Параметри профільної прохідності автомобіля
Параметри рушія (діаметр і число коліс, колісна формула) найбільшою мірою проявляються при оцінці прохідності автомобіля при подоланні канави або рову. Ширина рову b. через який може пройти двовісний автомобіль, може бути прийнята рівною радіусуrк колеса. Ця величина дещо більше для автомобілів з обома провідними мостами і досягає приблизно 1,2rк. Тривісні автомобілі будь-якої схеми не мають в цьому відношенні істотних переваг.
Рів більшої ширини найбільш ефективно долається чотиривісних автомобілями. Ширина подоланого рову при цьому може бути прийнята приблизно рівною b = L0 + 1,2rк. (L0 - відстань між суміжними осями автомобіля).
Крім розглянутих параметрів автомобіля профільна прохідність залежить від пристосовності коліс до нерівностей дороги без втрати контакту з нею. Це властивість автомобіля залежить від допустимого кута взаємного перекосу мостів відносно горизонтальної площини.
Здатність подолання багато осьовим автомобілем широкого рову за рахунок можливості нависання над ним визначається числом, розташуванням і способом кріплення мостів до корпусу машини, а також розміщенням центру мас по довжині АТС. Чим більше поздовжня база і число мостів автомобіля, тим більшу по ширині канаву або рів може подолати колісна машина «на вазі» без перекидання. У цих умовах по парне об'єднання мостів в хитку візок знижує прохідність машини через рів.
Властивості опорно-зчіпний прохідності проявляються при русі автомобіля по слабо зв'язковим грунтам і залежать від співвідношення між зчепленням ведучих коліс з опорною поверхнею і опором його коченню. Чим більше це співвідношення, тим вище прохідність автомобіля.
При контакті колеса з грунтом відбувається її деформація в вертикальному, поздовжньому і боковому напрямку. Вертикальні деформації грунту визначають втрати енергії на утворення колії, тобто на кочення. Горизонтальні (поздовжні) деформації характеризують зчеплення з ґрунтом.
Зі збільшенням деформації грунту в горизонтальному напрямку і глибини колії зростає висота грунтового клину перед колесом. Це явище отримало назву бульдозерного ефекту. Найбільш істотне прояв цього ефекту виявляється на влагонасищенних і пластичних грунтах, для яких характерний високий бічне випинання. Чим вище щільність грунту, тим менше висота валиків її бічного випирання. При збільшенні ширини колеса бічне випинання грунту знижується.
Важливим параметром, що визначає опорно-зчіпну прохідність колеса, є жорсткість шини, від якої залежить величина середнього тиск шин на грунт:
де Ga - повна вага автомобіля;
Fа - площа плями контакту шини з дорогою;
Жорсткості шини і грунту повинні бути приблизно однаковими, щоб їх деформації при взаємному тиску співвідносилися певним чином. Якщо жорсткість шини значно перевищує жорсткість грунту, утворюється глибока колія, яка б знизила прохідність автомобіля. Якщо навпаки, то шина надмірно деформується, внаслідок чого збільшується площа плями контакту і зростає опір коченню.
Збільшення площі плями контакту з грунтом можна збільшенням ширини і діаметра колеса, а також зниженням тиску повітря в шині.
Прохідність на вологих і пухких грунтах забезпечується завдяки невеликим питому тискам на майданчику контакту шини автомобільного колеса з дорогою. Середнє питомий тиск шини на опорну поверхню коливається в межах 0,05 ... 0,18 МПа. На дорогах з твердим покриттям питомий тиск для даного типу шини залежить від навантаження і тиску повітря в шині. При значно деформується опорної поверхні (пісок, болотистий грунт і т.п.) величина питомої тиску залежить також від ступеня занурення колеса в грунт.
На вологих ґрунтових дорогах і м'яких грунтах велике значення має самоочіщаемость коліс від бруду з метою зниження буксування. Пухка або вологий грунт створює умови підвищеного опору руху і вимагає більш високого крутного моменту на ведучих колесах машини.
Для руху по м'якому зв'язного грунту застосовуються широкі шини з розвиненим малюнком протектора, а також шини арочного типу з внутрішнім тиском 0,05 ... 0,15 МПа. Наприклад, при зовнішньому діаметрі 1035мм ширина профілю аркових шин дорівнює 650мм. Завдяки цьому збільшується опорна площа шини і площа беруть участь в зчепленні почвозацепов.
Прохідність автомобіля при його русі по легкодеформіруємих грунтам підвищується при збігу слідів передніх і задніх коліс. При цьому умови задні колеса котяться по ущільненої колії, прокладеної передніми колесами, що знижує їх роботу по деформації грунту, зменшує загальний опір коченню автомобіля.
У вантажних автомобілів обмеженою прохідності задні колеса роблять, як правило, здвоєними. При цьому внутрішнім і зовнішнім шинам задніх коліс доводиться руйнувати краю колії, утвореної передніми колесами. Це викликає зростання сил опору коченню і зниження прохідності автомобіля.
Слід мати на увазі, що позитивні якості ефекту збігу слідів для передніх і задніх коліс проявляються при русі автомобіля на прямолінійній ділянці дороги. У разі криволінійного руху автомобіля колії передніх і задніх коліс не збігаються. Це є однією з причин різкого підвищення сил опору коченню при повороті автомобіля на пухких грунтах. При переході автомобіля в поворот з мінімальним радіусом сила опору коченню зростає в 2. 3 рази.
Крім розглянутих вище заходів, в практиці експлуатації автомобілів використовуються також і інші способи по підвищенню їх прохідності:
1. Використання шин з малюнком підвищеної прохідності, які оснащуються високими виступами протектора і грунтозацепами.
2. Підвищення зчіпний маси автомобіля за рахунок перерозподіл його ваги на провідні колеса. Радикальним заходом підвищення зчіпний маси є перехід до повнопривідної схемою.
3. Використання ланцюгів проти ковзання. Використовують мелкозвенчатие ланцюга, тракові ланцюга з поперечними ромбовидними і косими траками, а також шліцьові ланцюги, що складаються з штампованих пластин.
4. Блокування (відключення) міжосьового диференціала в роздавальної коробці у автомобілів підвищеної прохідності.
5. Використання лебідок самовитаскування (ЗІЛ-131 і ін.).
6. Динамічне подолання підвищених дорожніх опорів на окремих ділянках обмеженої довжини (крутий підйом, нанос снігу, заболочене місце і ін.). При цьому використовують не тільки потужність, що підводиться до ведучих коліс, але і запас кінетичної енергії Т автомобіля:
де δврmа - приведена маса автомобіля (з урахуванням інерції обертових массδвр);
v - швидкість автомобіля.
З наведеної формули випливає, що довжина ділянки шляху, подоланого динамічним способом, тим більше, чим вище швидкість, з якою автомобіль виїжджає на дану ділянку.
Надійність автомобіля - параметр, що характеризує здатність автомобіля працювати тривалий час без поломок і значних зносів, які порушують нормальне функціонування його механізмів.
Надійність роботи автомобіля оцінюється величиною його пробігу (км) між двома черговими зупинками, викликаними технічними несправностями, або витратами часу (Вчас) на усунення несправностей, віднесеними до 1000км пробігу. Методи оцінки цих якостей розглядаються в курсі «Конструкція і розрахунок автомобілів».
Тягові (динамічні) якості автомобіля оцінюються за величинами максимальної і середньої технічної швидкості в даних дорожніх умовах, і визначаються ставленням тягових зусиль на провідних колесах до сумарних опорам, які відчуває автомобіль при його русі.
Одним з елементів оцінки тягових якостей автомобіля є його гальмівні якості. Це пояснюється тим, що високі гальмівні якості забезпечують можливість безпечного руху з великими середніми і максимальними швидкостями.
Економічні якості автомобіля характеризуються витратою палива при русі автомобіля в заданих умовах. Вони залежать від паливної економічності двигуна, від зовнішніх умов руху, навантаження швидкості і опорів, які долає автомобіль при русі. Як показник паливної економічності двигуна використовують величину питомої витрати палива (г ілікг) на одиницю (кВт) виробленої потужності вчас (на валу двигуна). Однак, з урахуванням сказаного вище, цей одиничний вимірювач не може служити критерієм для оцінки економічних якостей автомобіля в цілому. Тому про економічні якостях автомобіля судять за величиною експлуатаційної витрати палива в кілограмах або літрах на 100 км пройденого шляху.
За середній витраті палива на 100 км пройденого шляху в заданих умовах руху і по ємності паливних баків підраховується запас ходу автомобіля, тобто величина шляху, який може пройти автомобіль без дозаправки паливом. У технічній характеристиці автомобіля запас ходу зазвичай вказується для руху в хороших дорожніх умовах (горизонтальне шосе з твердим покриттям).
У деяких випадках застосовують поняття радіус дії автомобіля. Ця величина дорівнює половині запасу ходу. Запас ходу залежить не тільки від розмірів паливного бака і якості дороги, а й від швидкості руху автомобіля. Запас ходу вантажних автомобілів становить приблизно 300 ... 500км. що забезпечує їх середньодобовий пробіг.
Від показника плавності ходу автомобіля. який обумовлений характером коливань АТС при русі, залежить стомлюваність водія і пасажирів, продуктивність і якість робіт, а також довговічність агрегатів. Плавність ходу автомобіля обумовлена в основному за рахунок застосування ефективної конструкції підвіски. Критеріями плавності ходу є величини і частота вертикальних і кутових коливань і прискорень. Раціональна конструкція підвіски машини, плавність її ходу дозволяють експлуатувати техніку на більш високих швидкостях, забезпечуючи при цьому підвищену продуктивність і економічність.
Стійкість автомобіля характеризує здатність АТС рухатися в різноманітних дорожніх умовах без поздовжнього або поперечного перекидання і без бокового ковзання коліс. Цей показник оцінюється параметрами поздовжньої і поперечної стійкості машини (граничні кути ухилів і критичні швидкості поворотів з малими радіусами).
Показники зручності і легкості управління і обслуговування характеризуються раціональної конфігурацією сидінь, захищеністю водія від сонячних променів, шуму, пилу і дощу, вентиляцією кабіни; величинами зусиль, необхідних для управління автомобілем, зручністю користування механізмами управління, а також пристосованістю машини до технічного обслуговування і ремонту.
Крім перерахованих вище якостей автомобіля, до важливих експлуатаційних показників відносять маневреність і керованість.
Маневреністю називається пристосованість до поворотів на малих площах. Критерієм маневреності служітнаіменьшій радіус повороту. Для його зменшення скорочують базу машини, гальмують внутрішнє (по відношенню до кривої повороту) колесо. Застосування гальмування внутрішніх коліс зменшує радіус повороту практично вдвічі.
Керованістю автомобіля називається його здатність до збереження напрямку руху, заданий водієм. Важливим показником керованості машини є здатність зберігати прямолінійний рух.