Вопрос №21 – Колесная формула грузового автомобиля и ее определение. Рекомендуемые значения сцепного веса

Колесная формула обозначает общее число колес транспортного средства и число ведущих колес. Колесная формула зависит от назна­чения автомобиля и условий его экс­плуатации. Как известно, условием возможности движения по сцеплению служит неравенство G_вд φ ≥ G_аψ

где G_вд– нагрузка на ведущий мост (тележку);

G_a – нагрузка на дорогу от автомобиля (автопоезда) полной мас­сой;

φ – коэффициент сцепления шин с дорогой;

ψ – коэффициент дорожного сопротивления.

Отсюда: k_φ= G_вд/G_a характери­зует ту часть общей нагрузки автомо­биля (автопоезда) на дорогу, которая приходится на ведущий мост (тележ­ку) и может быть использована для обеспечения сцепных качеств и прео­доления дорожного сопротивления. Для уменьшения вероятности потери проходимости авто­мобиля в конкретных дорожных условиях, при большей по­лной массе автомобиля должна быть большей нагрузка на ведущий мост, а учитывая ограниче­ния для предельной осевой нагрузки, при необходимости следует увеличить число ведущих мостов.

Наиболее распространенными колесными формулами являются 6х4 и 4х2. Для специальной техники используют полноприводные шасси 4х4 и 6х6. Колесная формула 6х2 не нашла широкого применения в грузовых автомобилях.

Для обеспечения удовлетворительных тягово-сцепных свойств автомобиля в зависимости от дорожных условий эксплуатации рекомендуются различные коэффициенты сцепного веса:

- Магистральные дороги I–II общей сети k_φ = 0,26…0,31;

- На дорогах с твердым покрытием других категорий общей сети k_φ = 0,4…0,45;

- На дорогах в странах ЕЭС k_φ = 0,25;

Коэффициенты сцепного веса k_φ автопоездов общего назначения приведены в таблице 1.2.1.

Таблица 1.2.1 – Коэффициенты сцепного веса k_φ автопоездов общего

Группа автомобиля	Колесная формула автомобиля-тягача	Допустимая осевая нафузка, кН	Полная масса, т	kφ
1-я	4х2 6x4		8,0...11,5 26,0...27,0	0,47...0,52 0,40...0,42
2-я	4x2		18,5...23,5 27,0... 28,0 32,0...34,0	0,34...0,42 0,35...0,37 0,29...0,31
	6x4		29,0...32,0 39,0...48,0	0,43...0,46 0,38...0,44

Таблица 1.2.2 – Коэффициент сцепного веса одиночных грузовых автомобилей

Группа автомобиля	Колесная формула	Допустимая осевая нагрузка, кН	Полная масса автомобиля, т	kφ автомобиля
с полной нагрузкой	без груза
1-я	4x2 6x4			0,75 0,73	0,55 0,55
2-я	4x2 4x2 6x4 6x4		18,5	0,67 0,62 0,76 0,75	0,47 0,41 0,57 0,54

Таблица 1.2.3 – Коэффициенты k_φ автопоездов, предназначенных для эксплуатации в тяжелых дорожных условиях

Колесная формула автомобиля-тягача	Допустимая осевая нагрузка, кН	Полная масса, т	kφ
4x4		30...40	0,72...0,77 0,43...0,48
6x6		12...17 18...23 29...34	0,62...0,72 0,58...0,68 0,60...0,70

Вопрос №22 Распределение осевых нагрузок грузового автомобиля

Распределение осевых нагрузок на дорогу зависит от принятой схемы компоновки, колесной базы, переднего и заднего свеса, размещения основных агрегатов. Для обеспечения удовлетворительных тягово-сцепных свойств грузовых автомобилей 1-й группы (автомобили с максимальной осевой нагрузкой до 60 кН) нагрузка на переднюю ось не должна превышать:

при колесной формуле 4x2 -24...30% полного веса (верхний предел для автомобилей полной массой до 5 т) и 49 % веса снаряженного автомобиля;

при колесной формуле 6x4 - 28 % полного веса и 47 % веса снаряженного автомобиля.

Осевые нагрузки у автомобилей 2-й группы (автомобили с максимальной осевой нагрузкой от 60 кН до 100 кН) распределяются следующим образом: нагрузка на переднюю ось практически равна допустимой нагрузке на шины переднего моста, нагрузка на заднюю ось (нагрузка на тележку) равна максимально допустимой нагрузке на дорогу либо в обоснованных случаях принимается меньше.

Осевые нагрузки у полноприводных автомобилей распределяют по возможности равномерно между мостами.

Распределение осевых нагрузок у грузовых автомобилей приведено в таблице 1.1.1.

Таблица 1.1.1- Распределение осевых нагрузок у грузовых автомобилей, %

Группа автомобиля и нагрузка на ось/тележку, кН	Колесная формула	Нагрузка, приходящаяся на ось автомобиля полной массы	Нагрузка, приходящаяся на ось снаряженного автомобиля
переднюю	заднюю	переднюю	заднюю
1-я	60/110	4x2 6x4	24...30 25...28	70...76 72...75	45...49 42...47	51...55 53...58
2-я	80/140	4x2 6x4	25...31 22...24	69...75 76...78	46...53 33...44	47...54 56...67
100/180	4x2 6x4	33...38 23...29	62...67 71...77	51...58 41...47	42...49 53...59

Вопрос №24 Организация рабочего места водителя грузового автомобиля.

При проектировании места водителя применяют двухмерные плоские манекены.

Для определения положения сиденья водителя по длине и наклона спинки пользуются данными из стандартов. В качестве примера в табл. 1.1 приведены значения углов между элементами посадочного манекена и, соответственно, водителя автомобиля.

Таблица 1.1 - Параметры рабочей позы водителя (графическое изображение на рис. 1.1)

Наименование параметра	Обозначение по рисунку 2.2	Размер, град
Угол отклонения туловища от вертикали	А1	10…25
Угол между туловищем и бедром	А2	90…120
Угол между бедром и голенью	А3	95…135
Угол между голенью и стопой для правой ноги в рабочем положении	А4
Угол между туловищем и плечом	А5	5…50
Угол между плечом и предплечьем	А6	80…160
Угол между предплечьем и кистью	А7	170…190
Угол наклона бедра к горизонтали, не менее	А8

Посадка водителя в первую очередь влияет на способность выполнять работу в течение длительного времени, но также важным является и размещение органов управления. Наиболее часто используемые органы управления располагаются в самых удобных местах. Но самый дальний орган управления должен размещаться на расстоянии не превышающем расстояния вытянутой руки. Приборы должны быть информативны и легко читабельны. Рулевое колесо не должно препятствовать просмотру приборной панели.

Рисунок 1.1 - Углы, определяющие рабочую позу водителя.

Перед выбором положения рулевого колеса рассчитывают его диаметр исходя из допустимого усилия на ободе. Положение педалей сцепления и тормоза в отпущенном состоянии должно обеспечивать достаточное для размещения ног водителя расстояние до рулевого колеса. Управление педалью подачи топлива требует непрерывного нажатия, поэтому нога должна пяткой постоянно опираться на пол.

Вопрос №25 Требования к карьерным автомобилям-самосвалам.

Карьерные самосвалы – это автомобили высшей ценовой категории, и являются самым дорогим продуктом в категории «самосвалы». Грузоподъемность таких машин варьируется от 20 до 360 т. В первую очередь карьерные самосвалы – это специализированные самоходные транспортные средства с боковой или задней разгрузкой, ходовая часть которого, а так же двигатель и моторно-трансмиссионное отделение, допускает высокую грузоподъемность и перевозку груза в условиях крутонаклонных карьеров, жесткого бездорожья, подземных рудников, гор и специализированных предприятий. Карьерный автотранспорт самосвального типа рекомендуется эксплуатировать на дальность до 10 км по точкам загрузки и выгрузки.

Самосвалы имеют свои преимущества перед конвейерным транспортом в условиях транспортировки горных пород с разными физико-механическими свойствами. При этом в отличие, например, от железнодорожного транспорта достигается упрощение процесса отвалообразования, есть возможность передвигаться по относительно крутым (4...5° или 8...100‰) подъемам автодорог за счет сокращения длины транспортных коммуникаций. Основные недостатки автотранспорта - цикличность, зависимость от состояния дорог, снижение производительности в сезон дождей, в гололедицу, снегопад, загрязнение атмосферы отработавшими газами, высокие энергоемкость и эксплуатационные затраты.

Все современные автомобили самосвалы для карьерных работ, оснащены мощными низкооборотистыми дизелями мощностью от 200 до 3550 л.с. с турбонаддувом, рабочим объемом от 10 до 117 литров, с двух и четырех тактным рабочим циклом. Применение других двигателей внутреннего сгорания и газотурбинных силовых установок не оправдало себя ни экономически, ни экологически, ни технологически. Удельная мощность дизелей находится в пределах от 3 до 9 кВт/т. Привод на колеса осуществляется от двигателя через гидромеханическую коробку передач, или от гибридной системы с последовательным расположением дизель-электрического привода с мотор-колесами, оснащенными индивидуальной силовой установкой - электродвигателем. Применение электромеханической трансмиссии вкупе с невысокой удельной мощностью дало возможность использовать на карьерных самосвалах систему электропривода от внешней электросети. Такая схема позволяет снизить затраты при транспортировке горной массы на большое расстояние - до 20 км при значительных объемах добычи, тепловую нагрузку на дизель на затяжных подъемах.

Кузова самосвалов изготавливают из низколегированной стали с высокой прочностью на растяжение. В качестве разгрузочного привода применяют мощное гидравлическое подъемное устройство - телескопические гидроцилиндры, позволяющие опрокидывать кузов назад на угол до 65° и выгружать грузы массой до 400 т. Разгрузка занимает до 30 с. Все кузова оснащены защитным козырьком над кабиной, обеспечивающей требования стандарта FOPS (защита от падающих сверху предметов).

Вопрос №27 Особенности компоновки карьерных автомобилей-самосвалов.

Компоновка является первоочередным и важнейшим этапом конструкторской разработки. В процессе компоновки определяются все основные параметры технической характеристики самосвала.

Основными исходными данными для проведения компоновки являются:

- модель грузового автомобиля, на базе которого должен быть создан автомобиль-самосвал (кроме случаев, когда автомобиль-самосвал создают как базовую модель);

- основное назначение автомобиля-самосвала;

- годовой объем производства данной модели.

В ходе выполнения компоновки необходимо учитывать, что осевые нагрузки должны распределяться в соответствии с нагрузочной способностью осей самосвала, для этого грузовую платформу размещают таким образом, чтобы удовлетворить это требование и обеспечить максимальную грузоподъемность.

Поскольку добыча сырья открытым способом связана с повышенным риском, конструкция спецтехники должна обеспечивать безопасность водителя. Практически все карьерные самосвалы, таких известных и авторитетных производителей как Caterpillar, Белаз, Liebherr и Komatsu, оснащаются козырьком для защиты кабины и другими специально разработанными системами обеспечения защиты оператора.

Отличительной особенностью карьерных самосвалов является наличие колесных электродвигателей (встроены в ступицы ведущих колес). Такая компоновка позволяет без проблем создавать трехосные автомобили.

Силовой привод, включающий дизельный двигатель, генератор и радиатор, смонтирован на отдельной раме, позволяющей применять различные модели компонентов, сохраняя при этом модульность линейной сборки и обеспечивая замену этих узлов в случае необходимости.

30 Особенности проектирования и конструктивные особенности автомобилей большой единичной мощности

К автомобилям большой единичной мощности относятся колёсные транспортные средства особо большой грузопожъёмности, карьерные самосвалы, аэродромные тягачи, автомобили для выполнения специальных задач.

Особенностью проектирования является: применение принципа агрегатирования, создания рядов унифицированных узлов для всей гаммы выпускаемых автомобилей.

Особенности конструкции:

а) большая удельная мощность силовой установки;

б) полноприводность, наличие большого числа осей;

б) применение мощных планетарных редукторов и коробок в трансмиссии;

в) широкое применение гидромеханических, гидравлических и электрических трансмиссий с агрегатами синхронизации;

г) применение независимой рычажно-торсионной или гидропневматической подвески;

д) рулевое управление с управляемыми колёсами передних или передних и задних осей и гидромеханическим приводом.

Вопрос 31. Основные параметры легковых автомобилей.

ГОСТ 4.396-88 - Система показателей качества продукции. Автомобили легковые. Номенклатура показателей.

Настоящий стандарт устанавливает номенклатуру основных показателей качества легковых автомобилей.

Вопрос №33 Анализ компоновочных схем легковых автомобилей. Колесная формула.

Компоно­вочная схема легкового автомобиля определяется прежде всего относитель­ным расположением двигателя и веду­щих колес и определяет размеры авто­мобиля, его массу, распределение осе­вых нагрузок на дорогу, комфорт пассажиров, устойчивость движения.

Основными компоновочными схе­мами являются: классическая, когда двигатель располо­жен впереди, а ведущими колесами являются задние; заднеприводная, с задним расположе­нием двигателя; переднеприводная, с передним расположе­нием двигателя.

Отличительной особенностью клас­сической компоновки является значи­тельная общая длина автомобиля, что сказывается на массе автомобиля, которая непосредственно влияет на се­бестоимость, топливную экономич­ность и динамику автомобиля.

К недостаткам классической схемы следует отнести наличие туннеля для карданного вала, что ухудшает усло­вия размещения пассажиров на заднем сиденье, а также их вход в автомобиль

К преимуществам классической схемы компоновки можно отнести следующие: простоту конструкции передней подвески, возможность установки двигателя большей длины, простоту изоляции салона от шума двигателя, равномерное изнашивание шин, а также высокую эффективность отопления в результате наличия коротких воздушны и водяных тепловых трасс, эффективное охлаждение двигателя благодаря расположению радиатора в передней части автомобиля, возможность получить просторный багажник, простоту привода переключения передач и др. Кроме того, при полной загрузке автомобиля, основная нагрузка приходится на ведущие задние колеса, что важно для автомобилей-фургонов, пикапов.

К преимуществам заднеприводной схемы компоновки с задним располо­жением двигателя можно отнести: меньшую стоимость автомобиля, пассажиры располагаются в зоне комфорта, простоту конструкции передней подвески, воз­можность разгона на мокрой дороге, при гололеде и на подъеме, а также отсутствие туннеля в основании кузова. Однако опыт эксплуатации автомоби­лей показал, что данная схема компо­новки имеет и ряд существенных не­достатков, практически почти не устранимых. Основные из них следую­щие: излишняя поворачиваемость и неустойчивость движения на поворотах и при прямолинейном движении из-за значительной перегрузки задних колес и шин, ограниченные размеры багаж­ника, сложность коммуникаций между механизмами управления и силовым агрегатом, плохая управляемость при гололеде в связи с малой нагрузкой передних колес, повышенная чувстви­тельность автомобиля к действию бо­кового ветра и др.

Переднеприводная схема с передним расположением двигателя самая распространенная в наши дни. Объясняется это прежде всего возможностью значительного улучшения устойчивости автомобиля. Автомобилям с передним приводом свойственна «недостаточная» поворачиваемость и высокая устойчивость на высоких скоростях. При приводе на передние колеса автомобиль менее склонен к заносу на поворотах и на скользком дорожном покрытии и, кроме того, занос легко предотвращается увеличением скорости движения. Переднеприводный автомобиль обладает более высокой проходимостью. Такая компоновка дает возможность снизить массу на 6…10 %.

Для легковых автомобилей существует две колесных формулы: 4х2 и 4х4. Автомобили с колесной формулой 4х2 имеют большее распространение, они дешевле и не предназначены для передвижения по бездорожью. Автомобили с колесной формулой 4х4 предназначены для передвижения по любым дорогам, в том числе и бездорожью. Осевые нагрузки стараются распределить в соотношении 50:50. Масса и стоимость таких автомобилей выше.

Вопрос №34 Организация рабочего места водителя и размещения пассажиров в легковом автомобиле.

При проектировании места водителя применяют двухмерные плоские манекены.

Для определения положения сиденья водителя по длине и наклона спинки пользуются данными из стандартов. В качестве примера в табл. 3.1 приведены значения углов между элементами посадочного манекена и, соответственно, водителя автомобиля.

Таблица 1.1 - Параметры рабочей позы водителя (графическое изображение на рис. 1.1)

Наименование параметра	Обозначение по рисунку 2.2	Размер, град
Угол отклонения туловища от вертикали	А1	10…25
Угол между туловищем и бедром	А2	90…120
Угол между бедром и голенью	А3	95…135
Угол между голенью и стопой для правой ноги в рабочем положении	А4
Угол между туловищем и плечом	А5	5…50
Угол между плечом и предплечьем	А6	80…160
Угол между предплечьем и кистью	А7	170…190
Угол наклона бедра к горизонтали, не менее	А8

Посадка водителя в первую очередь влияет на способность выполнять работу в течение длительного времени, но также важным является и размещение органов управления. Наиболее часто используемые органы управления располагаются в самых удобных местах. Но самый дальний орган управления должен размещаться на расстоянии не превышающем расстояния вытянутой руки. Приборы должны быть информативны и легко читабельны. Рулевое колесо не должно препятствовать просмотру приборной панели.

Рисунок 1.1 - Углы, определяющие рабочую позу водителя.

Размещение пассажиров, сидящих на заднем сидении, аналогично размещению водителя с той лишь разницей, что в этом случае необходимо обеспечить зазор между голенью пассажиров и контурной линией задней стороны передних сидений.

Вопрос №39 Анализ компоновочных схем автобусов.

Расположение двигателя оказывает решающее влияние на компоновку автобуса. В настоящее время применяют следующие основные схемы располо­жения двигателя: двигатель располо­жен впереди (рис. 1.1, а); над передней осью (рис. 1.1, б); под полом в преде­лах базы (рис. 1.1, в); сзади с про­дольным расположением двигателя (рис. 1.1, г) и со смещением его к ле­вому борту (рис. 1.1, д).

Рисунок 1.1 – Основные схемы расположения двигателя и трансмиссии автобуса.

При переднем расположении двига­теля распределение осевых нагрузок на дорогу неблагоприятно и приводит к уменьшению переднего свеса и увели­чению заднего. К недостаткам этой схемы относятся плохая изоляция са­лона от двигателя, опасность возник­новения вибрации вследствие приме­нения многозвенной трансмиссии. Кроме того, доступ к двигателю из салона снижает комфортабельность автобуса. К положительным качествам передней компоновки относятся: простота управ­ления силовым агрегатом и удобство установки радиатора охлаждения, воз­можность размещения багажников сза­ди и с боков.

При расположении дви­гателя в пределах базы распределение осевых нагрузок на дорогу улучшает­ся незначительно, но создаются некото­рые компоновочные преимущества. Однако наличие люков в полу салона для доступа к двигателю и коробке передач снижает комфортабельность автобуса. Изолированность салона от двигателя несколько лучше, но вибра­ции двигателя передаются на пол са­лона. Доступ к двигателю на линии за­труднен, и он загрязняется снизу от дороги. Кроме того, трудно выполнить пол на низком уровне, что важно для городских автобусов.

Наиболее приемлемым для между­городных и туристских автобусов является заднее расположение двигателя. К его преимуществам относятся: изо­ляция двигателя от салона; минималь­ные вибрации; хорошее распределение осевых нагрузок; возможность созда­ния емких багажников под полом по всей ширине автобуса и хорошая до­ступность к двигателю вне салона.

К недостаткам двух последних схем следует отнести затрудненность управления силовым агрегатом и размеще­ния радиатора охлаждения двигателя.

В автобусах средней и большой вместимости с задним распо­ложением силового агрегата возмож­ны два варианта: расположение двига­теля сзади по продольной оси автобуса (рис. 1.1, г) и расположение сзади под углом примерно 6° к продольной оси автобуса и со смещением к левому борту (рис. 1.1, д). Второй вариант имеет ряд преимуществ: позволяет вы­полнить пол ровным по всей длине ав­тобуса на высоте 630 мм, что на 110 мм ниже, чем в первом варианте, снизить массу автобуса примерно на 150 кг, уменьшить площадь ступенек и подно­жек в два раза и др.

Вопрос №41 Организация рабочего места водителя и планировка пассажирского помещения автобуса.

Планировка пассажирского помещения автобуса определяется: назначением автобуса; стандартами; нормами эксплуатационных организаций; размерами автобуса; компоновкой автобуса.

Основным фактором при планировании рабочего места водителя автобуса является правильная его посадка. Для предварительного размещения водителя в кабине используется двухмерный посадочный манекен.

Для определения положения сиденья водителя по длине и наклона спинки пользуются данными из стандартов. В качестве примера в табл. 3.1 приведены значения углов между элементами посадочного манекена и, соответственно, водителя грузового автомобиля, автобуса, троллейбуса и других машин с похожей посадкой водителя

Таблица 3.1 - Параметры рабочей позы водителя автобуса (графическое изображение на рис. 3.1)

Наименование параметра	Обозначение по рисунку 2.2	Размер, град
Угол отклонения туловища от вертикали	А1	10…25
Угол между туловищем и бедром	А2	90…120
Угол между бедром и голенью	А3	95…135
Угол между голенью и стопой для правой ноги в рабочем положении	А4
Угол между туловищем и плечом	А5	5…50
Угол между плечом и предплечьем	А6	80…160
Угол между предплечьем и кистью	А7	170…190
Угол наклона бедра к горизонтали, не менее	А8

Рисунок 3.1 - Углы, определяющие рабочую позу водителя.

Посадка водителя в первую очередь влияет на способность выполнять работу в течение длительного времени, но также важным является и размещение органов управления. Наиболее часто используемые органы управления располагаются в самых удобных местах.

Планировка пассажирских помещений классифицируется по количеству рядов и расположению сидений. По первому признаку различают планировки: четырехрядную, трехрядную, двухрядную и смешанную; по второму – с сидениями, расположенными по ходу движения автобуса, против движения, вдоль бортов.

Для городских автобусов основным требованием является удобство, безопасность и быстрота входа, прохода и выхода пассажиров. В качестве основной принята трехрядная планировка сидений. Для пригородных – четырехрядная. Для городских автобусов отношение числа мест стоящих пассажиров при номинальной вместимости к числу мест для сидения должно быть более 2:1, для пригородных – менее 2:1.

Для междугородних и туристических автобусов основными требованиями являются: высокая степень комфорта и безопасности, большая скорость и наличие багажного помещения. Наиболее распространенная планировка – четырехрядная с сидениями, обращенными вперед по ходу движения. В таких автобусах полезной площадью является занятая сидениями и включающая участки перед сидениями для ног пассажиров. Площадь центрального прохода и свободная площадь пола в полезную не входит, в отличие от городских и пригородных автобусов.

43

Вопрос №45 Определение комплексного свойства надежности и составляющих его простых свойств по ГОСТ 27.002-89.

Надежность - свойство объекта сохранять во времени в установленных пределах значения всех параметров, характеризующих способность выполнять требуемые функции в заданных режимах и условиях применения, технического обслуживания, хранения и транспортирования.

Примечание. Надежность является комплексным свойством, которое в зависимости от назначения объекта и условий его применения может включать безотказность, долговечность, ремонтопригодность и сохраняемость или определенные сочетания этих свойств.

Безотказность - свойство объекта непрерывно сохранять работоспособное состояние в течение некоторого времени или наработки.

Долговечность - свойство объекта сохранять работоспособное состояние до наступления предельного состояния при установленной системе технического обслуживания и ремонта.

Ремонтопригодность - свойство объекта, заключающееся в приспособленности к поддержанию и восстановлению работоспособного состояния путем технического обслуживания и ремонта.

Сохраняемость - свойство объекта сохранять в заданных пределах значения параметров, характеризующих способности объекта выполнять требуемые функции, в течение и после хранения и (или) транспортирования