АТЗ

Теорія АТЗ – це наука що представляє собою систему основних знань узагальнюючих і об'єктивних закономірностей, що відбивають, зміни експлуатаційних якостей і властивостей автомобіля, вимірники цих властивостей, наука про методи изучения вивчення і визначення, а також про способи виявлення й удосконалювання якостей і властивостей.

Основна задача теорії автомобіля - створення наукових основ для подальшого удосконалювання конструкції цих машин, підвищення их ефективності й інтенсифікації их використання.

Значення теорії автомобіля как науки дає науково обґрунтовані критерії для об'єктивної оцінки експлуатаційних якостей машин що знаходяться у виробництві і для розробки технічних вимог до нових конструкцій.

Напрямок розвитку теорії АТЗ Основні розділи теорії АТЗ:

У процесі розвитку теорії автомобіля визначилося несколько характерних розділів у який розглядаються експлуатаційні властивості, робочі процеси, довговічність деталей, надійність конструкцій. Ці розділи звуться – основи теорії експлуатаційних властивостей АТЗ і основи розрахунку і проектування АТЗ. Ці розділи взаємозалежні між собою і кожний з них має свій напрямок розвитку розділів теорії АТЗ.

Основні напрямки розвитку

1. Удосконалювання існуючих і розробка нових методів інженерних розрахунків, що забезпечують більш точне визначення конструктивних параметрів.

2.Одержання прогресивних характеристик робочих процесів у вузлах агрегатів, системах і досягнення на цій основі високих показників експлуатаційних властивостей.

Характеристики основних розділів АТЗ

У розділі основи теорії експлуатаційних властивостей АТЗ розглядаються наукові основи руху автомобіля, методи розрахунку й оцінки його експлуатаційних властивостей від який залежить продуктивність автомобіля і задоволення нестатків народного господарства країни. Основною задачею цього розділу є визначення, обґрунтування вибору критеріїв і вимірників експлуатаційних властивостей, а також їхнє нормування. У розділі теорії автомобіля присвяченої робочим процесам установлюються закономірності фізичних процесів що протікають у вузлах, агрегатах, системах автомобіля в зв'язку з особливістю їхньої конструкції і виробництва, а також з обліком вхідних і вихідних характеристик. До цього розділу відносять питання кінематичного і динамічного узгодження елементів різних систем впливають на їх вхідні і вихідні характеристики. Даний розділ тісно зв'язаний з теорією надійності, тому що робочі процеси в агрегатах, системах АТЗ характеризуються навантажувальними, температурними, швидкісними й іншими характеристиками, режимами і станом внутрішнього середовища від який залежить експлуатаційна надійність деталей, надійність конструкцій у цілому.

Раздел теорії надійності деталей, що розглядає питання, узагальнює закономірності впливу різних експлуатаційних факторів на опірність конструкції руйнуванню, і встановлює зв'язок експлуатаційної надійності з конструктивними параметрами, властивостями матеріалів, робочими режимами і технологічними факторами. За допомогою розрахункових методів вибираються конструктивні параметри виробів на підставі нормованою експлуатаційною довговічністю і необхідною імовірністю безвідмовної роботи.

Зведення з історії розвитку теорії автомобіля

Унашій країні (колишньому СРСР) теорія автомобіля, як самостійна наука початку розвиватися з початку минулого століття. В основі створення теорії знаходяться роботи виконані академіком Е.А. Чудаковым. Крім робіт Чудакова основами є праці Жуковського(1905р.), що досліджувавши рух триколісного візка установив причини явищ виникаючих при качении декількох жорстко зв'язаних між собою коліс різні діаметри, що мають.

У1912 р. німецький учений Ридлер побудував стенд із біговими барабанами для іспиту автомобіля. До числа перших законів руху АТЗ досліджених ученими відноситься теорія руху автомобіля на повороті розроблена професором Жуковськ (1917 р.). У 1917 р. було дослідження кермової трапеції професором Млодзевским.

У1918 р. була створена наукова авто лабораторія, що згодом була перетворена в науково- дослідницький автомобільний і автомоторний інститут (НАМИ). Під посібником Бриллинга, Чудакова в НАМИ виконувалися дослідження що послужили основою для подальшого розвитку автомобіля. Істотний внесок у теорію автомобіля внесли роботи Фалькевича, Бухарина, Певзнера, Великанова, Литвинова, Гринкевича й ін.

Теорія автомобіля є молодою наукою і багато хто її розділи мають потребу в подальшій розробці. На сучасному етапі ее розвитку основними напрямком варто вважати розробку метолів оптимізації параметрів АТЗ за допомогою ЕОМ.

Теорія експлуатаційних властивостей АТЗ

(поняття і визначення)

Широка спеціалізація АТЗ обумовлюється специфічними властивостями, що забезпечують їхнє використання в конкретних умовах з найбільшою ефективністю.

Властивості – це категорія, що відбиває деяку сторону предмета, що обумовлює його чи відмінність спільність з іншими предметами і виявляє його відношення до них. Наявність спец властивостей дозволяє використовувати автозасоби при виконанні загальної для транспортних засобів виробничої функції в умовах при який застосування інших транспортних засобів є неможливим чи міні доцільним.

Роль теорії експлуатаційних властивостей у формуванні знань инженерамеханика автомобільного транспорту

Раціональна експлуатація автотранспорту не можлива без науково-обгрунтованой оцінки властивостей рухливого складу і их теоретичного аналізу. Знання властивостей різних АТЗ дозволяє інженеру експлуатуючого АТЗ вибрати з великого різноманіття автотранспортних засобів те, которые щонайкраще відповідають

характеру перевезеного вантажу, что дає можливість розробляти оптимальні стратегії перевезень.

Властивості АТЗ і их класифікація

Число властивостей АТЗ велико, для їхнього вивчення зручно згрупувати властивості по різних ознаках утворюючу ієрархічну систему, що включає якості, великі групові властивості, надійність, экологичность, естетичність, експлуатаційні властивості і т.д.

Сукупність властивостей АТЗ придатність, що обумовлює, АТЗ задовольняти визначені потреби відповідно до їх призначення складають – якості АТЗ.

Розрізняють дві групи основних властивостей що мають принципово різну природу:

1.Група (функціональні властивості автомобіля)

2.Властивості надійності.

1-я – забезпечує можливість виконувати свої функції обумовлені його призначенням. Стосовно до автомобіля функціональні властивості називають – експлуатаційними властивостями. Експлуатаційні властивості – це група властивостей що забезпечують і визначають ступінь пристосованості автомобіля до експлуатації в якості специфічного(наземного, колісного) транспортного засобу.

2-я – група властивостей, що характеризує здатність автомобіля зберігати працездатний стан. Надійність визначається сполученням властивостей: безвідмовність, довговічність, ремонтопригідність.

Безвідмовність – властивість АТЗ зберігати працездатний стан у плині деякого часу.

Довговічність – характеризує здатність автомобіля зберігати працездатний стан до настання граничного стану.

Ремонтопригідність - оцінює пристосованість АТЗ до попередження і виявлення причин виникнення відмовлень, ушкоджень і відновлення працездатного стану шляхом проведення технічного обслуговування і ремонту.

Сохраняемость – властивість автомобіля зберігати безвідмовність, довговічність і ремонтопригодность у перебігу часу збереження і пізніше.

Умови що обумовлюють значимість експлуатаційних властивостей

АТЗ – є частиною системи « Автомобіль водій дорога середовище ». Його властивості виявляються у взаємодії з елементами цього

середовища.

Умови експлуатації визначаються дорожніми, транспортними, природнокліматичними і соціально-культурними умовами.

Оцінка властивостей АТЗ

Для оцінки властивостей застосовують вимірники і показники. Вимірник – це одиниця виміру властивості, характеризує властивість з якісної сторони. Показник - це число, що указує величину виміру, его кількісне значення. Найчастіше показник характеризує граничні можливості АТЗ у визначених зовсім конкретних умовах.

Критерій ефективності експлуатації АТЗ

Для судження про можливість використання того чи іншого АТЗ у різних умовах експлуатації вироблений ряд критеріїв що дозволяють об'єктивно оцінити відповідність існуючих або перспективних конструкцій АТЗ пропонованим вимогам. Як основний критерій характеризуемого ефективність експлуатації АТЗ використовуються відносні витрати на перевезення 1-ої тонни чи вантажу 1-го пасажира.

Основні експлуатаційні властивості АТЗ

Как відзначалися, вище експлуатаційні властивості відносяться до категорії функціональних властивостей. Експлуатаційні властивості АТЗ відповідно до градації академіка Чудакова містять у собі – динамічність, економічність, керованість, стійкість, прохідність, плавність ходу. Додатково: маневреність, гальмові властивості і т.д.

Паливна економічність – властивість раціональна використовувати для руху енергію палива, що спалюється.

Керованість – властивість змінювати напрямок руху при зміні положення керування коліс АТЗ.

Стійкість – властивість АТЗ визначати критичні параметри по стійкості руху. Прохідність – властивість, що визначає можливість руху автомобіля в

погіршених дорожніх умовах: по бездоріжжю і при подоланні перешкод.

Питання розглянуті в АТЗ

1.Закономірності руху АТЗ.

2.Сили діючі на АТЗ у різних умовах експлуатації.

3.Можливість найкращого використання АТЗ.

Джерело використання енергії руху АТЗ

Основним джерелом енергії є – двигун.

У більшості випадків установлюють двигуни внутрішнього згоряння (ДВЗ). Основними характеристиками подібного двигуна є зовнішня швидкісна характеристика (ВСХ).

Загальний вид ЗШХ: Ne , Mk , ge = 1( k)

При наявності в конструкції двигуна обмежника частоти обертання коленвала ЗШХ має наступний вид:

ЗШХ ДВЗ одержують шляхом проведення стендових іспитів двигуна по існуючим різних методиках (вони різні для різних країн). Методи стендових іспитів двигунів в Україні регламентовані ДСТ 14846 – 81.

Характерними крапками на графике ЗШХ є крапка 1 – характеризує лінійну

стійку частоту обертання колінчатого вала. Для більшості двигунів: кmin = 600-1200 про/хв–1

Крапка 2 – характеризує максимальне можливе число оборотів (n) розвива двигуном (залежить від типу двигуна АТЗ, его призначення). Для більшості

двигунів: кmax = 1800-18000 про/хв–1.

Крапка 3 – пояснює розташування відповідне максимальному числу оборотів у діапазоні частоти обертання при який можливе виникнення резонансу.

Крапка 4 – відповідає числу оборотів двигуна при який розвивається максимальний момент, що крутить, (м.

Крапка 5 – відповідає максимальному моменту, що крутить, що розвивається двигуном Мкмах.

Крапка 6 – відповідає числу оборотів двигуна при мінімальній витраті палива

gmin.

Крапка 7 – відповідає мінімальній витраті палива при роботі двигуна по ЗШХ. Крапка 8 – число оборотів двигуна при максимальній потужності кn. Крапка 9 – відповідає величині максимальної потужності розвива двигуном.

Крапка 10 – відповідає максимальної потужності при спрацьовуванні обмежника частоти обертання двигуна.

Для оцінки властивостей АТЗ велике значення має характер кривої: Мк = f( к). Согласно кривих на графике частота км кn.

Явище – автоматична приспосабливаемость двигуна до зміни навантаження. У діапазоні від 4 до 8 – ДВС працює стійко. Межі зміни навантаження на ДВЗ відповідають його усталеній роботі, тобто здатності автоматично пристосовуватися до зміни навантаження – оцінюють запасом моменту, що крутить:

Мзапаса = Мкмах – Мкn/ Мкn 100%,

де Мкn = 9550 Nмах/n, що крутить момент відповідає частоті обертання двигуна при потужності, що максимально розвивається.

Відношення Мкмах/ Мкn – називають коефіцієнтом приспосабливаемости по моменті рівному Км, а n/nm = Кw – коефіцієнтом приспосабливаемости по частоті. Чим більше Кw, тим більше діапазон усталеної роботи двигуна, что поліпшує паливну економічність двигуна. Для сучасних іскрових двигунів коефіцієнт приспосабливаемости по моменті знаходиться в межах від 5 до 35 Км. Для дизельних двигунів без наддування від 10 до 20 Км.

Основна залежність ВСХ: N =f(n ) хорошо опроксилируется формулою кубічного тричлена, уперше запропонована Лейдерманом: Ne=Nemax(ank/nkn+b(nk/nkn)2- c(nk/nkn)3), де а,b,з -коефіцієнти постійні для даного двигуна. a+b+c=1. Використовуючи цю формулу, а також, приймаючи в увагу, залежність між моментом, що крутить, і потужністю двигуна:Мк =9550Ne/ne, де Ne ,ne -потужність, що розвивається двигуном, при відповідній частоті.

Тоді, Мk =Mkn a+bnk/b\nkn-c(nk/nkn)2 .

При виконанні проектувальних розрахунків, для одержання ЗШХ, при відсутності даних про значення её характерних параметрів, возможно, розрахувати значення коефіцієнтів a,b і c, приймаючи в увагу значення коефіцієнта запасу по потужності і по оборотах – Мз і k -, згідно, що існують значенням близьким до проектованого двигуна.

a=1-мз/100 k (2-k )/(k -1)2; b=2 Мз/100 k /(k -1)2; с=Мз/100 (k /k -1)2.

Приведені формули характерні для двигунів, оснащених чи обмежниками регуляторами (у дизелях) частоти обертання. Для двигунів, що не мають обмежника, формули визначення коефіцієнтів мають вид: a=2-25/Мз; b=50/Мз –1; з=25/Мз.

Основи теорії колісного рушія, силові і кінематичні характеристики колеса. Перш, ніж розглядати рух усієї колісної машини, тобто внутрішні і зовнішні

сили, що діють на неї при русі, необхідно розглянути основні залежності, зв'язані з роботою одного з найважливіших пристроїв АТЗ колеса.

Колесо-рушій колісної машини. За допомогою колеса здійснюється взаємодія машини з зовнішньою середою-дорогою.

Через колесо передаються сили, що утримують машину на дорозі, що пересувають і зупиняють її, що змушують змінювати напрямок руху. Передаються утримуючі фізико-механічні властивості машини.

На колесах АТЗ установлюють, як правило, пневмошины, у наслідку її здатності, що амортизує, тобто здатності поглинати удари, поштовхи, вібрацію, передані з боку дороги до кістяка автомобіля. Ця якість обумовлена конструкцією пневмошины. При качении енергія вібрацій переходить у роботу стиску повітря в шині й у роботу пружного гестерезиса матеріалу протектора, бреккера і каркаса шини. Під дією прикладеного зовнішнього навантаження (нормальної, тангенціальної, бічний і кутовий), шина дефформируется. При цьому необоротно виділяється теплова енергія й утвориться пляма контакту колеса з підставою (опорною поверхнею), по всій площі якого на колесо діє реакція опорної поверхні і підстави.

Подробно питання взаємодії колеса з дорогою были розглянуті при вивченні дисципліни «Основи теорії експлуатації АТЗ». Таким чином, колесо з пневмошиной (пневмоколесо) – це передавальний механізм із визначеним КПД, характеризуемый силовими і кінематичними показниками. З однієї сторони колесо зв'язане з трансмісією, що несе системою АТС, органами керування напрямком руху. З іншого боку – з опорною поверхнею, тому від властивості пневмоколеса залежать такі експлуатаційні показники, як тяглово-зчіпні, плавність ходу, керованість, стійкість і паливна економічність.

Найважливіші властивості пневмошины:

1)Гестерезисные;

2)Опорно-вантажопідйомні;

3)Зчіпні;

4)Опір бічному відведенню;

5)Опір кутової деформації (кутова твердість).

1.Гестерезисные властивості.

Якщо на спеціальному стенді навантажувати і розвантажувати шину через вісь колеса нормальною силою Q і безупинно записувати значення навантаження (розвантаження), а також величини переміщення центра колеса ш одержимо петлю гестерезиса:

Площа цієї петлі чисельно дорівнює втратам енергії на тертя в матеріалі шини (протекторі, бреккере, каркасі і протекторі об опорну поверхню). Как показують результати досвідів, гестерезисные втрати збільшуються, якщо одночасно з радіальним навантаженням на шину діють ведучий момент, бічна сила і кутовий момент.

2) Опорно-вантажопідйомні властивості.

Опорні властивості шин визначають за значеннями площі плями контакту середнього і максимального тисків на цю пляму. При деформації шини, під дією

нормального радіального навантаження Q утвориться пляма контакту, площею F, на якій створюється тиск на підставу.

Вантажопідйомність шини - це найбільше припустиме значення нормального навантаження, при якій, незважаючи на радіальну деформацію, забезпечується заданий термін шини, при заданому значенні тиску повітря в ній.

Схема радіальної деформації кінематичної шини.

3) Зчіпні властивості.

Показниками зчіпних властивостей шини є коефіцієнт зчеплення і дотична сила, чисельно рівна рівнодіючої дотичних поверхонь плями контактів напруг опорної поверхні, спрямованих убік руху колеса. Зчіпні властивості, значною мірою, визначають прохідність і стійкість АТЗ.

Коефіцієнт зчеплення, чисельно дорівнює відношенню сили, що викликає рівномірне ковзання колеса до нормальної реакції дороги.

4) Опір бічному відведенню.

Якщо до вертикально встановленого колеса, навантаженому радіальної силой і, що рухається в площині свого обертання, прикласти бічну силу, що діє уздовж осі коліс, це викликає перекручування профілю шини і зміна форми её контакту з дорогою.