Міністерство освіти і науки, молоді та спорту України

Національний технічний університет України «КПІ»

Інститут енергозбереження та енергоменеджменту

Кафедра інженерної екології

Лекція

“Автомобільний транспорт”

Київ – 2012

Зміст

Вступ………………………………………………………………………………3

Розділ1. Теорія переміщення та силові характеристики автомобіля………… 4

Розділ 2. Класифікація, типи та конструкція автотранспорту…………….…...7

2.1. Класифікація автомобільного транспорту…………………………...7

2.2. Типи та параметри автомобілів………………………………………7

2.3. Конструкція та основні вузли автомобіля…………………………...8

2.3.1. Двигун…………………………………………………………8

2.3.2. Шасі…………………………………………………………..10

2.3.3. Кузов………………………………………………………….13

Розділ 3. Автомобільні дороги………………………………………………….13

Розділ 4. Екологія автомобільного транспорту…………………………….….14

Контрольні запитання…………………………………………………………...20

Список використаної літератури………………………………………….……20

Вступ

Автомобільний транспорт — комплекс, що поєднує автомобільні транспортні засоби (автосамоскиди, автопоїзди), технологічне і допоміжне обладнання. Автомобільний транспорт знайшов широке застосування на відкритих гірничих роботах (рідше на підземних) для технологічного процесу переміщення гірничої маси, а також в інших галузях промисловості.

Основним видом машин з автотранспорту є автосамоскиди. Автосамоскид — автомобіль з перекидним кузовом, призначений для переміщення гірських порід та корисних копалин, штучних вантажів, на кар'єрах та відкритих роботах. Автосамоскид має високу продуктивність, швидкість переміщення, механічну міцність і маневреність, розвантажується за допомогою перекидання кузова назад або набік. За видом привода автосамоскиди поділяють на дизельні і дизель-електричні. Для гірничих підприємств автосамоскиди поділяють на підземні і кар'єрні. Основні параметри автосамоскидів: вантажопідйомність, місткість кузова, швидкість, потужність двигуна, колісна формула.

Також на відкритих гірничих виробках застосовуються тягачі з напівпричепами і причепами, а на деяких – тролейвози і дизель-тролейвози. Напівпричепи і причепи крім заднього мають, також, бокове і донне розвантаження. Напівпричепи з боковим розвантаженням складні в конструктивному виконанні і менш надійні в роботі, порівняно із заднім розвантаженням. Донне розвантаження застосовується в основному в автомобілях, призначених для транспортування вугілля (вуглевози).

Недоліками автомобільного транспорту є негативний вплив на навколишнє середовище (забруднення відпрацьованими газами ,загазованість повітря, шум, вібрація,), відносно висока вартість перевезень, залежність роботи від кліматичних умов та інші.

Автотранспорт може використовуватися на відкритих гірничих виробках як самостійно, так і в комбінації з іншими видами транспорту.

Розділ 1. Теорія переміщення та силові характеристики автомобіля

Сила тяги. Тягові властивості автомобіля залежать від потужності двигуна, типу трансмісії, а також маси автомобіля.

Розрізняють сили тяги автомобіля: індикаторну (F_I) , дотичну (F_Д), корисну ( F_T), які наведені на рис.1

Рисунок 1 - Сила тяги по потужності двигуна

Індикаторною називають силу тяги, що виникає при русі поршня і стискуванні горючої суміші.

Дотичною називають силу тяги, що виникає на приводних колесах. Ця сила дорівнює індикаторній, за винятком втрат в приводному і передавальному механізмах:

де N — потужність двигуна, кВт; η_т — коефіцієнт трансмісії, яка передає крутний момент від валу двигуна до приводних колес (при гідромеханічній трансмісії η_т = 0,7÷0,72, при електромеханічній трансмісії _ηт = 0,69÷0,71); _ηв.п. = 0,85÷0,88 — коефіцієнт відбору потужності.

Корисною називають силу тяги , яка дорівнює дотичній за винятком сил опору руху самого автомобіля. Найбільше значення тягового зусилля F_т.max (Н) обмежується умовами зчеплення приводних коліс з дорожнім

покриттям:

(Н),

де Р_З.М. - зчіпна маса автомобіля, тобто маса, що припадає на приводні колеса, т; φ - коефіцієнт зчеплення; g - прискорення вільного падіння, м/с².

Сили опору руху. Сумарний опір руху автомобіля складається з опорів - коливання колеса по дорозі W_о, повітря W_п, ухилу W_i, в кривих W_к і з інерційних опорів при несталих режимах руху W_j:

W = W_o + W_п + W_к ± W_і + W_j .

Сила основного опору руху W_o (Н) на прямій горизонтальній ділянці викликається тертям в підшипниках, деформацією шин і дорожнього покриття в процесі кочення коліс:

W_o = w_o × P,

де w_o — питомий основний опір руху, Н/т.

Сила опору повітряного середовища:

W_в = λ_п × F × (υ_а ± υ_в)² ,

де W_в — сила опору, Н; λ_п — коефіцієнт, враховуючий обтічність автомобіля; F — лобова поверхня автомобіля; υ_а — швидкість руху автомобіля, км/год;

υ_в — швидкість вітру паралельна напряму руху автомобіля, км/год.

Опір на кривій W_к (Н) визначається виразом:

,

де R — радіус кривої, м (опір від кривої за вказаною формулою враховується зазвичай при R < 50-70 м).

Сила опору W_j (Н), яка викликається інерцією обертових мас автомобіля:

.

Значення γ залежить від типу трансмісії - з гідромеханічною передачею в режимі руху з вантажем γ = 0,03÷0,01, впорожні γ = 0,085÷0,07; для самоскидів з електромеханічною трансмісією γ =0,1÷0,15.

Рівняння руху автомобіля. Рівняння руху служить для вирішення завдань, пов'язаних з організацією руху і використанням автомобіля: встановлення швидкості руху і його тривалості на окремих ділянках дороги; визначення умов гальмування, маси причепів. Взаємодія сил наведена на тяговій діаграмі (рис. 2),

Рисунок 2- Тягова діаграма автомобіля.

Залежності сили тяги і сил опору від швидкості руху:

F_k = W_o ± W_i + W_в ± W_j + W_k ,

Точка перетину лінії сили тяги з лінією сумарного опору руху визначає рівномірну швидкість υ_p руху автомобіля на даній ділянці дороги. При швидкостях менших υ_p автомобіль рухається з прискоренням. При швидкостях більших υ_p (рівнодійна сила негативна), автомобіль рухається зі сповільненням.

Задачі тягового розрахунку за величинами, які входять у формулу балансу сил, знаходяться з виразу:

F_k – W_в = W_o ± W_i ± W_j + W_k ,

де W_j - частина тягового зусилля, що витрачається на прискорення руху автомобіля.

Розділ 2 Класифікація,типи та конструкція автомобіля

2.1 Класифікація автомобільного транспорту

• Засоби автомобільного транспорту класифікують за наступними ознаками:

• за конструктивним виконанням та розміщенням кузова:

  • автосамоскиди;

  • автопоїзди

за вантажопідйомністю:

- мала (до 20 т);

- середня (20-40 т);

- велика (40-75 т);

- надвелика (понад 75 т)

за родом вантажу, що транспортується;

за видом використання енергії:

- з автономним тепловим двигуном;

- двигун – колесо (з електромеханічною передачею);

за способом розвантаження:

- назад;

- на один або два боки.

2.2 Типи та параметри автомобілів.

На кар’єрах України найбільше використання знайшли автосамоскиди Білоруського автозаводу – «БелАЗ», автосамоскиди Кременчуцького заводу – «КрАЗ» та зарубіжні автосамоскиди: Caterpillar (США), Komatsu (Японія), Liebherr (Німеччина), Volvo (Швеція).

На рис.3 зображено сучасні автосамоскиди.

Технічні характеристики сучасних кар’єрних автомобілів наведені в табл. 1.

2.3 Конструкція та основні вузли автомобіля

Автосамоскид складається з двигуна, шасі та кузова ( Рис 4)

Рисунок 3. Конструкція автосамоскида:

1. Двигун; 2- шасі; 3-механізм підйому кузова; 4- кузов.

2.3.1 Двигун

Двигун – це джерело механічної енергії, що приводить автомобіль в рух. В автомашинах застосовують в якості тягових та приводних двигунів теплові двигуни ( внутрішнього згоряння) та електричні двигуни (постійного струму з послідовним збудженням або асинхронні змінного струму з короткозамкнутим ротором).

У поршневих двигунах внутрішнього згоряння - процес згоряння паливної суміші і перетворення теплової енергії в механічну відбувається всередині циліндра.

У карбюраторних двигунах готується робоча суміш - 1 частина пального змішується з 10 – 20 частинами повітря - і подається до камери згоряння. В момент максимального стискання робочої суміші поршнем у циліндрі здійснюється її запалювання електричною свічкою (рис. )

В цей момент на високовольтний контакт 1 свічки (Рис.4 ) подається висока напруга ( 5000 – 10000 вольт) в результаті якої між контактами 4 і 5 утворюється іскра яка і запалює стиснуту робочу суміш в камері згоряння.

Рисунок 4. Конструкція свічки запалювання

У дизельних двигунах в циліндри надходить не готова робоча суміш, а окремо повітря й тонко розпилене паливо, яке займається під впливом високої температури стисненого в циліндрах повітря. Внаслідок використання високих ступенів стискання дизельні двигуни витрачають палива на одиницю потужності набагато менше, ніж карбюраторні. Дизельне паливо дешевше за пальне для карбюраторних двигунів. На кар’єрах в основному застосовуються автосамоскиди з дизельними двигунами.

Для потужних кар'єрних автосамоскидів використовуються високооборотні чотиритактні 6-,8- і 12-циліндрові V-подібні двигуни потужністю від 250 до 1700 кВт частотою обертання 1500-2000 об/хв.

Основними елементами двигуна внутрішнього згоряння є картер, блок циліндрів, кривошипно-шатунний механізм (колінчастий вал, шатуни, поршні), механізм газорозподілення (клапани, розподільні вали). На рис.5 зображені конструкція дизельного двигуна автосамоскида та його робоча схема (рис. 6).

Рис.5. Конструкція дизельного двигуна: 1-картер; 2-колінчатий вал; 3-шатун; 4-поршень; 5-кільця компресійні; 6-камера згоряння; 7-клапан; 8-циліндр.

1 – впуск

2 – стискання

3 – робочий хід

4 - випуск

Рисунок 6 - Робоча схема дизельного двигуна.

Ефективна робота двигуна забезпечується його системами: живлення паливом (паливні баки, насоси, фільтри, форсунки); постачання повітрям; змащування (масляні баки, насоси, фільтри, радіатор); охолоджування (водяний насос, радіатор, вентилятори); пуску (електростартер, устаткування для запуску двигуна стисненим повітрям).

2.3.2 Шасі

Шасі поєднує всі частини і механізми для передачі крутного моменту від двигуна до приводних коліс (трансмісія), ходову частину і механізм керування.

Режим роботи кар’єрного автотранспорту характеризується різкими змінами навантаження двигуна. Найбільш повне використання потужності досягається застосуванням трансмісії, яка забезпечує широкий діапазон регулювання.

Трансмісія автосамоскидів – це механізм, який служить для передачі крутного моменту від двигуна до ведучих коліс. Вона повинна відповідати таким вимогам: забезпечувати плавне зрушення, рух навантаженої машини на затяжних підйомах і спусках, з високими швидкостями, а також плавне гальмування; сприяти підвищенню довговічності двигуна і силової передачі внаслідок згладжування ударів і коливань; полегшувати керування автомобілем.

Для великовантажних автосамоскидів отримали застосування трансмісії двох типів: механічна і електромеханічна (рис. 7).

а) б)

Рисунок 7- Трансмісії автомобілів: а) механічна; б) електромеханічна.

1-двигун дизельний; 2-зчеплення; 3-коробка передач; 4-вал карданний;

5-диференціал; 6-піввісь; 7-привідне колесо; 8-генератор; 9-двигун-колесо; 10-електродвигун; 11-редуктор; 12-пристрій керування системою.

Механічна трансмісія складається з редуктора (2), двигуна (1), коробки передач (3), карданного вала (4), що передає крутний момент через диференціал (5) та задній міст на приводні колеса (7).

Електромеханічна трансмісія складається з двигуна (1), генератора (8), пристрою керування і управління (12), паралельно або послідовно увімкнених тягових електродвигунів (10), які через редуктори (11) приводять в рух привідні колеса (9). При електромеханічній трансмісії застосовуються системи як постійного, так і постійно-змінного струму.

Одним із основних елементів електромеханічної трансмісії є електродвигун-колесо (рис. 8). Воно є кінцевою ланкою електричної трансмісії автосамоскида. Два двигун-колеса, які мають незалежну підвіску, виконують функцію заднього мосту автомобіля.

Рисунок 8 - Двигун-колесо: 1-вісь; 2-електричний двигун; 3-редуктор; 4-шина.

Ходова частина автосамоскида складається із таких вузлів: рами, підвіски, коліс з шинами.

Рама служить основою, на якій закріплені всі частини автомобіля і його кузов. Рами кар’єрних автосамоскидів виготовляються підвищеної міцності, оскільки вони сприймають значні ударні навантаження при завантажуванні гірської маси екскаваторами.

Підвіска автосамоскида в загальному випадку являє собою систему амортизуючих елементів, розміщених між колесами,рамою і надбудовою автомобіля. Призначається підвіска для пом’якшення ударів під час руху і для забезпечення плавності ходу шляхом гасіння виникаючих коливань.

Колісна формула – це умовна характеристика ходової частини автомобіля, в якій перша цифра відповідає загальній кількості передніх коліс, а друга – числу приводних. Вона буває: 2 4, 2 6, 2 8, 4 4, 4 6.

Шини можуть бути як камерними, так і безкамерними. В першому випадку до комплекту входять камера і покришка. Для великовантажних автосамоскидів основне застосування отримують безкамерні шини. Основою покришки є каркас із декількох шарів щільного корда. Зверху каркаса покришка має товстий шар гума (протектор). Для кращого зчеплення колеса з дорогою протектор виконують з рисунками різної форми (рис. 9).

Рисунок 9 - Автомобільні шини.

1-шосейні; 2-регіональні; 3-зимові; 4-міські; 5-будівельні; 6-позашляхові.

До механізму керування відносять кермове управління, гальмуючу систему, а також механізм розвантаження автомобіля. Кермове управління служить для зміни напрямку руху поворотом передніх коліс.

Гальмівна система служить для забезпечення безпеки руху автомобіля і складається з гальм – робочого, стояночного і допоміжного.

Механізм розвантаження забезпечує розвантаження самоскиду.В якості сучасних механізмів розвантаження застосовуються потужні виконавчі органи – гідроциліндри.