Силы сцепления колес с дорогой и ограничение тягово-скоростных свойств по сцеплению
Значение тяговой силы, необходимой для движения, ограничено вследствие действия силы сцепления колес с дорогой.
Под силой сцепления понимают силу, противодействующую скольжению колеса относительно поверхности дороги. Она равна силе трения, возникающей в месте контакта колеса с дорогой.
Сила сцепления:
где R z — нормальная реакция дороги;
ц — коэффициент сцепления.
Равномерное качение колеса без скольжения и буксования возможно только при выполнении условия Р т ? Р сц .
Если тяговая сила больше силы сцепления ( Р т >Р сц ), то автомобиль движется с пробуксовкой ведущих колес. Это происходит, например, тогда, когда при движении по сухой дороге он попадает на участок со скользким покрытием. Если же автомобиль стоял на месте, то не только движение, но и его трогание с места невозможны.
Коэффициент сцепления.
Этот коэффициент во многом определяет значение силы сцепления. В зависимости от направления скольжения колеса относительно поверхности дороги различают коэффициенты продольного ц х и поперечного цу сцепления. Эти коэффициенты зависят от одних и тех же факторов, и можно считать, что они практически равны (цх= цу ).
На коэффициент продольного сцепления ц х оказывают влияние многие конструктивные и эксплуатационные факторы. Он определяется экспериментально. Ниже приведены средние значения цх для различных дорог и состояний их поверхности.
|
Сухое |
Мокрое |
||
|
Асфальтобетонное шоссе |
0,7…0,8 |
0,35…0,45 |
|
|
Дорога с щебенчатым покрытием |
0,6…0,7 |
0,3…0,4 |
|
|
Грунтовая дорога |
0,5…0,6 |
0,2…0,4 |
|
|
Снег |
0,2 |
0,3 |
|
|
Лед |
0,1 |
0,2 |
|
Рассмотрим, как влияют различные конструктивные и эксплуатационные факторы на коэффициент продольного сцепления.
Рис. 1. Рисунки протектора шин: а, б — дорожный; в, г — универсальный; д-з — повышенной проходимости
Тип и состояние покрытия дороги.
Рис. 2. Зависимости коэффициента сцепления от давления воздуха в шине (а), скорости движения (б) и вертикальной нагрузки на колесо (в)
Рисунок протектора шины, Внутреннее давление воздуха в шине., Скорость движения., Нагрузка на колесо.
Коэффициент сцепления существенно влияет на безопасность движения. Его недостаточно высокое значение вызывает многочисленные аварии и несчастные случаи на дорогах. Как показали исследования, по этой причине происходит 15 % общего числа дорожно-транспортных происшествий, а в неблагоприятные периоды года — около 70 %. Исследованиями установлено, что для обеспечения безопасного движения значение коэффициента сцепления должно составлять не менее 0,4.
2. ОСНОВНЫЕ МЕТОДИКИ ОПРЕДЕЛЕНИЯ КОНТРОЛЬНОГО РАСХОДА ТОПЛИВА ПО РАЗЛИЧНЫМ ЦИКЛАМ ДВИЖЕНИЯ АВТОМОБИЛЯ
Согласно ГОСТ 20306-90 «Автотранспортные средства. Топливная экономичность. Методы испытаний» устанавливаются следующие показатели и характеристики топливной экономичности автотранспортного средства (АТС):
1.1 — контрольный расход топлива ;
1.2 — расход топлива в магистральном цикле на дороге;
1.3 — расход топлива в городском цикле на дороге;
1.4 — расход топлива в городском цикле на стенде;
1.5 — топливная характеристика установившегося движения;
1.6 — топливно-скоростная характеристика на магистрально-холмистой дороге.
Контрольный расход
В городском цикле есть остановки, в магистральном — их нет.
Согласно ГОСТ 20306-90 перед испытаниями агрегаты и узлы АТС следует прогреть пробегом не менее 50 км при скорости движения не ниже ? максимальной. При вынужденных простоях АТС в процессе испытаний и снижении температуры агрегатов и узлов необходимо восстановить тепловое состояние дополнительным пробегом.
Перед испытаниями должно быть проверено отсутствие повышенных сопротивлений движению АТС измерением пути выбега со скорости 50 км/ч. Результаты следует оценивать положительно, если измеренный путь выбега не менее заданного в НТД. Если путь выбега получен при температуре воздуха ниже 3°С, то его следует скорректировать согласно приложению 4 ГОСТ 20306-90.
Испытательные заезды на дороге следует проводить в противоположных направлениях движения не менее двух раз в каждом направлении. На кольцевой дороге допускается проводить заезды в одном направлении.
В каждом направлении следует определять время прохождения измерительного участка и количество израсходованного топлива. Результаты измерений следует зафиксировать в протоколе испытаний.
Измерения следует повторить, если разница между полученными результатами в любых двух заездах превышает 5 % большего значения. За результаты измерения следует принимать среднее арифметическое зачетных заездов.
Для определения контрольного расхода топлива следует измерить расход топлива в заездах АТС по измерительному участку дороги на высшей передаче со скоростями меньше и больше заданной на 2 км/ч, а для АТС полной конструктивной массой до 3,5 т, кроме того, определить расход топлива в городском цикле на стенде. В зависимости от типа АТС и их максимальной скорости устанавливаются следующие значения заданных скоростей движения:
40 и 60 км/ч — для городских автобусов и полноприводных автомобилей полной массой свыше 3,5 т;
60 и 80 км/ч — для грузовых автомобилей, грузопассажирских (включая полноприводные), автобусов специального назначения, междугородных и дальнего следования, автопоездов полной массой более 3,5 т;
90 и 120 км/ч — для легковых автомобилей (включая полно приводные), автобусов и грузовых автомобилей полной массой до 3,5 т.
Если максимальная скорость АТС полной массой до 3,5 т меньше 130 км/ч, то расход топлива при скорости 120 км/ч определять не следует.
Если максимальная скорость АТС меньше заданной или превышает ее не более чем на 5 км/ч, то скорость следует задать ближайшую меньшую, кратную десяти.
Расходы топлива при заданных скоростях движения допускается определять по графику.
Контрольный расход топлива для АТС полной массой свыше 3,5 т следует определять как среднеарифметическую величину расходов топлива при заданных скоростях движения.
Контрольный расход топлива для АТС полной массой до 3,5 т следует определять по формуле:
- где — расходы топлива, л/100 км, при заданных скоростях движения;
- расход топлива, л/100 км, в городском цикле на стенде.
3. НАЗНАЧЕНИЕ И УСТРОЙСТВО ТРЕХВАЛЬНОЙ МЕХАНИЧЕСКОЙ СТУПЕНЧАТОЙ КОРОБКИ ПЕРЕКЛЮЧЕНИЯ ПЕРЕДАЧ. РАБОЧИЙ ПРОЦЕСС ОПИСЫВАЕМОЙ КОРОБКИ ПЕРЕКЛЮЧЕНИЯ ПЕРЕДАЧ
Механическая коробка передач, Трехвальная коробка передач
1 — ведущий вал; 2 — крышка подшипника; 3 — выключатель света заднего хода;4 — манжета ведущего вала; 5 — задний подшипник ведущего вала; 6 — шестерня привода промежуточного вала; 7 — сапун; 8 — шестерня III передачи; 9 — передний картер; 10 — шестерня I передачи; 11 — шестерня заднего хода; 12 — штоки переключения передач; 13 — шарик-фиксатор; 14 — пружина; 15 — рычаг переключения; 16 — защитный уплотнитель; 17 — колпак рычага; 18 — корпус рычага переключения; 19 — задний картер; 20 — ведомый вал; 21 — манжеты удлинителя заднего картера; 22 — втулка; 23 — шестерня привода спидометра; 24 — привод спидометра; 25 — задний подшипник промежуточного вала; 26 — шестерня V передачи; 27 — болты крепления оси промежуточной шестерни заднего хода; 28 — промежуточная шестерня заднего хода; 29 — промежуточный вал; 30 — маслозаливная пробка.
Рис. 3. Схема трехвальной механической коробки передач
сцепление коробка передача топливо
Ведущий вал
Промежуточный вал расположен параллельно первичному валу. На валу располагается блок шестерен, находящийся с ним в жестком зацеплении.
Ведомый вал
Между шестернями ведомого вала располагаются синронизаторы (другое название — муфты синхронизаторов).
Работа синхронизаторов основана на выравнивании (синхронизации) угловых скоростей шестерен ведомого вала с угловой скоростью самого вала за счет сил трения. Синхронизаторы имеют жесткое зацепление с ведомым валом и могут двигаться по нему в продольном направлении за счет шлицевого соединения. На современных коробках передач синхронизаторы устанавливаются на всех передачах.
Механизм переключения трехвальной коробки передач обычно располагается непосредственно на корпусе коробки. Конструктивно он состоит из рычага управления и ползунов с вилками. Для предотвращения одновременного включения двух передач механизм оснащен блокирующим устройством. Механизм переключения передач может также иметь дистанционное управление.
Картер коробки передач служит для размещения конструктивных частей и механизмов, а также для хранения масла. Картер изготавливается из алюминиевого или магниевого сплава.
Принцип работы трехвальной МКПП
При нейтральном положении рычага управления крутящий момент от двигателя на ведущие колеса не передается. При перемещении рычага управления, соответствующая вилка перемещает муфту синхронизатора. Муфта обеспечивает синхронизацию угловых скоростей соответствующей шестерни и ведомого вала. После этого, зубчатый венец муфты заходит в зацепление с зубчатым венцом шестерни и обеспечивается блокировка шестерни на ведомом валу. Коробка передач осуществляет передачу крутящего момента от двигателя на ведущие колеса с заданным передаточным числом.
Движение задним ходом обеспечивается соответствующей передачей коробки. Изменение направления вращения осуществляется за счет промежуточной шестерни заднего хода, устанавливаемой на отдельной оси.
4. ОСНОВНЫЕ ПОНЯТИЯ И ОПРЕДЕЛЕНИЯ ТЕОРИИ НАДЕЖНОСТИ И РЕМОНТА МАШИН
Понятия и определения теории надежности и ремонта машин устанавливаются стандартами ГОСТ 27.002-89 и ГОСТ 18322-87. Они обязательны к применению для всех видов техдокументации и литературы. Для каждого понятия стандартизован один термин, применение терминов-синонимов не допускается.
Надежность
Безотказность
Долговечность
Физическая долговечность
Моральная долговечность
Ремонтопригодность
Сохраняемость
Неисправное состояние (неисправность)
Работоспособное состояние (работоспособность)
Неработоспособное состояние (неработоспособность)
Повреждение
Отказ
Причина отказа
Ремонтируемый
Неремонтируемый
Наработка
Ресурс
Отказы узлов и деталей горных машин могут быть аварийными (случайными) или естественными (предсказуемыми).
Аварийные
Отказы классифицируются:
1) по характеру утраты работоспособности — внезапные и постепенные;
2) по взаимосвязи с другими отказами — независимые и зависимые;
3) по возможности контроля параметра — неконтролируемые и контролируемые; характеру повреждения детали — недопустимый и допустимый; причине возникновения — конструкционный, производственной и эксплуатационной; времени возникновения — при хранении и транспортировании, при эксплуатации (при освоении, до 1-го капитального ремонта, после капитального ремонта).
Для установления причины отказа необходима полнота информации о нем: наработка испытуемой машины с начала испытаний и наработка к моменту каждого отказа; место отказа (тип и номер по каталогу отказавшей детали); время отказа (астрономическое); вид отказа (разрушение, течь, заедание и т.д.); условия среды в момент отказа (температура, влажность, вибрации, удары и др.), действия обслуживающего машину персонала.
Отказы механических устройств могут происходить по следующим причинам:
1) износ и нарушение условий трения;
2) недостаточная прочность;
3) недопустимые деформации;
4) старение и коррозия материалов;
5) нарушение регулировок и центровок;
6) нарушение крепления и соединения отдельных деталей и узлов;
7) непредусмотренные контакты и соприкосновения отдельных деталей;
8) неправильное назначение допусков.
Для гидравлических пневматических систем основными причинами отказов являются: нарушение герметичности систем, перегрев рабочей жидкости, чрезмерное загрязнение рабочей жидкости, ее кавитация, а в отдельных случаях — замерзание рабочей жидкости или конденсата. Для электрических устройств: чрезмерные напряжения, частота и сила тока в обмотках электрических аппаратов. В отдельных случаях — это старение материалов изоляции, ее неприспособленность к перегреву или переохлаждению на морозе.
Отказы горно-металлургического оборудования связаны с совместным воздействием большого числа различных факторов — динамических нагрузок, температур, влажности и запыленности окружающей среды, качества технического обслуживания и ремонта машин, выполнения правил технической эксплуатации и др. Поэтому отказы носят случайный характер, а сам отказ трактуется как случайное событие.
Главной характеристикой случайного события «А» является вероятность Р(А) его появления в результате испытания. При расчетах надежности испытаниями обычно считают многократно повторяющееся периоды эксплуатации, в течение которых накапливают статистические данные об отказах. Вероятность события «А» — это отношения числа возможных результатов испытания, благоприятствующих появлению события «А», к общему числу всех возможных результатов испытания: Р(А) = m/n, где m — число результатов испытания, благоприятствующих событию «А»; n — общее число всех возможных результатов испытания. В каждом испытании могут происходить несколько различных случайных событий: несовместимые или совместимые, независимые или зависимые. Несовместимыми называются два таких случайных события, которые не могут произойти в одном и том же испытании. Особенно существенными являются группы попарно несовместимых событий. Применительно к горно-металлургическому оборудованию, например, когда имеет место группа из трех событий, заключающихся в появлении отказа, переходе оборудования в работоспособное состояние или в состояние технического обслуживания, два из этих событий не могут появиться одновременно.
5. ПРАКТИЧЕСКАЯ ЧАСТЬ, Пример 1.
Имеется автоцистерна АЦЛ 3,0-40-17(4925)537, которая эксплуатируется в теплое время года (сентябрь месяц) в городе средней полосы с населением свыше 250 тысяч человек (г. Оренбург).
Год выпуска — 2009, общий пробег — 39000 км.
Линейная норма расхода топлива для этой машины составляет 39,5 л/100 км. Надбавка за эксплуатацию в таком городе установлена в размере 15% от линейной нормы, т.е. 5,93 л/100 км.
Реальный расход топлива с учетом этих двух надбавок и летнего периода (температура больше +50С) составляет
39,5 + 5,93 = 45,43 л/100 км.
Пример 2.
Определить общий расход жидкого топлива за выезд пожарной автоцистерны АЦЛ 3,0-40-17(4925)537 на тушение пожара в пригородном садоводстве. Путь, пройденный пожарной автоцистерной по территории города, составил 13 км, по загородному шоссе — 0 км, по проселочной дороге — 9 км. Пожарный насос работал от собственной емкости автоцистерны в течение 9 минут, без нагрузки — в течение 10 минут. Эксплуатация осуществлялась в сентябре при температуре окружающего воздуха плюс 100С.
Решение
Формула расчета в общем виде:
Где
- расход топлива на пробег;
- расход топлива на работу с насосом;
- расход топлива на работу без нагрузки.
При расчете необходимо сначала определить нормы расхода для каждого из трех участков пробега: по территории города норма составляет 45,43 л/100 км (методика описана в предыдущем примере);
для загородной трассы («городская» надбавка не применяется, и действует снижение нормы на 15% от линейной для внегородских дорог) норма составляет:
39,5 — 5,925= 33,575 л/100 км;
для проселочной дороги (тяжелые дорожные условия) норма расхода увеличивается до 20% без груза и до 40% с полной загрузкой автомобиля (в среднем на 30%):
39,5 + 11,85 = 51,35 л/100 км.
Следовательно, расход топлива на пробег составит:
Норма расхода на привод насоса для автоцистерны модели АЦЛ 3,0-40-17(4925)537 составляет 0,250 л/мин, время работы — 9 мин, отсюда:
Расход топлива на стационарную работу без нагрузки составляет (при норме расхода для модели АЦЛ 3,0-40-17(4925)537 — 0,150 л/мин):
Общий расход за данный выезд составляет:
ЛИТЕРАТУРА
[Электронный ресурс]//URL: https://inzhpro.ru/kontrolnaya/bazovoe-shassi-pojarnyih-avtomobiley/
1. Федеральный закон «Технический регламент о требованиях пожарной безопасности» от 22.07.2008 г. № 123-ФЗ.
2. Федеральный Закон «О пожарной безопасности» от 21.12.1994 г. № 69-ФЗ.
3. Нарбут А.Н. Автомобили: рабочие процессы и расчет механизмов и систем: учебник для студ. высш. учеб. заведений / А.Н. Нарбут. — 2-е изд., испр. — М.: Издательский центр «Академия», 2008. — 256 с.
4. Вахламов В.К. Автомобили: конструкция и эксплуатационные свойства: учеб. пособие для студ. высш. учеб. заведений / В.К. Вахламов. — М.: Издательский центр «Академия», 2009. — 480 с.
5. Пожарная техника: учебник /Под ред. М.Д. Безбородько. — М.: Академия ГПС МЧС России, 2004. — 550 с.
6. Распоряжение Минтранса РФ от 14.03.2008 № АМ-23-р «О введении в действие методических рекомендаций «Нормы расхода топлив и смазочных материалов на автомобильном транспорте»
7. ГОСТ 27.002-89 Надежность в технике. Основные понятия. Термины и определения
8. ГОСТ 18322-78 Система технического обслуживания и ремонта техники. Термины и определения
9. ?start=8
10. http://www.norm-load.ru/SNiP/Data1/23/23664/index.htm
11. http://systemsauto.ru/box/mkpp.html
12. http://systemsauto.ru/box/shema_threeshaft_mkpp.html
