Характеристика грунтового маршрута

Рисунок 1-Характеристика грунтового маршрута.

На рассматриваемом участке имеются три интервала: 1-16м; 2-10м; 3-24м, на которых , и следовательно, трогание с места или движение с очень малой скоростью невозможны. В случае же начала движения оси границы участка, автомобиль свободно переходит весь участок. Найдем скорость движения автомобиля в характерных точках маршрута, используя упрощенное выражение шипового баланса.(2) Принимаем, что динамический фактор ограничивается только сцеплением колес с опорной поверхностью. (D= .

Согласно приведенному уравнению jmax=(D- g/

Учитывая, что dv/dt и dt=dS/v, получим vdv=jdS, а после постановки решения.

V= , (5)

Приняв ср S=( ) ср S, получим:

V= . (6)

При полном использовании приведенных значений V по уравнению (5) получены следующие значения скорости для характерных точек маршрута:

Характерные точки	11	22	33	44	55	66	77
Va, км/ч	113,6	111,5	114,4	113,9	116,8	113,9	115,6

Как видно, на участках с отрицательным значением снижение скорости составляет от 0,5 до 2,9 км/ч. Следовательно, при движении автомобиля со скоростью более 3км/ч обеспечивается свободное прохождение рассматриваемого маршрута. Однако в случае остановки автомобиля на одном из трех участков ( дальнейшее самостоятельное движение становится невозможным.

При использовании средних для вашего маршрута параметров ( скорость в конце маршрута, определена по уравнению (6), равна 15,6 км/ч, то есть соответствует скорости в точки 7, полученной по уравнению (5) [9].

Приведенный выше пример справедлив для равенства D= . В случае, когда сопротивление движения несколько превысит значение динамического фактора автомобиля, исчерпавшего возможности кинематического диапазона коробки передач, возникает необходимость повысить передаточное значение в раздаточной коробке. Но остановившись для выполнения этой операции на участке пути, который характеризуется неравенством DΗ . (здесь Dβ иDΗ-динамический фактор на высшей и низшей передачах в раздаточной коробке), автомобиль полностью теряет способность к самостоятельному движению.

Рассмотренные выше математические зависимости и примеры подчеркивают актуальность исследований возможностей переключения в раздаточной коробке без предварительной остановки автомобиля. Благодаря дополнительным результатам в решении отмеченной в данном пункте проблемы, на мой взгляд, удастся повысить проходимость полноприводного автомобиля в указанных выше условиях движения и тем самым поднять его технико-экономический уровень в целом.

2 Анализ реализации требований предъявляемых к раздаточным коробкам.

2.1 Анализ опорной проходимости автомобиля.

Полноприводным автомобилям довольно часто приходится осуществлять перевозки по грунтовым дорогам различного состояния и местности, по которым обычный автомобиль самостоятельно двигаться не может.

Условия движения на большой части территории Российской Федерации и за ее пределами, особенно в Северных и Восточных районах страны, длительность сохранения снежного покрова, осенне-весенние распутицы, условия применения автомобильной техники в чрезвычайных условиях, в поле песке в военное время, -все это предопределяет повышение требований к проходимости автомобиля.

Наиболее важными определяющими параметрами опорной поверхности являются коэффициент сопротивления качению и сила тяги по сцеплению. Эти параметры позволяют судить о возможности начала движения в рассматриваемых условиях, а также обеспечивают сравнение и оценку разных автомобилей: по запасу силы тяги по сцеплению, по величине расходуемой на движение энергии, и по крутизне преодолеваемых подъемов. Обладая динамической и топливной характеристикой, можно без учета влияния субъективных факторов (мастерства водителя и механического состояния автомобиля) определить максимально возможную скорость движения и расход топлива для соответствующих значений требуемой удельной энергии. Чем выше удельные тяги по сцеплению и меньше удельный расход энергии на движение, тем лучше свойства автомобиля с точки зрения опорной поверхности.

В результате исследований в 21НИИЦ (АТ) было подтверждено, что в каждых дорожно-грунтовых условиях уровень показателей опорной проходимости полноприводных и не полноприводных автомобилей с одинаковыми массой и числом осей радикально отличается. [3]

Анализ результатов исследований позволяет установить, что один из основных факторов, определяющих уровень опорной проходимости автомобилей, является соответствие нагрузочных и разгрузочных параметров движения автомобилей и физика механических характеристик опорной поверхности. Это соответствие характеризуется условной удельной нагруженностью колес (шин) автомобиля, что представляет собой отношение вертикальной нагрузки на колесо к произведению ширины беговой дорожки и его диаметра.

На большинстве деформируемых грунтов (песка суглинистой или черноземной пахоты, сухого сыпучего песка и сырой луговины). При условной удельной нагруженности колес менее 0,06мПа для трехосных полно-приводных автомобилей с минимальным давлением воздуха в пневматических шинах обеспечивается довольно уверенное прямолинейное движение с заносом удельной силы или по сцеплению около 0,20….0,30 и удельным энергетическим показателем, равным 0,09….0,18. Однако с увеличением условной удельной нагруженности на тех же грунтах резко снижается сила шин по сцеплению и увеличивается коэффициент сопротивления качению вплоть до потери проходимости. Если нагруженность колес становится больше 0,06, то при любом давлении воздуха в пневматических шинах нельзя получить удельное давление в контакте колеса с грунтом менее 0,1 мПа (1кгс/см²).

В то же время на снежной целине с твердым прочным подслоем показатели его опорной проходимости, кроме того, что на дорогах с твердым покрытием, где нет ограничений по проходимости, движение с большей удельной нагруженностью колес (с большей массой груза) предпочтительнее. Таким образом, приемлемо для армейских машин предусматривать увеличение нагруженности на дорогах с твердым покрытием и снижением в соответствии с рекомендуемой нагруженностью колес при движении по деформируемым грунтам.

Буксирование прицепов современными автомобилями вне дорог с некоторым запасом тяги по сцеплению обеспечивается в более легких грунтовых условиях в сравнении с одиночным автомобилем и при соотношение масса прицепа и тягача не более 0,4 с полным совпадением следов колес тягача и прицепа.

Глубина образуемой колеи на деформируемых грунтах тем меньше, чем ниже давление воздуха в шинах. Сопротивление качению в этих условиях как правило, также снижается. При прямолинейном движении на большинстве деформируемых грунтов колеса полноприводных машин прокладывают большую часть колеи и работают в более тяжелых условиях, чем колеса каждой последующей оси. А наименьший же расход энергии обеспечивается при решении работы колес автомобиля, близкому к свободному качению, что требует такого распределения крутящего момента, при котором к колесам пневматических шин поступал бы больший крутящий момент, приходящий на колеса последующих осей.

Такое распределение крутящего момента на автомобильных с механической трансмиссией и заметное улучшение проходимости обеспечивается блокированием межосевых и межколесных дифференциалов при прямолинейном движении.

Благодаря улучшению условий работы для колес каждой последующей оси при эксплуатации автомобиля на большинстве деформируемых грунтов и снежной целине у полноприводных автомобилей при прочих равных условиях с увеличением количества осей снижаются удельные затраты энергии при прямолинейном движении и возрастает запас удельной силы тяги на крюке по сцеплению. Особенно интенсивное повышение показателей опорной проходимости наблюдается при увеличении осей с двух до трех. Далее эта интенсивность заметно снижается вместе с возрастанием сложности конструкции, и поэтому для автомобилей повышенной проходимости наиболее приемлемое количество осей – три – четыре.

Потеря проходимости чаще всего происходит при криволинейном движении, а ухудшение ее показателей тем больше, чем меньше радиус поворота. Так, при движении с максимальным поворотом управляемых колес по суглинистой пахоте влажностью около 18% автомобиль КамАз-5350 испытывает большое сопротивление качению по сравнению с прямолинейным движением в 3 раза с заблокированным приводом и в 2 раза – с дифференциальным приводом. Это объясняется отклонением качения колес от свободного прокатыванием новой колеи, ее расширением и появлением боковых сил в контакте с грунтом. Включение дифференциальной межосевой связи вместо блокированной лишь немного уменьшает отклонение режима работы колес оси свободного и тем самым снижает указанное приращение сопротивления. [3,21].

Все выше сказанное, подтверждает, что исключение остановок в условиях движения, создающих большое сопротивление качению колес во избежание полной потери подвижности автомобиля, является эффективным способом повышения проходимости.

Показатели опорной проходимости у всех автомобилей получены с заблокированным межосевым дифференциалом.

В ходе испытаний была определена максимальная удельная сила тяги на крюке Km max ; удельное сопротивление буксованию Fg; максимальная скорость прямолинейного движения Vmax; минимальный радиус поворота Rmin без потери проходимости (на сухом сыпучем песке). Давление воздуха в шинах Pв изменялось в пределах от номинального для дорог с твердым покрытием до минимального для деформируемых грунтов.

Удельная нагруженность отдельных шин определяется из выражения.

.qvшi=4Gki/∏(D²-d²)Bk (7)

А приведенная удельная нагруженность всех шин автомобиля, учитывающая распределение его массы по осям, находится по формуле:

.qva= (8)

где Gki и Ga-соответственно приходящаяся на i-e колесо и полная масса автомобиля, кг;

Вк, D и d-ширина беговой дорожки, наружный и посадочного диаметра шины, дм;

m-число осей автомобиля.

На сыром суглинке при минимальном давлении воздуха в пневматических шинах лучшие показатели опорной проходимости имели серийные образцы автомобиля КамаЗ-5350 (km max=0,386 и fr=0,123). Автомобили уверенно двигались и маневрировали и на полностью отстоявшем грунте. При увеличении давления воздуха в пневматических шинах значения Кm max резко снижаются и достигают или приближаются к нулю при давлениях, близких к номинальным.

С увеличением давления воздуха в шинах увеличивалось и удельное сопротивление буксированию, а при приближении давления воздуха в шинах к номинальным значениям сопротивление буксованию возросло в 2-3 раза, и еще больше увеличилась глубина образуемой колеи.

Поскольку сопротивление буксованию косвенно характеризует и сопротивление качению автомобилей, то при простых равных условиях меньшее значение этих сопротивлений способствует получению более высоких скоростей движения. В то же время максимальная скорость движения, кроме сопротивления качению, обуславливается также удельной мощностью автомобиля и разбивкой передач в трансмиссии. Испытание на сухом песке показали, что при линейных значениях давления воздуха в пневматических шинах проходимость автомобилей не ограничивалась величиной радиуса поворота. Они могли уверенно маневрировать в данных условиях и при максимальном угле поворота управляемых колес.

На штатных диагональных шинах модели ОИ-25 благодаря их рисунку протектора автомобили КамАЗ-5350 (15850) на связных грунтах типа сырого суглинка в весенний период заметно превосходит по тяговым показателям подобных автомобилей. На сухом сыпучем песке наблюдается обратная картина.

Наиболее предпочтительными с точке зрения получения более высоких скоростей движения представляются автомобили КамАЗ-5350, удельная мощность которых выше 11_кВт/т (15л/c.т). эти автомобили на сухом сыпучем песке развивали скорость 27-30 км/ч. Это еще раз подчеркивает высокие возможности автомобилей семейства КамАЗ в области проходимости и правильности сделанных предложений о том, что водитель не всегда может, правильно оценивать дорожную обстановку и заблаговременно включить в раздаточной коробке пониженную передачу. Оказавшись в ситуации недостаточной силы тяги на колесах, ему необходимо будет принять решение либо остановиться и тем самым совсем потерять способность к дальнейшему движению, либо пытаться увеличить М_КР в движении, рискуя привести к отказу механизма переключения передач в раздаточной коробке. Наши дальнейшие исследования в этой области направлены на то, чтобы помочь ему решить эту задачу наиболее оптимальным способом.