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 Gвд φ ≥ Gаψ
где Gвд– нагрузка на ведущий мост (тележку);
Ga – нагрузка на дорогу от автомобиля (автопоезда) полной массой;
φ – коэффициент сцепления шин с дорогой;
ψ – коэффициент дорожного сопротивления.
Отсюда: kφ= Gвд/Ga 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 kφ = 0,26…0,31;
- На дорогах с твердым покрытием других категорий общей сети kφ = 0,4…0,45;
- На дорогах в странах ЕЭС kφ = 0,25;
Коэффициенты сцепного веса kφ автопоездов общего назначения приведены в таблице 1.2.1.
Таблица 1.2.1 – Коэффициенты сцепного веса kφ 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 kφ 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