Корисна та шкідлива деформація в автомобільному транспорті

Міністерство освіти і науки молоді та спорту України

Міжрегіональне вище професійне училище автомобільного транспорту та будівельної механізації

Залікова робота  на тему : “Корисна та шкідлива деформація в автомобільному транспорті”

                                                                                                                             Виконав:

                                                                                                                             Учень групи №40

              Ткаліч Олександр

Київ - 2012

Про облік історії отримання деформацій в інженерних методиках не може бути й мови за визначенням. Історією в науці про міцність називають послідовність докладання зусиль де деформується тіло в часі. Елементи конструкції автомобіля або їх частини в місцях докладання зусиль пластично деформуються, і утворюються так звані первинні деформації. Але елементи конструкції, які отримали первинні деформації, пов'язані з іншими елементами конструкції, до яких зовнішні сили не включені, але які жорстко пов'язані з першими елементами конструкції. Їх деформація називається вторинною. Якщо місце докладання зовнішньої деформуючої сили змінюється в часі, то елементи, які отримали раніше вторинні деформації, отримують додаткові первинні деформації. Навіть якщо в результаті витрати енергії на деформацію однакові як при одночасному застосуванні всіх деформуючих сил, так і їх послідовному додатку в будь-якому порядку, сумарний імпульс цих сил може бути істотно різним, а отже, розрахункова траєкторія руху автомобіля з урахуванням цього імпульсу може істотно відрізнятися від фактичної.

Деформація кузова призводить до зрушень його окремих частин, що викликає, у свою чергу, шум і заклинювання дверей, які перешкоджають вільному відкриванню дверей. Крім того, деформація кузова може порушити його жорсткість і привести до виникнення неприпустимих вібрацій, перевантаження ресор і шин, а також порушення стійкості і гальмівних якостей автомобіля.

Для визначення деформацій кузовів і кабін, а також у процесі їх редагування використовують спеціальні стенди.

В залежності від зони і величини деформації кузова в про процесі ремонту можна використовувати передню або задню частину пристосування.

Деформація деталей проявляється у спотворенні всього геометричного контуру деталі: вигині, скручуванні, викривлення або одночасно у всіх цих видах. Залишкові деформації виникають під дією ударних або періодично змінюють (циклічних) навантажень і температури. Цьому виду несправностей піддаються багато деталей автомобілів: шатуни, колінчасті і розподільні вали, рами, передні осі автомобілів, вали й осі трансмісії, вилки перемикання передач та ін. Основна причина підвищеної деформації деталей - невміле або неправильна експлуатація автомобілів та несвоєчасне або неякісне проведення технічного обслуговування, в результаті чого окремі складальні одиниці і агрегати працюють з перевантаженням і порушенням теплового режиму. Втрата пружності пружин, ресор, торсіонних валів, поршневих кілець і інших деталей внаслідок динамічних навантажень і теплового впливу порушує нормальну роботу агрегатів і часто викликає повну втрату працездатності автомобілів. Втрата намагніченості якорів генераторів змінного струму порушує нормальну роботу цих агрегатів і автомобіля в цілому. Причиною втрати намагніченості служать струсу, забиття, підвищений нагрів агрегатів. Утворення накипу і нагару на деталях в значній мірі погіршує відведення теплоти і порушує тепловий режим агрегатів, внаслідок чого підвищуються знос і інші руйнування багатьох деталей.

Зони деформації автомобіля утворюють конструктивні елементи кузова, які при зіткненні мнуть і поглинають енергію удару. Для ефективного поглинання енергії удару в результаті фронтального зіткнення зони деформації розташовані в передній і задній частинах автомобіля. Разом з тим вони можуть перебувати і в інших місцях. Зони деформації збільшують час гальмування автомобіля під час удару до його повної зупинки. Це призводить до зниження сил інерції, що впливають на пасажирів автомобіля, так як процес уповільнення автомобіля розтягується в часі. В результаті пристебнутий ременем безпеки пасажир відчуває менші перевантаження (ймовірність переломів і травм внутрішніх органів знижується), а шанси вижити в результаті аварії у нього помітно підвищуються.

Розглянемо приклад.

Автомобіль вагою 1500 кг вдаряється об бетонну стіну на швидкості 40 км / ч.

Якщо кузов автомобіля деформується на 30 см, сила удару становить приблизно 34,5 тонни! Збільшення деформації кузова на 20 см, тобто до 50 см, призводить до того, що сила удару знижується до 20 тонн.

У процесі вдосконалення для більшої безпеки водія і пасажирів, що знаходяться в салоні автомобіля, каркас салону стали робити більш жорстким щодо деформації, а передню і задню частини, навпаки, м'якими.

       Крім цього на лонжеронах автомобіля та інших профілях кузова стали розташовувати запрограмовані зони деформації або по-іншому зони пасивної безпеки.

Зони деформації являють собою ділянки лонжерона у вигляді ребер (гармошки) або отворів по периметру лонжерона. Ці зони в момент зіткнення автомобіля з перешкодою гасять силу удару, деформуючись в першу чергу (рис. 51).

рис.51

Завдяки такій конструкції кузова, при зіткненні, в більшості випадків, деформується передня або задня частина автомобіля, а каркас салону залишається неушкодженим, що забезпечує більшу безпеку для людей, що знаходяться в салоні. Вирішальне значення в такій ситуації, звичайно ж, має швидкість автомобіля в момент зіткнення.

Зони деформації - це спеціальні частини кузова автомобіля, які поглинають енергію, що виникла в результаті зіткнення, що дозволяє захистити пасажирів від різкого впливу сили удару. Цей елемент входить до складу системи пасивної безпеки автомобіля. Останнім часом подібною системою почали оснащувати залізничні вагони.

За рахунок використання зон деформації кузова, каркас автомобіля під час аварії піддається меншим пошкоджень. Також вони знижують силу інерції, яка впливає на пасажирів під час удару. Це відбувається за рахунок збільшення часу гальмування автомобіля. Як результат пасажир, який використовує ремені безпеки, відчуває менше навантаження, що в свою чергу збільшує шанси на виживання при аварії.

Основна конструкція представлена ​​лонжеронами у вигляді гармошки або отворами по периметру. Після пошкодження лонжерони можна цілком замінити. Зони деформації можуть розташовуватися у всіх частинах автомобіля, але найчастіше вони знаходяться в передній і задній частинах транспортного засобу, щоб ефективно поглинати енергію удару при фронтальному зіткненні. Відповідно до досліджень British Motor Insurance Repair Research Centre шкоди під час аварій розподіляється наступним чином: 65% на передню частину, 25% на задню частину, 5% на ліву сторону, і 5% на праву сторону. Одна з перших концепцій зони деформації була використана в Mercedes-Benz "Fintail". Це нововведення вперше було запатентовано фірмою Mercedes-Benz спочатку 1950-х років.

Деформація автомобільних шин

Під час кочення, тобто їзди, шини б \ у одержують два види деформації - циклічні деформації від зовнішніх впливів і постійні від тиску повітря. В залежності від того, з яким типом і розміром шин ми маємо справу, величина розповсюдження деформацій по периметру шини різна. Різними є і деформації кордових ниток на зовнішній і внутрішній сторонах каркаса. Причини цього полягають у вигині каркаса. Найсильніше вигин впливає на ділянці шини б \ у, контактує з дорогою. Поза даної зони внутрішній і зовнішній шари деформуються однаково. У тому місці, де межує зона зіткнення з іншою площею шини, має місце додаткова деформація розтягування. На бічній стінці шини, в свою чергу, має місце деформація стиснення, розмір якої пропорційний зусиллям в кордових нитках, які з'являються внаслідок впливу внутрішнього тиску на шину. Коли внутрішній тиск стає менше, підвищується деформація ниток в бічних стінках. Обсяг і форма деформацій ниток корду змінюється в залежності від профілю шини. У легкових автомобілів і вантажівок дані зміни суттєво різняться. У шинах легковиків, як показує оцінка автомобілів, кордові НІЗТ розтягуються тільки в межах бігової доріжки. У той же час в бічний стінці на них впливають деформації, які часто мають протилежний вектор. У вантажних шинах на кордові нитки діє деформація розтягування як в бічних стінках, так і в межах бігової доріжки.

Деформація розтягування стає максимальною, коли автомобіль наїжджає на яке-небудь перешкоду. Чим глибше виробляється вдавлювання, тим сильніше деформація, і коли вона досягає граничного значення, відбувається розрив шини, який на великій швидкості може привести до того, що власникові авто потрібно юридична допомога після ДТП. Кордові нитки деформуються прямо пропорційно навантаженню на гуму, швидкості руху авто, також деформація залежить від внутрішнього тиску. Чим вище навантаження, тим вище деформація ниток на стиск, скат може зазнати руйнування внаслідок розриву каркаса по бічній стороні або в результаті кільцевого зламу. Якщо в шині внутрішній тиск є недостатнім, то деформація стиснення істотно посилюється, в результаті чого нитки відшаровуються від гумового шару і руйнуються. При збільшенні швидкості руху автомобілів кордові нитки зазнають деформацію, яка майже не залежить від швидкості, але відсутність залежності характерно лише до досягнення критичної швидкості. При настанні критичної швидкості кочення на шині з'являється хвилеподібне освіту, яка провокує різке підвищення амплітуди деформації і зміни форми таких.

Деформація кордових ниток шини б \ у залежить також від конструктивних особливостей ската і характеристики матеріалів, з яких виробляються шини. Якщо кордові нитки є відносно жорсткими, то підвищення довжини нитки при підвищеному навантаженні є меншим, а зусилля в нитки - великим. Невеликий вплив на деформаційні властивості кордових ниток робить і зміна кута їх нахилу при їзді з підвищеним навантаженням. Чим більше процентний вміст гуми в каркасі, то менше деформуються нитки, які утворюють внутрішній шар корду.

Особливого інтересу заслуговують кочення нахиленого колеса і бічне відведення шини. При русі автомобіля на повороті профіль еластичною шини деформується в бічному напрямку під дією відцентрової сили, спрямованої перпендикулярно площині колеса (рис. 2.5). Внаслідок бокової деформації шини колесо котиться не в площині / - /, а з деяким відведенням.

Здатність шини «до бічної деформації дуже впливає на експлуатаційні властивості автомобіля, особливо на його стійкість і керованість. Тому параметри, що визначають відведення колеса, є важливою характеристикою шини.

Відведення колеса оцінюється кутом d, який прийнято називати кутом бічного відведення.

Рис. 2.5. Деформація шин при повороті автомобіля і відповідне спотворення плями контакту шини з дорогою через відведення колеса (вид А)

   Додані до колеса сили викликають бічну деформацію шини в результаті вигину протектора в бічному напрямку. При коченні колеса з відведенням шина має складну деформацію, яка несиметрична щодо її вертикальної площини симетрії.