Теория автомобилей и двигателей

Размещено на http://www.allbest.ru/

Теория автомобилей и двигателей

1. Тяговая динамичность автомобиля

1.1 Особенности динамического преодоления автомобилем подъемов

Автомобиль может преодолевать подъем под действием только тяговой силы, двигаясь равномерно (длина подъема в этом случае неограниченна), а также с разгона, используя кроме тяговой силы накопленную при разгоне кинетическую энергию. В этом случае преодолеваемый подъем может быть круче того подъема, который автомобиль проходит при равномерном движении, но его длина ограниченна.

Прохождение подъема с разгона и называется динамическим преодолением подъема.

Рассмотрим схему движения автомобиля при динамическом преодолении подъема (рис. 1). На участке дороги АБ, перед подъемом, автомобиль движется с постоянной скоростью v. На участке дороги на участке ГД БВ происходит разгон до максимально возможной скорости v_max. На участке ВГ автомобиль движется с максимальной скоростью v_max, и на этой скорости он выходит на подъем. На участке ГД, на подъеме, скорость автомобиля уменьшается и движение становится замедленным.

Рис. 1. Схема движения автомобиля при динамическом преодолении подъема: А -- Д -- точки изменения режима движения автомобиля; ш₁ -- коэффициент сопротивления дороги на участке АГ; ш₂, ш₃ -- коэффициенты сопротивления

Кривую динамического фактора (рис. 2) для передачи, на которой автомобиль преодолевает подъем с разгона, разбивают на интервалы скоростей и по тем же формулам, что и для случая разгона, находят ускорение, время и путь движения на подъеме. При этом если коэффициент сопротивления дороги ш₂ на подъеме меньше, чем максимальный динамический фактор по тяге D_mах на данной передаче, то точка пересечения D₂ кривой с горизонталью ш₂ определяет скорость v₂, по достижении которой автомобиль движется равномерно. Если же на подъеме коэффициент сопротивления дороги ш₃ больше, чем D_max на данной передаче, то скорость движения автомобиля быстро падает. Чтобы не произошло его остановки, необходимо перейти на низшую передачу. Длина подъема, проходимая автомобилем до достижения критической скорости по тяге v_т, может считаться равной длине пути, в конце которого движение автомобиля прекращается (останавливается двигатель).

Рис. 2. Динамическая характеристика автомобиля, соответствующая передаче, выбранной для преодоления подъема:

ш₁ -- коэффициент сопротивления дороги на горизонтальном участке (перед подъемом), где автомобиль разгоняется до максимальной скорости v_max; ш₂, ш₃ -- коэффициенты сопротивления дороги на подъеме (ш₁ < ш₂ < ш₃); v₂ -- скорость, по достижении которой автомобиль движется на подъеме равномерно; D₁, D₂ -- значения динамического фактора по тяге при скорости, равной v_mах и v₂

2. Топливная экономичность автомобиля

2.1 Характеристика топливной экономичности автомобиля

Топливная экономичность автомобиля имеет важное значение в эксплуатации, так как топливо -- один из основных эксплуатационных материалов, потребляемый автомобилем в большом количестве. Себестоимость перевозок существенно зависит от топливной экономичности автомобиля, поскольку затраты на топливо составляют примерно 10... 15 % всех затрат на перевозки. Поэтому чем выше топливная экономичность автомобиля, тем меньше расход топлива и ниже себестоимость перевозок.

Измерители топливной экономичности

Топливная экономичность автомобиля оценивается двумя группами измерителей. К первой группе относятся измерители топливной экономичности самого автомобиля, ко второй -- измерители топливной экономичности двигателя автомобиля.

Измерителями первой группы являются расход топлива в литрах на единицу пробега автомобиля (путевой расход топлива)q_n, л на 100 км, и расход топлива в граммах на единицу транспортной работы q_n, г/(т•км) или пасс.-км.

К измерителям второй группы относятся расход топлива в килограммах за час работы двигателя (часовой расход топлива)G_т, кг/ч, и удельный эффективный расход топлива в граммах на киловатт-час q_e, г/(кВт•ч).

Рассмотрим указанные измерители топливной экономичности.

Путевой расход топлива



где Q -- общий расход топлива, л; S_a -- пробег автомобиля, км.

В указанном выражении единицей пробега являются 100 км пути (принято для автомобилей в России и многих европейских странах).

Путевой расход топлива -- легко определяемая величина, но не учитывающая полезной работы автомобиля. Так, например, автомобиль, который перевозит груз, расходует больше топлива, чем автомобиль без груза. Поэтому согласно формуле он оказывается менее экономичным по сравнению с автомобилем, совершающим порожний рейс.

Расход топлива на единицу транспортной работы

где m_rp-- масса перевезенного груза (число пассажиров), кг (пасс); S_rp -- пробег автомобиля с грузом, км; р_т -- плотность топлива, кг/л.

Расход топлива на единицу транспортной работы более правильно оценивает топливную экономичность автомобиля. Однако практическое использование этой величины сопряжено с определенными трудностями вследствие того, что объем транспортной работы, выполненной автомобилем, не всегда поддается точному измерению.

Часовой расход топлива

,

где T_д -- время работы двигателя, ч.

Удельный эффективный расход топлива

,

где N_e -- эффективная мощность двигателя, кВт.

С учетом удельного эффективного расхода топлива определим его путевой расход:

,

где величина g_e выражена в г/(кВт•ч), N_e -- в кВт, a v -- в м/с.

Уравнение расхода топлива

В процессе движения автомобиля эффективная мощность двигателя затрачивается на преодоление сил сопротивления движению. Для ее определения воспользуемся уравнением мощностного баланса автомобиля:

.

Подставив найденную величину N_e в выражение для путевого расхода топлива, получим уравнение расхода топлива автомобилем

или

В этих выражениях мощность представлена в кВт, сила -- в Н, а скорость -- в м/с.

Из уравнения расхода топлива следует, что путевой расход топлива зависит от топливной экономичности двигателя (g_e),технического состояния шасси (з_тр), дорожных условий (Р_д), скорости движения и обтекаемости кузова (Р_в), нагрузки и режима движения (Р_и).

При использовании уравнения расхода топлива для определения путевого расхода топлива в различных дорожных условиях должна быть известна зависимость удельного эффективного расхода топлива от степени использования мощности двигателя при разных значениях угловой скорости коленчатого вала. Такая зависимость для бензинового двигателя приведена на рис. 3.

Из этого рисунка следует, что удельный эффективный расход топлива g_e существенно зависит от степени использования мощности двигателя И и в меньшей степени -- от угловой скорости коленчатого вала щ_е. При увеличении степени использования мощности двигателя и снижении угловой скорости коленчатого вала g_e уменьшается. Возрастание удельного эффективного расхода топлива при низкой степени использования мощности двигателя вызвано уменьшением механического коэффициента полезного действия двигателя и ухудшением условий для сгорания смеси в цилиндрах. Удельный эффективный расход топлива также несколько возрастает при высокой (близкой к полной) степени использования мощности из-за обогащения горючей смеси.



Рис. 3. Зависимости удельного эффективного расхода топлива g_e от степени использования и мощности двигателя при разных значениях угловой скорости коленчатого вала щ_е:

щ_е1 -- щ_е3 -- значения угловой скорости коленчатого вала двигателя

Топливно-экономическая характеристика автомобиля

Топливно-экономической характеристикой автомобиля называется зависимость путевого расхода топлива от скорости при равномерном движении автомобиля по дорогам с разным сопротивлением.

Топливно-экономическая характеристика позволяет определять расход топлива по известным значениям скорости движения и коэффициента сопротивления дороги. Она может быть построена для любой передачи, однако обычно ее строят для высшей передачи.

На рис. 4. представлена топливно-экономическая характеристика автомобиля для трех различных дорог с разными коэффициентами сопротивления, причем ш₁ < ш₂ < ш₃.

Каждая кривая топливно-экономической характеристики имеет три характерные точки -- a, b и с.

Точка а соответствует минимальной устойчивой скорости движения автомобиля.

Точка b (точка минимума) определяет наименьший расход топлива q_min при движении автомобиля по дороге с определенным коэффициентом сопротивления ш. Скорость, соответствующая этой точке, является оптимальной для данной дороги с точки зрения топливной экономичности.

Точка с характеризует расход топлива при его полной подаче, т.е. при полной нагрузке двигателя. Она соответствует максимально возможной скорости движения на данной дороге. Кривая, проведенная через точки c₁, с₂ и с₃, отвечает расходу топлива при полной нагрузке двигателя.

Из рис. 4. видно, что каждому значению сопротивления дороги соответствуют определенный минимальный расход топлива, оптимальная и максимально возможная скорости движения автомобиля. При возрастании сопротивления дороги увеличивается расход топлива, а эти скорости уменьшаются.

Рис. 4. Топливно-экономическая характеристика автомобиля:

ш₁ -- ш₃ -- значения коэффициента сопротивления дороги, соответствующие трем кривым путевого расхода топлива; а₁ -- а₃ -- точки, отвечающие минимальной устойчивой скорости движения v_min; b₁ -- b₃ -- точки минимума кривых; с₁ -- с₃ -- точки, соответствующие максимальной скорости движения по каждой дороге; q_min, v_эк1, v_max1 - минимальный расход топлива, оптимальное и максимальное значения скорости движения по дороге, характеризуемой коэффициентом ш₁.

Хотя движение автомобиля с оптимальной скоростью сопровождается наименьшим расходом топлива, из этого не следует, что при выполнении транспортной работы необходимо двигаться с указанной скоростью. При выборе скорости движения нужно исходить не из условий, обеспечивающих топливную экономичность, а из времени перевозок, безопасности движения, сохранности груза и комфортабельности пассажиров. Так, например, увеличение скорости движения приводит к повышению производительности автомобиля и уменьшению себестоимости перевозок.

Представленная топливно-экономическая характеристика типична для автомобилей с бензиновыми двигателями. Аналогичный вид имеет и топливно-экономическая характеристика автомобилей с дизелями. Ее отличительной особенностью является менее крутой подъем кривых в области низких значений скорости движения, что можно объяснить более высокой экономичностью дизелей при малой угловой скорости коленчатого вала.

Построение топливно-экономической характеристики

Существует несколько способов построения топливно-экономической характеристики автомобиля:

· по результатам дорожных испытаний;

· по результатам стендовых испытаний;

· приближенный расчетный способ.

В первом и втором случаях топливно-экономическая характеристика строится на основании экспериментальных данных, тогда как при использовании третьего способа она может быть построена при отсутствии экспериментальных данных. Рассмотрим расчетный способ построения топливно-экономической характеристики автомобиля.

В соответствии с этим способом удельный эффективный расход топлива определяется по формуле

g_e = g_N k_щ k_И

где g_N -- удельный эффективный расход топлива при максимальной мощности двигателя, г/(кВт•ч); k_щ -- коэффициент изменения удельного эффективного расхода топлива в зависимости от угловой скорости коленчатого вала двигателя; k_И --коэффициент изменения удельного эффективного расхода топлива в зависимости от степени использования мощности двигателя.

Удельный эффективный расход топлива при максимальной мощности для бензиновых двигателей составляет 300-340 г/(кВт•ч), а для дизелей -- 220-260 г/(кВт•ч).

Коэффициент k_щ определяется в зависимости от отношения щ_е/щ_N угловых скоростей коленчатого вала двигателя при текущем и максимальном значениях мощности:

	0,2	0,3	0,4	0,5	0,6	0,7	0,8	0,9	1,0
kщ	1,15	1,09	1,04	1,02	1,01	1,00	1,01	1,02	1,04

Коэффициент k_И определяется в зависимости от степени использования мощности двигателя И:

И,	%	20	30	40	50	60	70	80	90	100
kИ	(бензиновый)	2,11	1,67	1,33	1,22	1,11	1,06	1,00	1,06	1,11
kИ	(дизель)	1,56	1,38	1,25	1,12	1,09	1,06	1,00	1,06	1,25

Коэффициенты k_щ и k_И могут быть также найдены по специальным графикам, представленным на рис. 5

Расчет и построение топливно-экономической характеристики выполняют в такой последовательности:



Рис. 5. Графики для определения коэффициентов k_И (а) и k_щ(б): 1 -- дизели; 2 -- бензиновые двигатели

· задают коэффициент сопротивления дороги у;

· выбирают пять-шесть значений угловой скорости коленчатого вала двигателя щ_е в диапазоне от щ_min до щ_mах;

· для выбранных значений щ_е определяют отношения щ_е / щ_N (значение щ_N известно) и по полученным отношениям находят значения k_щ;

· для выбранных значений щ_е определяют соответствующие скорости движения автомобиля v и для этих скоростей по заданному коэффициенту сопротивления дороги ш находят мощности, затрачиваемые на преодоление сопротивления дороги N_Д и воздуха N_B;

· по внешней скоростной характеристике двигателя для выбранных значений щ_е определяют эффективную мощность двигателя N_e или для соответствующих скоростей движения по графику мощностного баланса находят значения тяговой мощности N_T на ведущих колесах;

· по известным значениям мощностей N_Д + N_B и N_e (или N_T) для каждого значения щ_е (или v) определяют степень использования мощности двигателя И и по полученным значениям находят k_И;

· по найденным значениям коэффициентов k_щ и k_И определяют удельный эффективный расход топлива g_e;

* по полученным значениям g_e находят путевой расход топлива q_П для дороги с заданным коэффициентом сопротивления ш, для чего используют уравнение расхода топлива при равномерном движении автомобиля.

Повторив указанные выше расчеты для других коэффициентов сопротивления дороги ш, строят топливно-экономическую характеристику автомобиля.

3. Устойчивость автомобиля

3.1 Занос переднего моста автомобиля. Условия устранения заноса

В процессе эксплуатации автомобилей при нарушении поперечной устойчивости чаще происходит их занос, чем опрокидывание. При этом начинают скользить колеса одного из мостов -- переднего или заднего.

Определим, что более вероятно и опасно: занос переднего управляемого или заднего ведущего моста.

Для качения колеса без скольжения необходимо, чтобы

,

где R_x -- касательная реакция дороги; R_y -- поперечная реакция дороги.

Следовательно, должно выполняться соотношение

согласно которому поперечная сила, прилагаемая к колесу и не вызывающая его скольжения, тем больше, чем значительнее сила сцепления колеса с дорогой и меньше касательная реакция дороги.

Определим, какое из колес (ведомое, ведущее или тормозящее) наиболее устойчиво против бокового скольжения (заноса).

Ведомое колесо наиболее устойчиво против заноса, так как Касательная реакция дороги R_x, представляющая собой силу сопротивления качению, мала по сравнению с силой сцепления Р_сц.

Ведущее и тормозящее колеса менее устойчивы против заноса, поскольку через них передаются соответственно тяговая и тормозная силы. В тот момент, когда сила сцепления будет равна касательной реакции дороги (Р_сц = R_x), сцепление колеса с дорогой полностью использовано касательной реакцией. В этом случае достаточно действия небольшой боковой силы, чтобы начался занос колеса. Для ликвидации начавшегося заноса следует уменьшить касательную реакцию на колесе (уменьшить тяговую силу, прекратить торможение).

При прямолинейном движении автомобиля наиболее вероятен занос заднего ведущего моста, так как на его колеса при разгоне и преодолении повышенного сопротивления дороги действуют касательные реакции дороги во много раз более значительные, чем на колеса переднего ведомого моста. При торможении автомобиля вследствие перераспределения нагрузки (увеличивается нагрузка на передний мост) уменьшается сила сцепления задних колес, что также способствует заносу заднего ведущего моста.

Рис. 6. Занос переднего (а) и заднего (б) мостов автомобиля: О -- центр поворота

При заносе переднего моста (см. рис. 6, а) поперечная составляющая Р_у центробежной силы, являющаяся основной силой, которая действует на автомобиль при повороте, направлена противоположно скольжению передних колес. В результате занос переднего моста автоматически прекращается.

В процессе эксплуатации занос автомобиля происходит чаще всего при торможении, когда в месте контакта колес с дорогой действуют большие тормозные силы. В результате колеса теряют способность воспринимать боковые силы. При торможении занос часто возникает также из-за неодинаковых тормозных моментов на колесах одного моста. Это происходит вследствие неправильной регулировки тормозных механизмов или их замасливания и загрязнения.

Для ликвидации начавшегося заноса при торможении следует уменьшить касательные реакции дороги на колесах (прекратить торможение). Для устранения потери устойчивости автомобиля необходимо перед началом поворота уменьшить скорость движения, так как поперечная составляющая Р_у центробежной силы пропорциональна квадрату скорости.

Чтобы избежать потери автомобилем устойчивости необходимо плавно уменьшать скорость до начала поворота, в особенности на влажной и скользящей дороге. Значительное влияние на устойчивость движения автомобиля оказывают колебания управляемых колес.

Рис. 7. Схема заноса переднего моста автомобиля

Задача

Автомобиль массой 7 т движется со скоростью 60 км/ч на горизонтальном участке дороги радиусом 20 м. Коэффициент сцепления шин с покрытием дороги 0,6. Геометрические параметры автомобиля: высота расположения центра тяжести 1,2 м, ширина колеи 1,8 м. Представить схему внешних сил и сил реакции, действующих на автомобиль, и сделать заключение об условиях устойчивости движения автомобиля.

Устойчивость автомобиля - способность автомобиля сохранять движение по заданной траектории, противодействуя силам, вызывающим его занос и опрокидывание в различных дорожных условиях при высоких скоростях движения.

При равномерном движении автомобиля на повороте на горизонтальной дороге (рис. 8) боковое скольжение его колес может возникнуть в результате действия поперечной силы РY (центробежной, силы ветра или боковых ударов о неровности дороги) в тот момент, когда поперечная сила становится равной силе сцепления колес с дорогой РСЦ, т. е.

РY = РСЦ

Равенство с учетом известных формул центробежной силы РY и силы сцепления РСЦ принимает вид:

где G - сила тяжести автомобиля, Н;

V - скорость движения автомобиля, км/ч;

g - ускорение свободного падения, 9,81 м/с²;

R - радиус поворота, м;

цY - коэффициент поперечного сцепления.

Рис. 8. Схема для определения критических скоростей автомобиля по заносу Vз и по опрокидыванию Vо:

А - точка, относительно которой происходит опрокидывание автомобиля;

РY - боковая сила;

G - сила тяжести автомобиля;

hЦ - высота центра масс автомобиля;

В - колея колес;

RZН и RZВ - нормальные реакции дороги от наружного и внутреннего к повороту колес соответственно;

RYН и RYВ - боковые реакции наружного и внутреннего к повороту колес соответственно

Рис. 9. Зависимости критической скорости автомобиля по заносу V3 от радиуса поворота R при различных значениях коэффициента поперечного сцепления цY

Под потерей устойчивости автомобиля подразумевается опрокидывание или скольжение автомобиля. В зависимости от направления опрокидывания и скольжения различают продольную и поперечную устойчивость. Более вероятно и поэтому более опасно нарушение поперечной устойчивости, которое происходит под действием центробежной силы, возникающая при движении автомобиля по окружности, т.е. движение автомобиля на повороте.

Опрокидывающий момент создает поперечная сила, которая является составляющей центробежной силы.

Поперечная, опрокидывающая, сила прямо пропорциональна массе автомобиля, квадрату скорости движения автомобиля, обратно радиусу поворота и приложена к центру тяжести. Определяется эта сила по формуле:

,

где

- масса автомобиля в кг;

- скорость движения автомобиля в м/с;

R - радиус поворота автомобиля в м.

Показателями поперечной устойчивости автомобиля являются максимально возможные скорости движения по окружности и угол поперечного уклона дороги (косогора).

Показатели могут быть определены из условий поперечного скольжения колес (заноса) и опрокидывания. Таким образом, имеются четыре показателя поперечной устойчивости:

-максимальная (критическая) скорость движения по окружности, соответствующая началу заноса автомобиля, в м/с;

-максимальная (критическая) скорость движения по окружности, соответствующая началу опрокидывания автомобиля, в м/с;

Для вывода формул по определению вышеназванных расставим силы, действующие на него, и составим уравнение равновесия автомобиля.

опрокидывающая сила, она создает опрокидывающий момент мм., где = высота центра тяжести;

G вес автомобиля, т.е. удерживающая сила, она создает удерживающий момент.

Силы и (силы реакции дороги) возникают при заносе и в период начала опрокидывания отсутствуют.

Сила реакции дороги =0, т.к. в момент опрокидывания внутреннее колесо отрывается от дороги.

Опрокидывание происходит относительно наружных колес, точка т.е. сила присутствует, но момента не создается, поэтому что нет плеча.

Условие равновесия: опрокидывающий момент ( ) численно равен удерживающему моменту ( ) , но направлен в разные стороны, = . Подставим значение моментов:

Подставим значение поперечной силы

И получим:

Отсюда найдем , но т.к. . Заменим массу ( ) ее значением , это соответствует критической скорости начала опрокидывания:

Определим критическую скорость на начало опрокидывание по формуле:

где В - ширина колеи автомобиля, м;

R - радиус поворота, м;

h_цт - высота центра тяжести, м.

g - ускорение свободного падения, м/с² ;

Для автомобиля при радиусе поворота 20 м:

V_кр.о. = = 12,12 м/с

Vз=12,12м/с*3,6=43,92 км/ч

В результате действия поперечной силы может возникнуть поперечное скольжение, т.е. занос. При заносе возникают силы реакции дороги ( ), которые в сумме равны поперечной силе , но направлены в противоположную сторону. И можно написать равенство: =

Это же равенство можно получить, если спроектировать все силы, действующие на автомобиль (смотри чертеж) на плоскость дороги. Следует добавить, что проекции от перпендикулярных сил ( ; ) равны нулю.

С другой стороны следует учесть, сумма сил реакции дороги к моменту начала заноса равна силе сцепления шин с дорогой, т.е.

Учитывая это и ранее написанное равенство можем записать: , заменим через т.к. т.е. , отсюда

Формула для определения критической скорости начала заноса.

Определим, используя выше записанную формулу критическую скорость начала заноса.

Критическая скорость по условиям заноса при движении автомобиля:

Vз=

Таким образом, в результате расчетов основных показателей поперечной устойчивости получены следующие данные:

1. Критическая скорость движущегося по окружности, соответственно началу опрокидывания. Vо = 12,12 м/с=43,92 км/ч

2. Критическая скорость движущегося по окружности, соответственно началу заноса.

Vз = 10,84 м/с=39,03 км/ч

4.Конструкция автомобиля

Назначение и типы мостов, применяемых в конструкциях автомобилей

Назначение мостов. Мостом автомобиля (прицепа, полуприцепа) называют агрегат, связывающий между собой правое и левое колесо оси, воспринимающий силы, действующие на них со стороны дороги, и через подвеску передающий их на несущую систему. Отличительной особенностью моста является наличие балки, связывающей между собой колеса одной оси и являющейся опорой для их подшипниковых узлов. Автомобиль может иметь один или несколько мостов или не иметь ни одного, если колеса правого и левого бортов не связаны между собой или связаны с подвеской не через общую для них несущую конструкцию, а посредством элементов, не образующих самостоятельного агрегата.

В таком случае следует говорить только о наличии подвески, даже если колеса каким-либо другим способом связаны между собой, например, через элементы трансмиссии или рулевого управления.

По конструкции мосты делятся на:-- управляемые (колеса моста являются управляемыми); -- ведущие (колеса моста являются ведущими); -- комбинированные (колеса моста являются ведущими и управляемыми); -- поддерживающие (колеса моста не являются ни ведущими, ни управляемыми). Как правило, балка моста является жесткой бесшарнирной конструкцией. Мост с такой балкой называют неразрезным. Если же при наличии независимой подвески правого и левого колес их связь осуществляется посредством моста, то такой мост называют разрезным.

Типы мостов и их устройство

Мосты соединяют несущую систему автомобиля с колесами, воспринимают и передают возникающие между ними усилия. Вертикальные усилия передаются упругими элементами подвески. Продольные знакопеременные усилия и реактивный момент, возникающий при взаимодействии ведущих колес с опорной поверхностью, передаются рессорами, реактивными штангами или рычагами подвески. Реактивные штанги, используемые для передачи вращательного момента моста, устанавливаются на небольших рычагах для создания плеча. По месту установки мосты могут быть передними, задними и промежуточными. На трехосном автомобиле два моста могут объединяться в тележку. На многоосных автомобилях тележки могут иметь три и более мостов.

Конструктивно мосты могут выполняться в виде поперечины или балки (рис. 10). Поперечины изготовляются методом ковки из двутаврового бруса переменного сечения. Балки имеют внутренние полости для размещения элементов привода ведущих колес.

Рис. 10. Мосты: а -- поперечина; б -- неразъемная балка; в -- разъемная балка; 1, 4 -- рукава полуосей; 2, 3 --части картера моста

По назначению мосты подразделяются на ведущие, управляемые, комбинированные и поддерживающие.

Ведущий мост (рис. 11) предназначен для передачи толкающих и реактивных усилий от колес на несущую систему и размещения в нем элементов трансмиссии: главной передачи 5, дифференциала 9 и валов



Рис. 11. Ведущий мост: 1 -- ступица; 2 -- тормозной барабан; 3 -- сапун; 4 -- зубчатое колесо главной передачи; 5 -- картер главной передачи; 6 -- шпилька крепления картера главной передачи; 7 -- балка моста; 8, 10 -- полуоси; 9 -- дифференциал; 11 -- тормозная камера; 12 -- подшипники ступицы ведущих колес (полуосей 8, 10).

Ведущие мосты обязательно имеют балку. На концах балки 7 на подшипниках 12 устанавливаются ступицы 1 колес.

Балка моста может быть неразъемной и разъемной (см. рис.10, б, в). Разъемная балка имеет поперечный разъем по картеру главной передачи и состоит из двух частей 2 и 3, соединяемых болтами. В обе части картера запрессованы рукава 1 и 4 полуосей. Такие балки не обладают высокой жесткостью и применяются на легковых автомобилях и грузовых автомобилях малой грузоподъемности.

Неразъемные балки легковых автомобилей имеют литой картер с запрессованными в него рукавами полуосей. Более жесткой является неразъемная балка, состоящая из нескольких частей, изготовленных методом штамповки и соединенных сваркой. Балка имеет увеличенную среднюю часть для размещения главной передачи и дифференциала. К средней части балки крепится картер главной передачи и крышка. Такая конструкция обеспечивает доступ к механизмам ведущих мостов без снятия моста с автомобиля и упрощает техническое обслуживание и ремонт. Наибольшую жесткость имеет литая балка, поэтому она применяется на автомобилях большой грузоподъемности, но она более дорога в изготовлении. Ведущий мост в зависимости от типа применяемой подвески может быть разрезной и неразрезной. Мосты с описанными выше балками являются неразрезными и связаны с несущей системой зависимой подвеской. Разрезные мосты устанавливаются при независимой подвеске.

Разрезной мост представлен на рис. 12. Картер 7главной передачи закреплен внутри рамы хребтового типа. Полуоси 4, находящиеся внутри рукавов 3, качаются вместе с ними относительно рамы. Ведомое зубчатое колесо 6 главной передачи надето на полуось 4 и наклоняется относительно ведущего зубчатого колеса. При любом положении кожуха геометрические оси полуоси 4 с ведомым зубчатым колесом 6 и ведущего зубчатого колеса главной передачи пересекаются, и это позволяет передавать крутящий момент при различных углах наклона полуоси.

Рис. 12. Разрезной мост: 1 -- ступица; 2 -- шарнир равных угловых скоростей; 3 -- рукав полуоси; 4 -- полуось; 5 -- защитный чехол; 6 -- ведомое коническое зубчатое колесо главной передачи; 7 -- картер главной передачи

На управляемых мостах колеса имеют возможность поворачиваться вокруг вертикальной оси для изменения направления движения автомобиля. Передний управляемый мост (рис. 13) представляет собой стальную кованую поперечину 7 двутаврового сечения. На концах поперечины установлены поворотные кулаки 5, к которым крепятся поворотные рычаги 6. Поворотный кулак 5 поворачивается вокруг неподвижного шкворня 9, запрессованного в отверстия проушины. К боковым фланцам поворотного кулака крепится болтами колесный тормозной механизм. На оси 2 поворотного кулака на двух конических подшипниках установлена ступица 3колеса. На автомобилях с длинной базой управляемыми могут быть несколько мостов, например передний и задний или несколько передних.

На полноприводных автомобилях управляемые мосты должны также выполнять и функции ведущего моста. В этом случае мост является комбинированным (рис. 14). Конструктивно в нем объединены элементы двух мостов, причем особенностью являются размещаемые на концах моста шаровые опоры. Шаровые опоры 5 крепятся болтами к фланцам рукавов 6 полуосей и имеют по два шкворневых пальца 4 и 8.

Рис. 13. Управляемый мост: / -- колесо; 2 -- ось поворотного кулака; 3 -- ступица; 4 -- тормозной барабан; 5 -- поворотный кулак; 6 -- поворотный рычаг; 7 -- поперечина; 8 -- рулевая тяга; 9 -- шкворень

На пальцах установлены поворотные кулаки 3 с цапфами, на которых снаружи устанавливаются ступицы 2колес, а внутри -- полуоси /. Корпус поворотного кулака и шаровая опора образуют внутри полость, где расположен шарнир равных 7 угловых скоростей.



Рис. 14. Комбинированный мост: / -- полуось; 2 -- ступица; 3 -- поворотный кулак; 4, 8 -- шкворневые пальцы; 5 -- шаровая опора; 6 -- рукав полуоси; 7 -- шарнир равных угловых скоростей

На многоосных автомобилях некоторые промежуточные мосты выполняются в видеподдерживающих. Такой мост не передает продольные усилия и не имеет поворачивающихся колес. Главной функцией его является передача вертикальных нагрузок от несущей системы на колеса. При отсутствии загрузки мост может подвешиваться с целью уменьшения сопротивления движению. Поддерживающие мосты применяются также на полуприцепах и прицепах.

По схеме управляемого моста автомобиля ЗИЛ пояснить его устройство

Устройство переднего моста автомобиля ЗИЛ-133

Передний мост автомобилей семейства ЗИЛ-133 (рис. 15) управляемый неразрезной, с поворотными кулаками 2 вильчатого типа. Цилиндрические шкворни 21 поворотных кулаков стопорятся в проушинах балки 23 переднего моста клиньями 22. Каждый шкворень имеет две лыски под клин, расположенные под углом 90°, что позволяет поворачивать шкворень при одностороннем его износе. В поворотные кулаки запрессованы бронзовые втулки 17 шкворней, смазываемые через масленки 18.

Вес автомобиля, приходящийся на каждое из передних колес, воспринимается опорным подшипником, который имеет нижнюю шайбу 26, изготовленную из графитизированной бронзы, и стальную верхнюю шайбу 25.

В канавку верхней шайбы вложен пробковый сальник, защищающий подшипник от грязи и влаги.

При сборке передней оси шайбу 25 устанавливают так, чтобы ее торец с кольцевой проточкой находился со стороны проушины балки, а масляные канавки шайбы 26 были обращены в сторону шайбы 25.

Для регулировки осевого зазора между проушиной балки и поворотным кулаком служат регулировочные прокладки 20. Зазор считается правильно отрегулированным, если прокладка толщиной 0,25 мм в него не входит.

Наибольший угол поворота вправо и влево внутреннего по отношению к центру поворота колеса равен 36°. Углы поворота колес устанавливают с помощью упорных болтов поворотных кулаков, которые упираются в бобышки на балке передней оси.

В поворотных кулаках при помощи конического соединения закреплены рычаги, образующие вместе с поперечной рулевой тягой 24 рулевую трапецию, и рычаг, к которому присоединяется продольная рулевая тяга 12. Шаровые пальцы закреплены в рычагах также при помощи конического соединения.

Продольная рулевая тяга -- трубчатая, с регулируемыми шаровыми шарнирами. Поперечная рулевая тяга -- также трубчатая, имеет на концах правую и левую резьбу для навинчивания головок с шаровыми шарнирами, с помощью которых можно регулировать схождение колес. Шарниры поперечной рулевой тяги имеют эксцентричные вкладыши и не нуждаются в регулировке.

Шарниры рулевых тяг защищены от попадания грязи и влаги: резиновыми манжетами у поперечной, и войлочным уплотнителем -- у продольной.

На автомобилях семейства ЗИЛ-133 так же, как и на автомобилях ЗИЛ-130, -131, устанавливается рулевое управление с гидроусилителем, объединенным в одном агрегате с рулевым механизмом.

Установка узлов рулевого управления показана на рис. 14. Рулевой механизм 10, объединенный в одном агрегате с цилиндром и клапаном управления гидроусилителя, крепится к левому лонжерону рамы непосредственно у автомобилей с карбюраторным двигателем или через проставку у автомобилей с дизельным двигателем. Масло, приводящее в действие гидроусилитель, подается насосом 1 и, возвращаясь к последнему, охлаждается в масляном радиаторе 13.

Рулевая сошка 11 соединяется продольной рулевой тягой с верхним рычагом левого поворотного кулака.

На автомобили ЗИЛ-130, -131 до начала выпуска автомобилей ЗИЛ-133 устанавливался рулевой механизм 130-3400020 с диаметром вала сошки 38 мм. Для автомобилей ЗИЛ-133, имеющих большую массу, потребовалось повысить прочность вала сошки за счет увеличения его диаметра до 42 мм.

Одновременно были увеличены размеры деталей узла регулировочного винта рулевого механизма для повышения его износостойкости и прочности.

В целях унификации усиленный рулевой механизм 130-3400020-В с февраля 1976 г., устанавливается на все названные автомобили ЗИЛ.

Установка рулевого механизма с диаметром вала сошки 38 мм на автомобили ЗИЛ-133 недопустима, как не обеспечивающая безопасность движения.



Рис. 15. Передний мост и рулевые тяги: тормозной барабан; 2 -- поворотный кулак; 3 --гайка цапфы поворотного кулака: 4 -- замочная шайба; 5 -- крышка ступицы; 6 -- контргайка цапфы поворотного кулака; 7 -- наружный подшипник ступицы; 8 --манжета; 9 -- ступица; 10-- тормозная колодка; 11 -- шаровой палец; 12 -- продольная рулевая тяга; 13 -- пробка шарнира продольной рулевой тяги; 14 -- разжимной кулак; 15 -- кронштейн разжимного кулака; 16 -- регулировочный рычаг тормоза; 17 -- втулка шкворня; 18 -- масленка; 19 -- верхний рычаг; 20 -- регулировочная прокладка; 21 -- шкворень; 22 -- клин шкворня; 23 -- балка переднего моста; 24 -- поперечная рулевая тяга; 25 -- верхняя опорная шайба подшипника шкворня; 26 -- нижняя опорная шайба; 27 -- крышка поворотного кулака; 28 -- ось колодки

Рис. 16. Рулевое управление автомобиля с карбюраторным двигателем и его проверка:1 -- насос гидроусилителя; 2 -- бачок насоса; 3-- шланг низкого давления; 4-- шланг высокого давления; 5 -- колонка рулевого управления; 6 -- манометр; 7 -- вентиль приспособления; 8 -- карданный вал; 9 -- клин крепления карданного вала; 10 -- рулевой механизм; 11 -- сошка; 12 -- шланг низкого давления; 13 -- радиатор гидроусилителя

Список литературы

автомобиль мост динамичность

1. Артоболевский, И.И. Теория механизмов и машин. / И.И. Артоболевский. - М.: Альянс, 2016. - 640 c.

2. Коловский, М.З. Теория механизмов и машин: учебник / М.З. Коловский. - М.: Academia, 2018. - 304 c.

3. Кудинов, Ю.И. Теория механизмов и машин. Учебно-метод. пос. КПТ / Ю.И. Кудинов, Ф.Ф. Пащенко. - СПб.: Лань КПТ, 2016. - 288 c.

4. Матвеев, Ю.А. Теория механизмов и машин: Учебное пособие / Ю.А. Матвеев, Л.В. Матвеева. - М.: Альфа-М, Инфра-М, 2011. - 320 c.

5. Мкртычев, О.В. Теория механизмов и машин: Практ. / О.В. Мкртычев. - М.: Вузовский учебник, 2019. - 320 c.

6. Соболев, А.Н. Теория механизмов и машин: Лабораторный практикум / А.Н. Соболев, А.Г. Схиртладзе, А.Я. Некрасов. - М.: Инфра-М, 2016. - 383 c.

7. Тимофеев, Г.А. Теория механизмов и машин: Учебное пособие для бакалавров / Г.А. Тимофеев. - М.: Юрайт, 2013. - 351 c.

8. Фролов, К.В. Теория механизмов и механика машин.Т.5.Механика в техническом университете / К.В. Фролов. - М.: МГТУ , 2012. - 686 c.

9. Чмиль, В.П. Теория механизмов и машин: Учебно-методическое пособие / В.П. Чмиль. - СПб.: Лань, 2012. - 288 c.

Размещено на Allbest.ru

...