в области транспортных машин и транспортно-технологических комплексов
в качестве учебника для студентов вузов, обучающихся по специальности
«Автомобили и автомобильное хозяйство» направления подготовки
дипломированных специалистов «Эксплуатация наземного
транспорта и транспортного оборудования»
УДК 629.017(075.8) ББК 30.82я73
В222
Рецензенты:
доцент кафедры «Автомобили» МАДИ (ГТУ) канд. техн. наук В. И. Осипов;
канд. техн. наук А. С. Паршин
Вахламов В. К.
В222 Автомобили: Эксплуатационные свойства: Учебник для студ. высш. учеб. заведений / Владимир Константинович Вахламов. — М.: Издательский центр «Академия», 2005. — 240 с. ISBN 5-7695-1978-9
Проведен анализ эксплуатационных свойств автомобиля, связанных с его движением (управляемость, маневренность, устойчивость, проходимость и др.), их измерителей и показателей, влияния конструктивных и эксплуатационных факторов на эксплуатационные свойства.
Значительное внимание уделено тягово-скоростным свойствам, от которых зависит производительность автомобилей, и их топливной экономичности, оказывающей существенное влияние на себестоимость перевозок. Рассмотрены вопросы, связанные с повышением экологичности автомобилей.
Для студентов высших учебных заведений.
УДК 629.017(075.8) ББК 30.82я73
Оригинал-макет данного издания является собственностью
Издательского центра «Академия», и его воспроизведение любым способом
kИ— коэффициент изменения удельного эффективного расхо- да топлива в зависимости от степени использования мощности двигателя
kув — коэффициент сопротивления уводу колеса
kув1— коэффициент сопротивления уводу передних колес
kув2— коэффициент сопротивления уводу задних колес
kэ — коэффициент эффективности торможения автомобиля
kω — коэффициент изменения удельного эффективного расхода топлива в зависимости от угловой скорости коленчатого вала двигателя
L — база автомобиля
Lпп — база полуприцепа
l — база тележки среднего и заднего мостов
l1 — расстояние от центра тяжести автомобиля до оси перед них колес
l2 — расстояние от центра тяжести автомобиля до оси задних
колес
l1' — расстояние от точки крепления рычага подвески до оси пружины
l2' — расстояние от точки крепления рычага подвески до оси
колеса
lд — длина неровностей дороги
lпп — расстояние от центра тяжести полуприцепа до оси его колес lц — длина поворотной цапфы
М — подрессоренная масса
М1–М3— приведенные подрессоренные массы
М' — момент, подводимый к колесу
Мв— восстанавливающий момент автомобиля
МГх— горизонтальный гироскопический момент
МГz — вертикальный гироскопический момент
Мк — момент, подводимый к ведущим колесам
Мн — крутящий момент на валу насоса гидротрансформатора Мо— опрокидывающий момент автомобиля
Мсв— весовой стабилизирующий момент
Мсс— скоростной стабилизирующий момент
Мсу— упругий стабилизирующий момент шины
Мт — тяговый момент, подводимый к ведущим колесам
Мтор— тормозной момент
Мтр— момент силы трения в трансмиссии
Мтур — крутящий момент на валу турбины гидротрансформатора Ме — эффективный крутящий момент двигателя
Мmах— максимальный крутящий момент двигателя
MN — крутящий момент двигателя при максимальной мощности Мх— поворачивающий момент
т — неподрессоренная масса
т0— масса снаряженного (порожнего) автомобиля
т1 — неподрессоренная масса переднего моста
т2 — неподрессоренная масса заднего моста
та — полная масса автомобиля (с полной нагрузкой)
тап — полная масса автопоезда
тб— масса багажа
тгр — масса перевезенного груза (грузоподъемность)
тпр — полная масса прицепа
тр1 — коэффициент изменения реакций на передних колесах
тр2— коэффициент изменения реакций на задних колесах
N — мощность
Nв— мощность, затрачиваемая на преодоление сопротивления
воздуха
Nд — мощность, затрачиваемая на преодоление сопротивления
дороги
Nз — запас мощности
Nи — мощность, затрачиваемая на преодоление сопротивления
разгону автомобиля
Nк — мощность, затрачиваемая на преодоление сопротивления
качению автомобиля
Nкол — мощность, подводимая к ведущим колесам
Nн — мощность, подводимая к насосу гидротрансформатора
Nп — мощность, затрачиваемая на преодоление сопротивления подъему автомобиля
Nт— тяговая мощность, подводимая к ведущим колесам
Nтр— мощность, подводимая к трансмиссии
Nтрен — потери мощности на трение в трансмиссии
Nтур — мощность на валу турбины гидротрансформатора
Nуд— удельная мощность автомобиля
Ne— эффективная мощность двигателя
Nmax — максимальная (номинальная) эффективная мощность двигателя
NM — мощность двигателя при максимальном крутящем моменте
Nv— мощность двигателя при максимальной скорости автомобиля
п — частота колебаний
п' — число передач в коробке передач
пк — число полных оборотов колеса
ппасс — число пассажиров
псид— число мест в автобусе для проезда пассажиров сидя
пст — число мест в автобусе для проезда пассажиров стоя
Р — сила
Ра — сила сопротивления амортизатора
Рб, Рб' — внешние боковые силы
Рв— сила взаимодействия автомобиля с воздухом (сила сопротивления воздуха)
Рд— сила сопротивления дороги
Рз — запас силы по тяге
Ри — сила сопротивления разгону автомобиля
Р'и— сила инерции автомобиля
Рк — сила сопротивления качению автомобиля
Рк1— сила сопротивления качению передних колес
Рк2— сила сопротивления качению задних колес
Рп— сила сопротивления подъему автомобиля
Рс— максимальная сила тяги на крюке автомобиля
Рсв — свободная тяговая сила на ведущих колесах
Рсц — сила сцепления колес с дорогой
Рт— тяговая сила на ведущих колесах
Ртор — тормозная сила автомобиля
Ртор1 — суммарная тормозная сила передних колес
Ртор2 — суммарная тормозная сила задних колес
Ртор пр — тормозная сила прицепа
Ртр — сила трения в трансмиссии, приведенная к ведущим колесам
Рц , Рц' — центробежные силы
Рх— продольная сила
Рх1— продольная сила, действующая на передний мост
Рх2— продольная сила, действующая на задний мост
Ру— поперечная (боковая) сила
Ру1 — поперечная (боковая) сила, действующая на передний
мост
Ру2— поперечная (боковая) сила, действующая на задний
мост
Pz— вертикальная нагрузка на колесо
рв— давление воздуха в шине
руд— удельное давление колес на дорогу
ре— эффективное давление газов на поршень двигателя
Q — общий расход топлива
q — высота неровностей дороги
qм— путевой расход топлива на тяжелых дорогах (по бездоро- жью)
qп— путевой расход топлива (расход топлива на единицу
пробега)
qр— расход топлива на единицу транспортной работы
qш— путевой расход топлива на шоссейных дорогах
qe— удельный эффективный расход топлива
qmin — минимальный расход топлива
q(t)— возмущающая сила, вызывающая колебания
R — радиус поворота автомобиля с жесткими колесами
(теоретический)
R1 —радиус поворота автомобиля при ликвидации заноса Rв— внутренний габаритный радиус поворота автомобиля Rвк— минимальный радиус поворота внутреннего заднего
колеса
Rн — наружный габаритный радиус поворота автомобиля Rп— реакция препятствия
Rпк — радиус поворота автомобиля по колее переднего наружного колеса
Rэ— радиус поворота автомобиля с эластичными колесами Rmin — минимальный радиус поворота автомобиля
Rx— касательная реакция дороги на колесах
Rx1— касательная реакция дороги на передних колесах
Rx2 — касательная реакция дороги на задних колесах
Rу — поперечная реакция дороги на колесах
Rу1 — поперечная реакция дороги на переднем мосту
Rу2 — поперечная реакция дороги на заднем мосту
Ryв— поперечная реакция дороги на внутренних колесах
Ryн— поперечная реакция дороги на наружных колесах
Rz — нормальная реакция дороги на колесах
Rz1 — нормальная реакция дороги на передних колесах
Rz2 — нормальная реакция дороги на задних колесах
Rzв— нормальная реакция дороги на внутренних колесах
Rzн— нормальная реакция дороги на наружных колесах
rд — динамический радиус колеса
rк— радиус колеса
rкач — радиус качения колеса
rс— статический радиус колеса
Sa— пробег автомобиля
Sг— скольжение в гидропередаче
Sгм— скольжение в гидромуфте
Sгр— пробег автомобиля с грузом
Sк—путь, пройденный колесом за полное число оборотов
So— остановочный путь автомобиля
Sп — путь, пройденный автомобилем за время переключения
передач
Sp— путь разгона автомобиля (с места до максимальной
скорости)
Sтор— тормозной путь автомобиля
Sц— расстояние от центра тяжести автомобиля до центра
заторможенного колеса
Sj— длина подъема, преодолеваемого автомобилем с разгона Т — период колебаний
Тд — время работы двигателя
t — время
tо — остановочное время автомобиля
tп — время переключения передач
tр — время разгона автомобиля (с места до максимальной
скорости)
tр´ — время реакции водителя
tпр — время срабатывания тормозного привода
tтор — время торможения автомобиля
tу — время увеличения замедления
u1— передаточное число первой (низшей) передачи коробки
передач
u2 – u4 — передаточные числа промежуточных передач коробки
передач
uг— передаточное число главной передачи
ид — передаточное число дополнительной коробки передач
uзх — передаточное число передачи заднего хода коробки
передач
ик— передаточное число коробки передач
ип— передаточное число прямой передачи коробки
передач
uр — передаточное число понижающей передачи раздаточной
коробки
uт— передаточное число трансмиссии
v — скорость движения автомобиля
v' — результирующая скорость перемещения моста (переднего, заднего) при заносе
va— скорость автомобиля при прямолинейном движении
vв — скорость ветра
vз — критическая скорость автомобиля по боковому скольжению (заносу)
vз' — скорость перемещения моста (переднего, заднего) при
заносе
vзв— критическая скорость автомобиля по заносу на вираже
vк— линейная скорость колеса
vм— средняя скорость автомобиля на тяжелых дорогах
(по бездорожью)
vкт— скорость автомобиля в конце торможения
vнт— скорость автомобиля в начале торможения
vо— критическая скорость автомобиля по опрокидыванию
vов— критическая скорость автомобиля по опрокидыванию
на вираже
vп— скорость автомобиля в момент начала переключения
передач
vпа— скорость перемещения поршня амортизатора
vср— средняя скорость непрерывного движения автомобиля
vт — критическая скорость автомобиля по тяге
vув— критическая скорость автомобиля по уводу
vш — средняя скорость автомобиля на шоссейных дорогах
ΔS — путь разгона автомобиля в заданном интервале скростей
Δt — время разгона автомобиля в заданном интервале скоростей
Δvп— уменьшение скорости автомобиля при переключении передачи
δ1 — угол увода передних колес (переднего моста)
δ 2 — угол увода задних колес (заднего моста)
δап — коэффициент учета вращающихся масс автопоезда при разгоне
δвр — коэффициент учета вращающихся масс автомобиля при разгоне
δн — коэффициент учета вращающихся масс автомобиля при накате
δс — угол схождения управляемых колес автомобиля
δув — угол увода колеса
ε — степень сжатия двигателя автомобиля
εу — коэффициент распределения подрессоренных масс автомобиля
ζ— вертикальное перемещение неподрессоренной массы автомобиля
— скорость вертикального перемещения неподрессоренной массы автомобиля
— ускорение вертикального перемещения неподрессоренной массы автомобиля
η1, η2 — коэффициенты связи между колебаниями передней и задней частей кузова автомобиля
ηг — КПД главной передачи
ηгид — гидравлический КПД трансмиссии
ηгм — КПД гидромуфты
ηгт — КПД гидротрансформатора
ηд — КПД дополнительной коробки передач
ηк — КПД коробки передач
ηкар — КПД карданной передачи
ηм — механический КПД трансмиссии
ηп — коэффициент поперечной устойчивости автомобиля
ηпов — коэффициент поворачиваемости автомобиля
ηтр — КПД трансмиссии автомобиля
θ — угол поворота управляемых колес
θmax — максимальный угол поворота переднего наружного колеса автомобиля
λн — коэффициент крутящего момента насоса гидротрансформатора
λт— коэффициент крутящего момента турбины гидротрансформатора
λш — коэффициент смятия шины
ν — частота возмущающей силы
ρ1 — продольный радиус проходимости автомобиля
ρ2 — поперечный радиус проходимости автомобиля
ρж — плотность рабочей жидкости гидротрансформатора ρт — плотность топлива
ρу — радиус инерции подрессоренной массы автомобиля
φ — коэффициент сцепления колеса с дорогой
φх— коэффициент продольного сцепления
φу— коэффициент поперечного сцепления
ψ — коэффициент сопротивления дороги
ψкр —угол крена кузова автомобиля
ψп — относительный коэффициент затухания колебаний в
подвеске
ψv — коэффициент сопротивления дороги, преодолеваемого
автомобилем при максимальной скорости движения
ω — частота колебаний подрессоренной массы
ω1, ω2 — парциальные (частные) частоты колебаний подрессо- ренной массы
ωк — угловая скорость колеса
ωк1, ωк2 — парциальные частоты колебаний переднего и заднего
мостов автомобиля
ωн — угловая скорость насоса гидропередачи
ωг — угловая скорость турбины гидропередачи
ωе— угловая скорость коленчатого вала двигателя
ωМ — угловая скорость коленчатого вала при максимальном
крутящем моменте двигателя
ωm — частота колебаний неподрессоренной массы
ωmin — минимальная устойчивая угловая скорость коленчатого
вала двигателя
ωmax — максимальная угловая скорость коленчатого вала двига- теля
ωN — угловая скорость коленчатого вала при максимальной
мощности двигателя
И — степень использования мощности двигателя
Кап — норма расхода топлива на передвижение автопоезда
Кт1 — норма расхода топлива на передвижение автомобиля
Кт2 — норма расхода топлива на единицу транспортной работы Ктз — норма дополнительного расхода топлива на каждую
ездку автомобиля
Н — нагрузка на автомобиль
П — степень прозрачности гидротрансформатора
Пк — комплексный фактор проходимости автомобиля
ВВЕДЕНИЕ
Учебник «Автомобили. Эксплуатационные свойства» является вторым из серии учебников по дисциплине «Автомобили» для студентов образовательных учреждений высшего профессионального образования, обучающихся по специальности «Автомобили и автомобильное хозяйство» направления подготовки дипломированных специалистов транспорта и транспортного оборудования. Он неразрывно связан с первым учебником этой серии, носящим название «Автомобили. Основы конструкции», выпущенным Издательским центром «Академия» в 2004 г. и посвященным рассмотрению типов, конструкций и работы систем и механизмов автомобилей общего назначения и специализированного подвижного состава, а также возможности снижения токсичности двигателей и шума автомобилей.
В настоящем учебнике изучаются вопросы, связанные с эксплуатационными свойствами, обеспечивающими движение автомобиля и характеризующими выполнение им транспортных и специальных работ: перевозки пассажиров, грузов и оборудования. Эти свойства определяют приспособленность автомобиля к условиям эксплуатации.
Основными эксплуатационными свойствами автомобиля являются тягово-скоростные и тормозные свойства, топливная экономичность, управляемость, поворачиваемость, маневренность, устойчивость, проходимость, экологичность и безопасность движения.
В каждой главе учебника рассматривается отдельное эксплуатационное свойство, его измерители и показатели, влияние на это свойство конструктивных и эксплуатационных факторов.
Чем совершеннее конструкция автомобиля и лучше его техническое состояние, тем выше показатели эксплуатационных свойств. Поэтому автомобиль, его системы и механизмы проектируются таким образом, чтобы он имел определенные эксплуатационные свойства, требуемые для заданных условий эксплуатации и обеспечивающие его наиболее эффективное использование.
ЭКСПЛУАТАЦИОННЫЕ СВОЙСТВА АВТОМОБИЛЯ
Эксплуатационными свойствами автомобиля называются свойства, характеризующие выполнение им транспортных и специальных работ: перевозки пассажиров, грузов и специального оборудования. Эти свойства определяют приспособленность автомобиля к условиям эксплуатации, а также эффективность и удобство его использования.
Общие сведения
Автомобиль обладает целым рядом эксплуатационных свойств (рис. 1.1), которые составляют две группы, связанные и не связанные с движением автомобиля.
Тягово-скоростные и тормозные свойства, топливная экономичность, управляемость, поворачиваемость, маневренность, устойчивость, проходимость, плавность хода, экологичность и безопасность обеспечивают движение автомобилей и определяют его закономерности.
Вместимость, прочность, долговечность, приспособленность к техническому обслуживанию и ремонту, погрузочно-разгрузоч-ным работам, посадке и высадке пассажиров во многом определяют эффективность и удобство использования автомобиля.
Что же представляют собой эксплуатационные свойства автомобиля? Дадим определения этим свойствам.
Тягово-скоростными называются свойства автомобиля, определяющие диапазоны изменения скоростей движения и максимальные ускорения разгона в различных дорожных условиях при работе в тяговом режиме.
Тяговым называется режим движения автомобиля, при котором от двигателя к ведущим колесам через трансмиссию подводятся мощность и крутящий момент, необходимые для движения.
Тормозными называются свойства автомобиля, определяющие максимальные замедления при торможении в различных дорожных условиях и обеспечивающие неподвижное удержание его относительно поверхности дороги.
Топливная экономичность — это свойство автомобиля, определяющее расходы топлива при выполнении транспортной работы.
Рис. 1.1. Эксплуатационные свойства автомобиля
Управляемостью называется свойство автомобиля изменять или сохранять параметры движения при воздействии водителя на рулевое управление.
Поворачиваемость представляет собой свойство автомобиля отклоняться вследствие увода колес от направления движения, заданного рулевым управлением.
Маневренностью называется свойство автомобиля поворачиваться на минимальной площади и вписываться в дорожные габариты.
Устойчивость — это свойство автомобиля сохранять направление движения и противостоять силам, стремящимся вызвать занос или опрокидывание автомобиля.
Проходимостью называется свойство автомобиля двигаться по плохим дорогам и вне дорог. Проходимость характеризует степень уменьшения средней скорости движения и производительности автомобиля в указанных условиях по сравнению с хорошими дорогами.
Плавность хода представляет собой свойство автомобиля обеспечивать защиту перевозимых пассажиров и грузов, а также систем и механизмов автомобиля от воздействия неровностей дороги.
Экологичность — это свойство автомобиля минимально загрязнять окружающую среду отработавшими газами и шумом.
Безопасностью движения называется свойство автомобиля двигаться с наименьшей вероятностью возникновения дорожно-транс-
портных происшествий. Это комплексное эксплуатационное свойство, связанное с управляемостью, поворачиваемостью, маневренностью, устойчивостью и тормозными свойствами. Безопасность движения — важнейшее эксплуатационное свойство, от которого зависят жизнь и здоровье людей, сохранность автомобиля, грузов и других материальных ценностей.
Вместимость представляет собой свойство автомобиля, определяющее количество грузов или пассажиров, которые могут быть перевезены одновременно.
Прочностью называется свойство автомобиля работать без поломок и неисправностей.
Долговечность — это свойство автомобиля работать без интенсивного изнашивания отдельных деталей, механизмов и систем, вызывающего прекращение эксплуатации автомобиля.
Приспособленностью к техническому обслуживанию и ремонту называется свойство автомобиля, определяющее простоту и трудоемкость этих работ, а также время простоя при их выполнении.
Приспособленность к погрузочно-разгрузочным работам представляет собой свойство автомобиля обеспечивать выполнение этих работ с наименьшими затратами времени и труда.
Приспособленностью к посадке и высадке пассажиров называется свойство автомобиля, характеризующее продолжительность остановки и удобство пассажиров при входе и выходе.