Автомобили. Эксплуатационные свойства

       Федеральное агентство по образованию

       Волгоградский государственный технический университет

       Кафедра «Технология машиностроения» 
 
 
 

       ТЕХНИКА ТРАНСПОРТА И ТРАНСПОРТНЫЕ СРЕДСТВА. АВТОМОБИЛИ I

       КОНТРОЛЬНАЯ РАБОТА 

                                 Выполнил: студент АТЗ-411

                                                                       Симоненко Василий Николаевич

                                                    № зачетной книжки: 707039

                                                    Проверил: ст. пр. Санжапов Рустам  Рафильевич

                                                    Подпись: 
 
 
 
 
 
 
 
 

                                                                                         

       Волгоград 2010

       Вопрос  13. Какие силы действуют на автомобиль при движении?

       На  автомобиль в процессе его движения действуют две группы сил — силы движения и силы сопротивления движению. Автомобиль движется за счет силы тяги, которая передается от коленчатого вала двигателя через механизмы трансмиссии на ведущие колеса. К силам сопротивлений движению относят внешние силы, такие как сила тяжести, сила сопротивления воздуха, сила сопротивления качению колес. На подъеме, например, необходимо преодолевать силу сопротивления вертикальному перемещению центра тяжести автомобиля, а при ускоренном движении (под гору) — силу сопротивления инерции автомобиля.

        

       Рц  — центробежная сила; Рр — сила реакции  дороги; Рс — сила сопротивления боковому скольжению; Рт—сила тяги на ведущих колесах; Ри—сила инерции автомобиля; Оа — полная масса автомобиля; Рв—сила сопротивления воздуха

       Рисунок 1 - Силы действующие на автомобиль при движении 

        Кроме того, на автомобиль как в движении, так и в покое действует сила тяжести, которая зависит от нагрузки и направлена вертикально вниз. Колеса автомобиля могут быть прижаты к дороге с одинаковой или различной силой. У легковых автомобилей при их равномерной загрузке пассажирами сила тяжести распределяется между осями и колсами почти одинаково, а у грузовых автомобилей больше нагружены, как правило, колеса задней оси. Бывают случаи, когда на платформе автомобиля неправильно размещают длинномерные грузы (трубы или бревна), тогда передние колеса могут оторваться от поверхности дороги, так как в этом случае центр тяжести сильно смещается назад и автомобиль становится неуправляемым.  
Сила сцепления колес с дорогой зависит от нагрузки, приходящейся на колеса, скорости движения, состояния шин и характеристики дорожного покрытия. Степень влияния двух последних факторов на силу сцепления можно выразить коэффициентом сцепления шин с покрытием дороги, который определяется по формуле

       φ=Рсц/G_к, 
где ф — коэффициент сцепления шин с дорогой; 
Рсц — сила сцепления, кгс (Н); 
G_к — нагрузка на колеса, прижимающая их к дороге, кгс.

       Как видно, чем больше вертикальная нагрузка, тем больше сила сцепления, так как  под действием этой нагрузки площадь  контакта шин с дорогой увеличивается. Коэффициент сцепления имеет  решающее значение при торможении автомобиля. Чем выше коэффициент сцепления, тем эффективнее торможение, а следовательно, безопаснее движение. 
Надо иметь в виду и постоянно помнить, что при низком коэффициенте сцепления трогание автомобиля с места затруднено, так как оно сопровождается пробуксовкой, а торможение — скольжением колес, увеличением тормозного пути, а порой и заносом. 
Коэффициент сцепления шины с дорогой зависит от типа и состояния дорожного покрытия. Резко снижается коэффициент сцепления на дороге после движется с накатом после предварительного разгона или при торможении, сила инерции действует по направлению движения, выполняя роль движущей силы. Принимая это во внимание, некоторые труднопроходимые участки пути водители преодолевают с предварительным разгоном. 
В сложных дорожных условиях может случиться так, что сумма сил сопротивления превысит силу тяги, тогда скорость автомобиля резко упадет, и он может остановиться, если водитель не примет необходимые меры.

       Сила  тяги на ведущих колесах автомобиля расходуется на преодоление отдельных видов сопротивления движению Тяговый баланс автомобиля рассчитывается по формуле

       Р_т = Р_к+ Р_в+ Р_п+ Ри

       где Р_т — сила тяги на ведущих колесах автомобиля, кгс (Н);

       Р_к — сила сопротивления качению колес, кгс (Н);

       Р_в — сила сопротивления воздуха, кгс (Н);

       Р_п — сила сопротивления подъему, кгс (Н);

       Ри  — сила инерции автомобиля, кгс (Н).

       Сила  сопротивления качению и сила сопротивления воздуха действуют всегда при движении автомобиля, сила сопротивления подъему возникает только при движении на подъеме, а сила инерции возникает и действует при изменении скорости движения автомобиля, то есть при разгоне или замедлении. 

       Вопрос  25. Каковы задачи, решаемые с помощью графика динамической характеристики?

       Тяговая характеристика недостаточно удобна для сравнительной оценки тяговых свойств автомобилей, обладающих различной массой, так как при одинаковых значениях P_св они будут иметь на одной и той же дороге различные максимальные скорости, различные ускорения, преодолевать неодинаковые предельные подъемы и др. Более удобно пользоваться безразмерной величиной D – динамическим фактором.

       D=P_св/G_а=(P_т-P_в)/G_а,

       или

       D=ψ+δ_врј/g.

       Поскольку P_св=f(υ), то и D= f(υ). Графическую зависимость D= f(υ) называют динамической характеристикой автомобиля.

       Рисунок 2- Динамическая характеристика автомобиля 

       По  динамической характеристике можно  судить о тягово-скоростных свойствах. При этом:

       - максимальный динамический фактор D_max , определяет диапазон дорожных сопротивлений, преодолеваемых без перехода на низшие передачи;

       - скорость движения υ_кр (критическая скорость), соответствующая D_max, определяет диапазон устойчивого движения автомобиля на высшей передачи при работе автомобиля с полной подаче топлива. При движении с υ>υ_кр увеличение сопротивления вызывает падение скорости, сопровождающееся D. Пока υ>υ_кр  равенство D=ψ+δ_врј/g соблюдается и двигатель работает устойчиво. При υ<υ_кр сколь угодно малое увеличение сопротивления приведет к прогрессивному уменьшению D – двигатель перестает работать;

       - максимальный динамический фактор D_maxI на низшей  передаче определяет максимальное дорожное сопротивление, преодолеваемое автомобилем.

       При определении максимальной скорости в заданных условиях движения ψ=f_аcosα+sinα≈f_а+i, а f_а=f(υ), поэтому дорожные условия должны быть учтены величиной уклона (α или i) и коэффициентом f_0. При достаточно больших уклонах, когда скорости невелики и коэффициент f_а мал по сравнению с i, дорожное сопротивление может быть задано коэффициентом ψ, неизменным для всех скоростей движения.

       Принимая во внимание, что при υ_max ј=0, из равенства D=ψ+δ_врј/g получим D=ψ. Следовательно, υ_max определяется в заданном масштабе абсциссой точки пересечения кривых D=f(υ) и ψ=f(υ). В общем случае, кривая ψ=f(υ) является квадратичной параболой, пересекающей ось ординат в точке f_a+i, а в тех случаях, когда можно считать ψ=const, прямой, параллельной оси абсцисс, проведенной на расстоянии ψ от нее.

       Для определения максимального подъема  на заданной дороге при υ=const, учитывая, что в этом случае ј=0, из равенства D=ψ+δ_врј/g,  получим D= ψ=f_a+i, откуда i=D-f_a .

       Для графического определения разности i=D-f_a нанесем на динамическую характеристику кривую f_a=f(υ) в масштабе, принятом для D. Разности между ординатами кривых D=f(υ) и f_a=f(υ) при различных скоростях υ равны максимальным уклонам, преодолеваемым автомобилем. 

       34. Какими измерителями оценивается топливная экономичность автомобиля?

       Под топливной экономичностью подразумевается свойство автомобиля, от которого зависит расход топлива при движении (работе) автомобиля в различных эксплуатационных условиях. Ввиду сложности явлений, происходящих при движении автомобиля, и разнообразия внешних условий для оценки топливной экономичности используют несколько показателей, которые определяют при испытаниях. Ниже описаны методики определения отдельных показателей.

       Контрольный расход топлива обычно дается в технических  условиях на автомобиль.

       Контрольный расход топлива определяют на одном  скоростном режиме движения автомобиля, при неизменном его весовом состоянии, в дорожных условиях, позволяющих получить наибольшую сопоставимость результатов, а именно на горизонтальной прямолинейной дороге с твердым ровным покрытием при чистом и сухом его состоянии.

       Контрольный расход топлива измеряют у автомобиля с полной (номинальной) нагрузкой, движущегося на высшей передаче с постоянной скоростью, которая устанавливается техническими условиями на автомобиль или соответствующими стандартами.

       Контрольный расход топлива определяют как среднее  арифметическое из результатов двух опытов при проезде в двух взаимно противоположных направлениях участка дороги протяженностью 3-5 км (допускается измерять контрольный расход на участке 1 км).

       Для измерения расхода топлива обычно применяют приборы с мерными (градуированными) цилиндрами (рис. 3) или объемный счетчик-топливомер.

       Топливомер  Т4П-2 (разработанный НАМИ) предназначен для объемного измерения расхода топлива в стендовых и дорожных условиях при испытаниях автомобилей и двигателей на топливную экономичность с регистрацией результатов измерения в цифровой форме.

       Схема установки прибора в системах питания показана на рис4.

       Конструкция топливомера показана на рис. 3. Топливо поступает в прибор через входной штуцер, проходит через бумажный фильтрующий элемент 12, воздухо-отделительное устройство с поплавком 7 и игольчатым клапаном 8, измерительную часть топливомера и через выходной штуцер подается к потребителю топлива.

       Под действием давления топлива в  четырех цилиндрах 3, радиально расположенных в корпусе 6 топливомера, возвратно-поступательно перемещаются четыре поршня 2, связанные шатунами 1 с кривошипом 4 центрального валика 5. 

       

       I - бензинового двигателя; II - дизеля; 1, 5, 6 и 8 - штуцеры; 2, 4 и 7 -краны; 3 - сливная трубка; 9 - тройник; 10 - бензонасос; 11 - топливный бак; 12 - фильтр; 13 - змеевик; 14 - фильтр предварительной очистки; 15 - насос; 16 - фильтр тонкой очистки; 17 – насос форсунки

       Рисунок 3 - Схема установки прибора в системах питания 

       Диаметр и ход поршней рассчитаны так, что один оборот валика соответствует расходу 2 см³ топлива. На конце валика закреплен диск 11 с двумя магнитами 10, воздействующими на герметизированный контакт («геркон») 9. За один оборот диска контакты геркона замыкаются дважды. Интервал между двумя замыканиями соответствует расходу 1 см³ топлива. При замыкании контактов геркона электрические импульсы поступают на электромеханические счетчики счетного прибора. Первый счетчик фиксирует расход топлива нарастающим итогом, а второй - за заданный промежуток времени, измеряемый секундомером.

       Точность  измерения расхода топлива для расходов от 0,5-до 50 л/ч составляет 1%.

       Топливная характеристика при установившемся движении - это кривая зависимости расхода топлива от скорости автомобиля при постоянном режиме движения на каждой скорости. Измерения проводят на горизонтальном участке дороги с твердым ровным сухим покрытием при основных весовых состояниях автомобиля, предусмотренных программой испытаний. 

       

       1 - шатун; 2 - поршень. 3 - цилиндр; 4 - кривошип; 5 – валик; 6 - корпус топливомера; 7 - поплавок; 8 - клапан игольчатый-9 - контакт; 10 - магнит; 11 - диск; 12 - фильтрующий элемент

       Рисунок 4 - Конструкция топливомера Т4П-2