безопасность, так как герметичный внутренний слой охватывает проколовший шину гвоздь или другой предмет, в результате чего выход воздуха предотвращается или сильно замедляется. Другие преимущества бескамерных шин - меньший нагрев, более простой монтаж.

9. Конструкция шины, определяемая расположением слоев в каркасе. RADIAL - радиальная шина, DIAGONAL - диагональная. В диагональных шинах нити корда смежных слоев перекрещиваются. В районе экватора оболочки углы межу нитями и меридианами составляют 45...60° (меридианом шины называют линию пересечения поверхности шины с плоскостью, проходящей через ось вращения; экватор - линия пересечения поверхности с плоскостью, перпендикулярной оси вращения и делящей шину на две равные части). Схема расположения корда приведена на рисунок 3.

В радиальных шинах направление нитей корда в каркасе совпадает с меридианами, а в брекере угол между нитями и меридианами составляет 60...750.

В настоящее время более 80 % выпускаемых в мире шин имеют радиальную конструкцию.

а) б)

Рис. 4. Направления нитей корда в диагональных (а) и радиальных (б) шинах

Безопасность в отношении разрыва шины зависит, в первую очередь, от прочности каркаса. Для диагональных шин давление разрыва Р > 2 МПа, радиальных - не менее 2,5 МПа (эта величина значительно выше давления воздуха при эксплуатации, составляющего 0,2 МПа). Радиальная шина в большей мере удовлетворяет требованиям безопасности. Преимущества радиальных шин - меньший износ и меньшее сопротивление качению (и то, и другое достигается за счет стабилизирующего действия пояса). На диагональных шинах в процессе контакта с дорогой изменяется направление скрещенных слоев, следствием чего является повышенное теплообразование в плоскости контакта, приводящее к износу и потерям на качение. К преимуществам радиальной шины необходимо добавить:

• лучшую передачу продольных и боковых сил;

• безупречное качение по прямой;

• более быструю реакцию на поворот руля;

• лучшие характеристики упругости, что особенно заметно на скоростях свыше 80 км/ч и объясняется тем, что радиальная шина почти не изменяет своего профиля на большой скорости;

• большая грузоподъемность по сравнению с диагональной такого же размера.

Однако и диагональные шины имеют определенные достоинства, как, например, лучшее перераспределение местных нагрузок, что немаловажно при движении по пересеченной местности либо при наезде на большой камень, вследствие чего они еще долго будут использоваться на сельскохозяйственных и внедорожных машинах.

10. DOT P1FH ARDU - условное обозначение "DOT" указывает на соответствие шин требованиям нормативных документов министерства транспорта США.

11. ONLY SPECIALLY TREINED PERSONS SHOULD MOUNT TIRES. Предупреждение по безопасности. Серьезные последствия могут быть вызваны:

повреждением шины из-за пониженного давления в ней или перегрузки -следуйте руководству пользователя или инструкции по использованию шин на транспортном средстве, разрывом шины или ее борта из-за неправильного монтажа - давление на посадочное место не должно превышать 40 psi (275 kPa) - поэтому монтаж шин должен проводить только соответствующим образом обученный персонал.

12. Код даты изготовления: первые две цифры - порядковый номер недели (23-я неделя), третья цифра - год (1997 г.).

13. Знак о проведении испытаний по правилам ЕЭК ООН. Цифра указывает страну, в которой проводились испытания.

14. Скоростная категория (табл. 2) и индекс грузоподъемности (табл. 3).

Таблица 2 - Индексы категории скорости

Индекс категории скорости	Максимальная скорость, км/ч.	Индекс категории скорости	Максимальная скорость, км/ч.
F	80	R	170
G	90	S	180
J	100	Т	190
К	1110	и	200
L	120	Н	210
М	130	V	240
N	140	W	270
Р	150	Y	300
Q	160

Таблица 3 - Индекс грузоподъемности

ИГ	кгс	ИГ	кгс	ИГ	Кгс
65	290	84	500	103	875
66	300	85	515	104	900
67	307	86	530	105	925
68	315	87	545	106	950
69	325	88	560	107	975
70	335	89	580	108	1000
71	345	90	600	109	1030
72	355	91	615	ПО	1060
73	365	92	630	111	1090
74	375	93	650	112	1120
75	387	94	670	113	1150
76	400	95	690	114	1180
77	412	96	710	115	1215
78	425	97	730	116	1250
79	437	98	750	117	1285
80	450	99	775	118	1320
81	462	100	800	119	1360
82	475	101	825	120	1400
83	487	102	850	121	1450

Дополнительная маркировка шин:

1. Rotation. Шины с установленным направлением вращения. Монтаж таких шин должен производиться так, чтобы направление вращения, показанное на боковине стрелками, соответствовало направлению вращения колеса.

2. Асимметричные шины. При монтаже шин с асимметричным рисунком необходимо правильно ориентировать боковины шины. В этом случае внутренняя боковина обозначается словами: "SIDE FACING INWARDS" -сторона, обращенная внутрь (либо "INSIDE").

3. TWI (TREAD WEAR INDICATOR) - отметка остаточной высоты рисунка протектора (индикатор износа шины). В соответствии с международными требованиями необходимо своевременно производить замену изношенных шин, причем лучше всего это делать до достижения отметки остаточной высоты рисунка протектора, равной 1,6 мм.

4. TREAD WEAR XXX TRACTION A TEMPERATURE В - маркировка согласно действующим в США нормативным документам об информировании потребителя по уровню качества.

5. Кроме того, если на шине присутствует надпись "DA", то это означает, что данная шина имеет второстепенные дефекты и она может быть установлена на прицеп либо на автомобиль, но с ограничением скорости до 100 км/ч.

Из информации, не указываемой на шине, но также представляющей определенный интерес, стоит отметить необходимость поддержания требуемого давления в шине. Если пробег шины при правильном давлении принять за 100 %, то при понижении давления на 20 % ее ресурс составит около 85 %, при снижении на 40 % - около 60 %, при снижении на 60 % - около 25 %. Причина - в повышенном нагреве и неблагоприятной форме пятна контакта. Аналогично увеличивается износ и при повышенном давлении в шине, однако, уже не по крайним дорожкам, а в средней зоне беговой поверхности [5].

Эксплуатационные характеристики шин

Самое важное свойство любой шины - обеспечение надежного сцепления с дорогой. Эту задачу выполняет резина протектора, «облегая», благодаря своей эластичности, микронеровности в пятне контакта. Сила сцепления пропорциональна площади контакта и имеет максимальное значение на сухом асфальте у протектора без рисунка. Однако автомобиль передвигается при различной погоде в различные сезоны эксплуатации. Подобные условия ставят определенные трудности перед изготовителями и обуславливают большое количество типов шин. Основная классификация в этой области - летние и зимние шины [4].

Шины для летней эксплуатации

При движении в сырую погоду может возникнуть эффект «аквапланирования», т.е. образование между шиной и дорогой водяной пленки, препятствующей их контакту между собой. Для предотвращения этого явления на протекторе делают канавки различной формы.

Чем больше канавок, тем выше нагрузка на выступы протектора в пятне контакта, лучше удаляется вода, но хуже сцепление с сухим покрытием из-за уменьшения площади контакта. Большая нагрузка, кроме того, увеличивает износ резины.

Чтобы удалить из пятна контакта грязь, обладающую большей вязкостью, чем вода, канавки должны быть шире.

Состояние поверхности, по которой двигается автомобиль, существенно зависит от температуры и качества дорожного покрытия, наличия осадков, песка грязи. Добиться высоких показателей устойчивости, управляемости, тормозных и разгонных свойств автомобиля при всем многообразии условий с одним типом шин невозможно. Поэтому выпускается несколько типов шин различного назначения.

В зависимости от назначения летом используются следующие типы шин: дорожные, универсальные, повышенной проходимости и всесезонные.

Дорожные шины предназначены для эксплуатации на дорогах с усовершенствованным покрытием. Рисунок состоит из шашечек или ребер, разделенных неширокими канавками.

Универсальные шины обладают свойствами, позволяющими эксплуатировать их на шоссейных и грунтовых дорогах. Рисунок состоит из шашечек или ребер и может иметь грунтозацепы по краям протектора.

Шины повышенной проходимости должны эксплуатироваться в условиях бездорожья и мягких грунтов. Имеют разреженный рисунок с развитыми грунтозацепами по краям и мощными недеформируемыми шашечками по центру беговой дорожки.

Всесезонные шины обеспечивают приемлемую реализацию характеристик автомобиля при круглогодичной эксплуатации по шоссейным и грунтовым дорогам. Рисунок протектора у них более разреженный, чем у дорожных, и может иметь микроканавки - ламели, обеспечивающие сцепление с обледенелой или заснеженной дорогой.

В зависимости от расположения элементов рисунка он может быть ненаправленным, направленным или асимметричным.

Ненаправленный (симметричный) рисунок - симметричный относительно радиальной плоскости колеса. Является наиболее универсальным, поэтому большая часть шин выпускается с этим типом рисунка.

Направленный рисунок - симметричный относительно центральной плоскости вращения колеса. Он обладает улучшенной способностью отвода воды из пятна контакта с дорогой и пониженной шумностью. Запасное колесо совпадает по направлению вращения только с колесами одной стороны автомобиля, но временная установка его на другую сторону допустима при условии движения на небольших скоростях.

Асимметричный рисунок - не симметричный относительно центральной плоскости вращения колеса. Его используют для реализации разных свойств в одной шине.

Все шины, даже в пределах одного типа, различаются по химическому составу резины, внутренней конструкции и рисунку протектора. Это связано с тем, что сделать «идеальную» шину, которая обеспечивала бы максимальную реализацию характеристик автомобиля при всех дорожных условиях, невозможно. Поэтому производители выпускают шины:

• с определенной специализацией, когда наиболее развиты одно или два свойства в ущерб другим.

• усредненными свойствами, для обеспечения приемлемой реализации характеристик автомобиля в широком диапазоне дорожных условий.

Эксплуатация зимних шин в летнее время, помимо их ускоренного износа, ухудшает курсовую устойчивость, управляемость и тормозные свойства автомобиля [4].

Шины для зимней эксплуатации

Зимой автомобилю приходится двигаться по укатанному или рыхлому снегу; льду, который может быть подтаявшим, снежно-водяной «кашей» (шуге); сухому или мокрому асфальту. Обеспечить хорошее сцепление протектора при различных состояниях дороги довольно сложно. Поэтому зимние шины весьма разнообразны по рисунку протектора, составу резины, причем каждая модель наилучшим образом приспособлена для двух-трех покрытий, на остальных сцепление ее с дорогой несколько хуже.

Канавки протектора служат для отвода снега, воды и грязи из пятна контакта.

Чем больше число и ширина канавок, тем больше способность шины преодолеть слеш-пленинг (шуга между колесом и дорогой) или аквапланирование, которые приводят к полной потере управляемости. По мере износа протектора значительно снижается способность шины отводить снег, шугу и воду из зоны контакта и соответственно ухудшаются сцепные свойства на любой дороге (кроме сухого асфальта).

Крупные и высокие шашки протектора обеспечивают хорошую проходимость по неукатанному снегу, одновременно такой рисунок увеличивает шумность покрышки, ухудшает управляемость на твердом покрытии, так как элементы протектора легко деформируются от боковой нагрузки.

Ламели - тонкие прорези в шашках протектора, своими гранями увеличивают сцепление с дорогой, но несколько снижают износостойкость. Для уменьшения бокового увода шин внутреннюю поверхность ламели на некоторых моделях протектора делают неровной, что снижает перемещения элементов, разъединенных прорезями.

Большинство зимних шин имеет протектор с направленным рисунком, который обеспечивает лучшее очищение шины и пятна ее контакта с дорогой от воды, снега и шуги. Такой рисунок протектора накладывает некоторые ограничения, например, смонтированная для одной стороны автомобиля шина не подходит для установки на другую.

У асимметричного рисунка протектора наружная сторона лучше работает на твердых покрытиях, обеспечивая хорошее сцепление, а остальная часть протектора улучшает проходимость в сложных дорожных условиях. Как правило, канавки протектора шины с асимметричным рисунком не являются направленными.

Шипы значительно увеличивают сцепление с покрытиями, в которые они способны вгрызаться - лед или укатанный снег. Чем больше глубина погружения - тем более эффективны шипы. В рыхлом снегу они не дают положительного эффекта. Недостатком шипов является меньшее сцепление с сухим и влажным асфальтом по сравнению с нешипованной шиной. К тому же шипы разрушают асфальт.

Состав резины. Протектор, изготовленный из мягких сортов резины, значительно увеличивает сцепление даже со снегом и льдом, однако их износостойкость ниже, чем у твердых сортов. Кроме того, надежно закрепить шипы в покрышке из мягкой резины практически невозможно. Некоторые производители шин изготавливают протектор из нескольких слоев резины разного состава. Шипы удерживает внутренний слой из твердой резины, а на поверхности протектора - мягкий слой, улучшающий сцепление. Недостаток такого протектора - после износа наружного слоя из мягкой резины шина утрачивает улучшенное сцепление с твердой дорогой при низких температурах.

Геометрические параметры шины. Шины, более широкие, чем штатные, обеспечивают лучшее сцепление с сухим асфальтом, управляемость на твердом покрытии и проходимость на рыхлом грунте (предотвращают погружение и закапывание). Но при увеличении габаритов шины растет ее вес, увеличивается расход топлива из-за увеличения сопротивления качения и возрастает шум. Из-за большей площади пятна контакта в нем снизится удельная нагрузка, что не позволяет эффективно вытеснять воду, снег и грязь. Установка более узких шин дает обратный эффект.

При установке шины большего наружного диаметра, чем штатная, улучшается геометрическая проходимость автомобиля - увеличивается дорожный просвет и углы свеса. Недостатки - снижается устойчивость и управляемость, ухудшаются динамические свойства и экономичность.

Существуют три типа шин для зимней эксплуатации: нешипуемые шины, зимние шины, предназначенные для шипования, и всесезонные шины.

Зимние шины, не предназначенные для шипования (нешипуемые шины), рассчитаны на применение в холодное время года. Они изготовлены из мягких сортов резины, чаще всего имеют направленный рисунок с большим количеством ламелей и предназначены в основном для использования на очищаемых дорогах. Имеют хорошее сцепление на всех типах зимних покрытий, проигрывая только шипованным шинам на льду и укатанном снеге. Обеспечивают неплохие показатели по шумности, экономичности и управляемости. Важное положительное их качество - имеют равномерные сцепные свойства на всех типах зимних дорог и не приводят к резкому снижению управляемости. Это значительно повышает безопасность движения. Существует разновидность этих шин, у которых наружный слой протектора выполнен из мягких сортов резины и разрезан ламелями. Под ним расположена более твердая резина. В начале эксплуатации шина является зимней, далее, после износа наружного слоя шину можно эксплуатировать в качестве летней. Поэтому эта разновидность шин имеет два индикатора износа - «зимний» и «летний».

Зимние шины, предназначенные для шипования, могут быть шипованными и нешипованными. Они изготавливаются из резины средней жесткости и имеют размеченные места для монтажа шипов, не разрезанные ламелями, а также промаркированы надписью studable. Обладают, как правило, развитой сетью ламелей и самым разреженным рисунком протектора, в некоторых случаях приближаясь к внедорожным моделям шин. Обеспечивают неплохую проходимость на глубоком снегу и хорошо удаляют шугу. Однако обладают повышенной шумностью, посредственной управляемостью и экономичностью, особенно на асфальтовом покрытии. Шины без шипов имеют несколько худшие сцепные свойства по сравнению с нешипуемыми шинами.

У шипованных шин наилучшее сцепление со льдом и плотным укатанным снегом, тормозной путь на этих дорогах составляет 50 - 70 % от пути нешипованных. Однако снижается сцепление на твердых дорожных покрытиях - для остановки может потребоваться расстояние на 10 % больше, чем при такой же шине без шипов.

Всесезонные шины предназначены для круглогодичного применения. По сравнению с зимним и имеют менее разреженный рисунок протектора, хуже приспособленный для движения зимой. Обеспечивают хорошие сцепные свойства на сухом и влажном асфальте, неплохой уровень комфорта и удовлетворительную экономичность. Недостатками их являются: невысокая проходимость на рыхлом снегу и небольшое сцепление на льду и укатанном снеге.

При выборе зимних шин необходимо уделять внимание сцепным свойствам, так как остальные зимой проявляются слабо [4].

Нормы пробега шин

Под нормативом понимается количественный или качественный показатель, используемый для упорядочения процесса принятия и реализации решений. Нормативы ресурса автомобильных шин необходимы для планирования потребности, для разработки и оценки эффективности мероприятий по повышению их долговечности.

Нормы устанавливаются для шин определенных размеров при использовании на автомобилях определенных марок. Корректирование норм осуществляется по территориальному признаку. В зависимости от дорожных и климатических условий территория страны разбита на три (для грузовых шин и шин автобусов) или четыре (для шин легковых автомобилей) группы, для которых устанавливаются разные нормы. Кроме того, предусмотрено корректирование нормативов ресурса в следующих случаях. Для шин легковых автомобилей нормы снижаются на 10 % при постоянной работе автомобиля на дорогах горного профиля. Для шин легковых автобусов нормы снижаются на 15 % при эксплуатации на междугородных и международных маршрутах. Для шин грузовых автомобилей нормы снижаются на: 15 % - при работе автомобиля в каменных карьерах, на разработке угля и руды; 10 % - при постоянной работе автомобиля на дорогах горного профиля, на лесоразработках, на стройках, на строительстве и ремонте дорог; 10 % - при работе автомобиля с прицепом или полуприцепом.

61. Динамическая характеристика автомобиля. Решение задач с ее помощью.

Уравнение мощностного ба­ланса

или

Практическое использование силового и мощностного балансов для анализа динамических свойств автомобиля осложняется трудо­емкостью построения графиков (кривых суммарного сопротивления Рд + Рв и суммарных затрат мощности Nд + Nв). Кроме того, по сило­вому и мощностному балансам нельзя сравнить динамические свой­ства двух автомобилей, имеющих различные массы, лобовую пло­щадь и обтекаемость.

От этих недостатков свободен метод решения уравнения движе­ния автомобиля при помощи динамической характеристики, предло­женный академиком Е.А. Чудаковым.

Динамической характеристикой автомобиля называется зависи­мость динамического фактора Da автомобиля с полной нагрузкой от скорости движения на различных передачах (рисунок 1).

Динамическим фактором Da автомобиля называют отношение раз­ности силы тяги Pт и силы сопротивления воздуха Рв к весу автомоби­ля:

Величина Da, зависит только от конструктивных параметров авто­мобиля, поэтому ее определяют для каждой конкретной модели. Так как в случае движения автомобиля на низшей передаче с малой ско­ростью силаPв невелика, то ею пренебрегают, и динамический фак­тор определяют по приближенной формуле

Рисунок 1 – Динамическая характеристика с номограммой нагрузок

Для того чтобы связать динамический фактор с условиями движе­ния автомобиля, преобразуют формулу мощностного баланса, в результате чего получают

При равномерном движении j=0, следовательно,

Из условия движения автомобиля легко определить и ускорение, которое может развить автомобиль:

Наибольшую скорость, которую может развить автомобиль в за­данных условиях, определяют из условия: Da-= 0.

Динамическую характеристику автомобиля строят графическим способом.

Любая точка характеристики может быть рассчитана по следую­щей формуле:

Чтобы не пересчитывать при каждом изменении значения веса автомобиля значение динамического фактора D, пользуются номо­граммой нагрузок.

Строят ее следующим образом: продолжают влево ось абсцисс, на ней наносят шкалу нагрузки H, приходящуюся на ведущий мост (в процентах), или указывают число пассажиров и вес багажа. Через но­вую нулевую точку проводят ось ординат и на ней наносят шкалу ди­намического фактора для автомобиля без нагрузкиD₀. Масштаб для шкалыD₀определяют по формуле:

где а_а— масштаб шкалы динамического фактора для автомобиля с полной нагрузкой;G₀— вес снаряженного автомобиля, включая вес водителя.

Равнозначные деления шкал осей ординат D₀иD_a, (например, 0,05; 0,10; 0,15;...; 0,35) соединяют между собой прямыми линиями.

Динамичность автомобиля зависит от его конструктивных пара­метров и качества дороги. Наибольшее значение при проектировании автомобиля имеют форма скоростной характеристики двигателя, КПД трансмиссии, передаточные отношения трансмиссии. Увеличе­ние числа передач в коробке улучшает тяговую динамичность автомо­биля. Однако при чрезмерно большом числе передач усложняется конструкция коробки передач и увеличивается ее масса, усложняется управление автомобилем. Поэтому в легковых автомобилях число ступеней не превышает пяти. Самой подходящей была бы бесступен­чатая трансмиссия, но ее КПД несколько меньше, чем у ступенчатых трансмиссий, что и сдерживает ее применение. За последнее время заметно повысилось внимание к бесступенчатым трансмиссиям из-за их тяговых достоинств, и можно надеяться, что применение но­вых материалов и средств автоматизации поможет конструкторам найти оптимальное решение.

Динамический паспорт автомобиля

Динамический паспорт автомобиля составляют из динамической характеристики с номограммой нагрузок (см. рисунок 1), графика кон­троля буксования и динамических показателей.

Рисунок 2 – Динамический паспорт автомобиля

График контроля буксования представляет собой зависимость ди­намического фактора по сцеплению от нагрузки и позволяет опреде­лить возможность буксования ведущих колес. Этот график строят следующим образом.

Сначала по формулам, приведенным ниже, определяют динами­ческий фактор по сцеплению для автомобиля с полной нагрузкой Dабс и без нееD_0сцпри различных значениях коэффициента сцепления_X, начиная с_х= 0,1:

где G₀₂— вес, воспринимаемый ведущими колесами автомобиля без нагрузки, Н.

Затем значение Dабс откладывают по оси D, номограммы нагрузок (рисунок 2), а значение D0сц, — по оси Д0, и полученные точки соединяют прямой штриховой линией, на которой указывают величину ко­эффициента фх = 0,1. Так же определяют положение точек и наносят штриховые линии Dсц для других значений фх (0,2; 0,3; ...; 0,8).

Пользуясь графиком контроля буксования, можно учесть ограни­чения, накладываемые на движение автомобиля сцеплением шин ве­дущих колес с дорогой.

Например, можно определить минимальный коэффициент _х, необходимый для движения с заданной нагрузкой и скоростью или с заданной нагрузкой и коэффициентом.

В первом случае поступают так же, как при определении динами­ческого фактора (по известным значениям нагрузки Hи скорости v), только вместо величиныDпо сплошным наклонным линиям опреде­ляют значение Dсц по штриховым линиям. Так, при скорости v = 25 м/с и нагрузке Н ~ 80 % коэффициент_х= 0,2 (точка А).

Во втором случае проводят вертикальную линию через точку, со­ответствующую известному значению нагрузки Н, и на ней отклады­вают значение коэффициента , после чего по наклонным штрихо­вым линиям определяют коэффициентх.

Так, при нагрузке H= 40 % и коэффициенте= 0,2 получают значение коэффициента_x= 0,32 (точка В).

По графику контроля буксования можно также определить мак­симальные значения коэффициента и скоростиvпри известных на­грузкеHи коэффициенте_x, или нагрузкуHи скорость v при извест­ных величинах_xи.

Если нагрузка H= 70 % и коэффициент_x= 0,4 (точка С), то ко­эффициент= 0,27. При таком коэффициенте сопротивления доро­ги у автомобиль сумеет двигаться лишь на первой передаче, причем для поддержания равномерного движения дроссельная заслонка кар­бюратора должна быть прикрыта.

62. Испытание сцеплений: методы и применяемые устройства.

При дорожных и стендовых испытаниях исследуют как все сцепление, так и отдельные его детали: измеряют момент трения сцепления, коэффициент надежности при повышенных частотах вращения, балансировку сцепления, термостойкость фрикционных накладок, а также определяют характеристики демпфера крутильных колебаний, механизма выключения сцепления, нажимных пружин и фрикционных материалов. Кроме того, в тех случаях, когда сцепление работает при напряженном тепловом режиме, проводят исследование вентиляции картера сцепления.

При определении долговечности сцепления устанавливают износостойкость фрикционных накладок и долговечности нажимных пружин, деталей механизма выключения сцепления, демпфера крутильных колебаний и ведомого диска сцепления и картера сцепления.

Перед испытаниями проверяют соответствие испытываемого сцепления техническим условиям. При новом ведомом диске сцепления проводят его приработку следующим образом. На стенде, включая 50-100 раз сцепление, обеспечивают при каждом включении работу буксования, соответствующую трога-нию автомобиля с места в тяжелых дорожных условиях. При дорожных испытаниях осуществляют пробег определенной длины (100-200 км) при регламентированном режиме движения (2-3 включения сцепления на километр пробега, включая трогание с места). После приработки поверхность прилегания ведомого диска сцепления должна составлять не менее 80%.

Контролируют фрикционные свойства материала накладок ведомого диска двумя способами: определением момента трения сцепления в сборе и коэффициента трения материала накладки.