Эксплуатация наземного транспорта и транспортного оборудования

Министерство образования и науки Российской Федерации Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования Иркутский государственный технический университет Институт Авиамашиностроения и транспорта Кафедра автомобильного транспорта Кафедра Автомобильного транспорта Федотов А.И. ВВЕДЕНИЕ В СПЕЦИАЛЬНОСТЬ Учебное пособие для студентов направления подготовки: 190600 “Эксплуатация наземного транспорта и транспортного оборудования” специальностей: 190601 "Автомобили и автомобильное хозяйство" 190603 – Сервис транспортных и технологических машин и оборудования (автомобильный транспорт) Иркутск 2011 г. Развитие автомобилестроения Автомобильный транспорт занимает одно из ведущих мест в единой транспортной системе Российской Федерации. Развитие автомобилестроения в Российской Федерации относится к 1931 — 1932 гг., когда вступили в действие реконструированный завод АМО, (в последствии он назывался ЗИС, а ныне производственное объединение Мосавто ЗИЛ) и вновь построенный Горьковский автомобильный завод (ГАЗ). На них было организовано массовое производство грузовых автомобилей ГАЗ-АА и ЗИС-5. В 1940 г. начал производство малолитражных автомобилей Московский завод имени Коммунистического Интернационала молодежи (КИМ) - ныне АЗЛК (автомобильный завод имени Ленинского комсомола). За годы послевоенных пятилеток вступили в строй Ульяновский (УАЗ) и Минский (МАЗ) автомобильные заводы, Павловский (ПАЗ), Ликинский (ЛиАЗ) и Курганский (КАвЗ) автобусные заводы. В 70-х годах прошлого века были пущены в строй гиганты российского автомобилестроения Волжский (ВАЗ) и Камский (КамАЗ) автомобильные заводы. С каждым годом в мире и в нашей стране растет производство автомобилей. Но одновременно с ростом их числа увеличивается загрязнение окружающей среды выхлопными, отработавшими газами (ОГ) и существенно возрастает шум, производимый ими. Токсичность отработавших газов, выбрасываемых в атмосферу при работе карбюраторных двигателей, обусловливается главным образом содержанием окиси углерода (СО), окислов азота (NОx) и соединениями свинца (Рb), а дизелей — содержанием окислов азота и сажи (С). На автомобильных заводах для снижения токсичности отработавших газов разрабатывают новые модели двигателей и мероприятия по совершенствованию рабочего процесса в двигателе, выбору оптимальных режимов его работы и оптимизации параметров систем питания и зажигания. Значительное уменьшение токсичности ОГ может быть достигнуто также нейтрализацией токсичных веществ, 3 при помощи специальных каталитических нейтрализаторов, устанавливаемых в системах выпуска отработавших газов автомобилей. Известно, что дизель на 25—30% экономичнее карбюраторного двигателя, для производства дизельного топлива требуется примерно в 2,5 раза меньше затрат, чем для производства бензина, и срок службы современного дизеля примерно в 1,5 раза выше карбюраторного двигателя. Намечается расширение производства автомобилей, работающих на сжатом и сжиженном газах. Перевод автомобилей с жидкого на газообразное топливо экономически оправдан, так как стоимость газового топлива примерно в 2 раза меньше стоимости бензина. По сравнению с карбюраторными двигателями продукты сгорания двигателей, работающих на газе, содержат значительно меньше токсичных веществ. Сильный шум при движении автотранспортных средств возникает в результате выброса в атмосферу отработавших газов и взаимодействия шин с дорогой. Поэтому основными направлениями работ по снижению уровня шума, создаваемого автотранспортными средствами, являются совершенствование конструкции глушителей и шин. В общем балансе шума, создаваемого автомобилями, значительная роль принадлежит несущей системе (кузову или раме), а также элементам подвески. Шум от несущей системы возникает в результате ее вибрации при движении автомобиля и работе двигателя. Для снижения шума внутренние поверхности и основание (пол) кузова легкового автомобиля покрывают вибропоглощающими материалами. Вибрацию несущей системы, возникающую от толчков при движении по неровностям дороги снижают, улучшая характеристики подвесок, устанавливая в них пневматические упругие элементы и сайлент-блоки. Автомобильные заводы постоянно работают над совершенствованием конструкции современных эксплуатационные качества, автомобилей и автопоездов. производительность, Повышают приспособленность их к использованию прицепов и полуприцепов, уменьшают расход топлива и смазочных материалов. К основным направлениям развития конструкций легковых автомобилей следует отнести переход в 80-х годах прошлого столетия на выпуск 4 переднеприводных автомобилей с уменьшенной массой (за счет более компактной компоновки, применения пластмасс, более тонкого проката и проката из сплавов на основе алюминия). Уменьшение массы переднеприводных автомобилей по сравнению с автомобилями классической компоновки достигает до 120 – 150 кг, что позволяет снизить расход топлива на 10—15%. Совершенствуется и структура автомобильного парка, увеличивается выпуск специализированных автомобилей, прицепов и полуприцепов. Однако все эти усовершенствования смогут быть в полной мере реализованы только при условии грамотной эксплуатации автотранспортных средств. А грамотная эксплуатация автотранспортных средств всецело зависит от качества работы инженеров-автомобилистов, их умения организовать качественное обслуживание, ремонт и хранение подвижного состава, а также умения эффективной организации перевозочного процесса. Общие сведения об устройстве автомобиля Понятие «автомобиль» включает в себя легковой, грузовой автомобиль и автобус. Несмотря на ряд принципиальных конструктивных различий, между ними имеется много общего: двигатель внутреннего сгорания, несущая система с подвеской и шинами, органы управления, тормозная система. На автомобильных заводах конечным продуктом производства могут быть как автомобили в сборе, так и отдельные их составные части (двигатели, задние мосты, топливная аппаратура и т. п.), включающие в себя большое число деталей, узлов, механизмов и систем. Деталь — это неразделимый элемент, выполненный из целой заготовки (куска материала). Деталями являются, например, болты, шестерни, валы и т. д. Детали, с которых начинается сборка узлов, механизмов или агрегатов, называются базовыми (например, блок цилиндров). Простой узел — это несколько деталей, соединенных между собой с помощью резьбовых, заклепочных, сварных и других соединений (например, шестерня, установленная на валу с помощью шпонки). В автомобилях много сложных узлов, состоящих из нескольких 5 простых, сборка которых осуществляется также посредством указанных выше соединений (например, поршень в сборе с кольцами, соединенный пальцем с шатуном в сборе). М е х а н и з м — это подвижно связанные между собой детали или узлы, совершающие под действием приложенных к ним сил определенные, заранее заданные движения (например, кривошипно-шатунный механизм, в котором поршень, соединенный с шатуном и коленчатым валом, совершает возвратнопоступательное движение). Агрегат — это несколько механизмов или сложных узлов, объединенных различными соединениями в одно целое с базовой деталью [например, коробка передач, состоящая из корпуса (базовая деталь), с установленными в нем валами, зубчатыми колесами, подшипниками и т. д.]. Система — это ряд узлов, механизмов, взаимодействующих между собой и выполняющих определенные функции в процессе работы (например, системы зажигания, охлаждения, питания и т. п.). Все механизмы, агрегаты и системы, входящие в автомобиль, условно можно разбить на три основные части: двигатель, шасси и кузов. Двигатель является источником механической энергии, необходимой для движения автомобиля. Наибольшее распространение получили двигатели внутреннего сгорания. 6 на автомобилях Шасси объединяет все агрегаты и механизмы автомобиля, предназначенные для передачи усилия от двигателя к ведущим колесам, для управления автомобилем и его передвижения. Шасси состоит из трансмиссии, несущей системы и органов управления. а) б) Рис. 1. Общее устройство автомобиля: а — грузового; б — легкового Т р а н с м и с с и я состоит из механизмов, которые преобразуют и передают крутящий момент, подводимый от двигателя 1 к ведущим колесам. В трансмиссию входят сцепление 2, коробка передач 3, карданная передача 4 и ведущий мост 5, объединяющий главную передачу, дифференциал и полуоси. Крутящий момент от главной передачи через дифференциал передается к 7 ведущим колесам при помощи полуосей. Современные автомобили могут иметь один - два или несколько ведущих мостов. Несущая с и с т е м а грузовых автомобилей состоит из рамы 6, к которой крепится передний мост 1 1 с амортизаторами 10 и установленными на нем управляемыми колесами 9, задний ведущий мост 5 с подвеской 7 и колесами 5. О р г а н ы у п р а в л е н и я включают рулевое управление 12, служащее для изменения положения передних колес относительно рамы или кузова, что позволяет менять направление движения автомобиля, и тормозную систему, которая обеспечивает уменьшение скорости движения, быструю остановку автомобиля, а также удержание его на месте. Кузов предназначен для размещения в нем полезного груза и людей. Грузовые автомобили обычно имеют грузовую платформу для груза и кабину для водителя и пассажиров. Легковые автомобили и автобусы имеют кузова, внутри которого размещен салон для водителя и пассажиров, багажное отделение и моторный отсек. Роль рамы в несущей системе легковых автомобилей и автобусов выполняет кузов 13 (рис. 1, б). Устройство большинства автомобилей выполнено по рассмотренной выше схеме. Однако применяют и другие схемы расположения двигателя, шасси и кузова. Например, для повышения проходимости автомобилей делают ведущими одновременно задние и передние колеса. В трансмиссию таких автомобилей вводят дополнительные механизмы - раздаточную коробку и межосевой дифференциал, которые распределяют крутящий момент между ведущими мостами. Для повышения пассажировместимости и комфортабельности городских автобусов применяют кузов вагонного типа с задним расположением двигателя. С этой же целью на современных легковых автомобилях устанавливают кузова с увеличенной поверхностью остекления и с расположением двигателя спереди поперек продольной оси автомобиля, что позволяет увеличить площадь пассажирского салона. Передача усилий от двигателя осуществляется на передние 8 ведущие колеса через приводные карданные валы. При этом двигатель, сцепление, коробка передач и главная передача монтируются как единый силовой агрегат. При такой компоновочной схеме не требуется туннель (короб) для карданной передачи в салоне автомобиля, поэтому кузов становится просторнее и легче. Кроме того, отсутствие карданного вала, передающего момент от двигателя к задним колесам, снижает металлоемкость конструкции и позволяет ниже опустить пол кузова, т. е. получить более низкое расположение центра тяжести автомобиля, что обеспечивает его лучшую продольную и поперечную устойчивость при движении. Классификация подвижного состава автомобильного транспорта Подвижной состав автомобильного транспорта разделяется на грузовой, пассажирский и специальный (рис. 2). Подвижной состав автомобильного транспорта Грузовой Пассажирский Специальный Прицепной состав Рис. 2. Примерная схема классификации подвижного состава автомобильного транспорта К грузовому подвижному составу относятся грузовые автомобили, автомобили-тягачи, прицепы и полуприцепы для перевозки грузов различных видов. К пассажирскому подвижному составу относятся автобусы, легковые автомобили, пассажирские прицепы и полуприцепы. К специальному подвижному составу относятся автомобили, прицепы, полуприцепы, предназначенные для выполнения различных, преимущественно специализированных работ и имеющие соответствующее оборудование или специальные кузова (поливомоечные, автомастерские, автокраны, пожарные и др.). 9 Грузовой подвижной состав. Основной частью грузового подвижного состава являются грузовые автомобили, которые можно классифицировать следующим образом (рис. 3). Грузовые автомобили Рис. 3. Классификация грузовых автомобилей По назначению их разделяют на автомобили общего назначения и специализированные. А в т о м о б и л и о б щ е г о н а з н а ч е н и я имеют кузова в виде платформы с бортами и применяются для перевозки грузов всех видов, кроме жидкости (без тары). Специализированные автомобили оборудованы кузовами, приспособленными для перевозки грузов определенного вида. Это автомобили с саморазгружающимися кузовами (самосвалы), автомобили-цистерны для цемента, нефтепродуктов, молока, автомобили с кузовами для перевозки животных и т. д. По проходимости, т. е. по степени приспособления к работе в тех или иных дорожных условиях, различают автомобили дорожной (обычной), повышенной и высокой проходимости. Автомобил и дорожной ( о б ы ч н о й ) п р о х о д и мости используют главным образом на дорогах с усовершенствованным (асфальтобетонным) покрытием. Автомобили повышенной проходимости и а в т о м о б и л и высокой проходимости предназначены в основном для работы в тяжелых дорожных условиях и по бездорожью. Наиболее распространенными 10 являются автомобили дорожной проходимости. У автомобилей число ведущих колес характеризуется колесной формулой. Например, 4 × 2 означает, что общее число колес 4, из них ведущих - 2. При колесной формуле 6 × 4 - общее число колес - 6, из них ведущих - 4. При этом спаренные колеса, устанавливаемые с каждой стороны автомобиля на задней и средней осях, считаются как одно колесо. По приспособленности к климатическим условиям автомобили делят для эксплуатации в условиях умеренного, холодного (северного) и жаркого (тропического) климата. Для умеренного климата выпускают автомобили массового спроса в серийном исполнении. На их базе создают автомобили в северном и тропическом исполнениях. По характеру использования различают одиночные автомобили и автомобили-тягачи для буксирования прицепов и полуприцепов. Одиночные автомобили используют без прицепов и полуприцепов. Автомобиль-тягач или грузовой автомобиль с одним или несколькими прицепами образует автопоезд. Применение автопоездов позволяет увеличить производительность подвижного состава и снизить себестоимость перевозок. Автомобильные поезда по типу соединения тягача с прицепными звеньями разделяют на прицепные, седельные и роспуски. Прицепные автопоезда состоят из автомобиля, оборудованного бортовой платформой или специальным кузовом, и одного или нескольких прицепов. В качестве тягачей в прицепных автопоездах используются грузовые автомобили дорожной, повышенной и высокой проходимости. Седельные автопоезда состоят из седельного автомобиля-тягача и полуприцепа. Автопоезда-роспуски состоят из автомобиля-тягача и прицепа-роспуска, оборудованного опорными балками (кониками) для крепления длинномерных грузов (труб, сортового проката, леса и др.). 11 Принципиальное различие между прицепами и полуприцепами состоит в том, что прицепы соединяются с автомобилями-тягачами тягово-сцепным устройством, а полуприцепы - опорным седельно-сцепным устройством. Прицепы и полуприцепы различают по назначению (типу кузова) и числу осей (грузоподъемности), а также по приводу осей. По назначению они могут быть общего назначения и специализированные. Прицепы и полуприцепы общего назначения используются для перевозки грузов всех видов, кроме жидких (без тары). Специализированные (панелевозы, контейнеровозы и др.) - для перевозки грузов определенного вида. По числу осей прицепы и полуприцепы различаются на одно-, двух- и многоосные. Рис. 4. Прицепной подвижной состав Широкое распространение получили одноосные и двухосные прицепы и полуприцепы общего назначения (рис. 4, а, б, в) с кузовами в виде платформ, используемые для перевозки различных тарных и сыпучих грузов, а также полуприцепы с закрытым кузовом типа фургон для перевозки промышленных и продовольственных грузов в том числе, требующих защиты от воздействия 12 атмосферных осадков. Значительная часть таких прицепов и полуприцепов выпускается для сельского хозяйства. Их специализированные кузова приспособлены для перевозки скота, птицы, кормов и т. д. Многоосные низкорамные прицепы большой габаритной длины (рис. 4, г) используются для транспортировки тяжелых неделимых грузов, а прицепыроспуски (рис. 4, д) — для перевозки длинномерных строительных грузов. По приводу осей прицепы и полуприцепы различаются с активным приводом и без активного привода. Наибольшей проходимостью и управляемостью обладают прицепы и полуприцепы с активным приводом, т. е. с ведущими осями (колесами), которые приводятся в действие от двигателя автомобиля-тягача или автономного двигателя, установленного на прицепе. Активный привод осей прицепа может быть механическим, гидравлическим, электрическим или смешанным. Тип привода выбирается в зависимости от состава автопоезда (прицепной, седельный), его длины и районов применения. Прицепы и полуприцепы, у которых отсутствует активный привод к осям, называются прицепами и полуприцепами без активного привода. Эти прицепы не имеют ведущих колес. Все прицепы и полуприцепы независимо от привода должны иметь колесные тормозные системы с гидравлическим, пневматическим или комбинированным приводом. Тормозные механизмы прицепных звеньев должны срабатывать одновременно с тормозами автомобиля-тягача или самостоятельно в случае отрыва прицепа. Одним из важных условий эффективного использования автопоездов является взаимосцепляемость - это возможность сцепки автомобиля-тягача с теми или иными типами прицепных звеньев (прицепами и полуприцепами). Каждой модели базового грузового автомобиля классификационный индекс, состоящий из четырех цифр. 13 присваивается Первая цифра классификационного индекса означает класс грузового автомобиля по полной массе (см. табл. 1). Таблица 1. Классификация грузовых автомобилей по полной массе. Полная масса, т Класс до 1,2 1,2  2 28 8 ÷ 14 14  20 20 ÷ 40 1 2 3 4 5 6 свыше 40 7 Вторая цифра классификации означает вид автомобиля (Табл. 2). Таблица 2. Классификация автомобилей по виду. Вид автомобиля легковой автобус бортовой тягач самосвал цистерна фургон резерв (пока не используется) специальный Вторая цифра классификационного индекса 1 2 3 4 5 6 7 8 9 14 Третья и четвертая цифры классификационного индекса означают номер модели автомобиля (от 01 до 99). Пятая цифра классификационного индекса означает порядковый номер модификации. Перед цифровым индексом ставится буквенное обозначение заводаизготовителя. Пример: маркировка ЗИЛ-4331 означает, что этот автомобиль изготовлен на заводе имени Лихачева, полной массой от 8 до 14 т, бортовой с грузовой платформой, 31 — номер базовой модели. Система обозначений прицепного состава также состоит из четырехзначного числа. При этом каждому виду (модели) прицепа и полуприцепа даются строгоопределенные первые индексы (две первые цифры из четырех). Например: Легковой прицеп……… 81 (полуприцеп 91) Грузовой прицеп……… 83 (полуприцеп 93) Самосвальный прицеп… 85 (полуприцеп 95) Фургон... ………………… 87 (полуприцеп 97) 15 Третья и четвертая цифры (второй двузначный индекс) присваиваются в зависимости от полной массы прицепов и полуприцепов, которая соответствует определенной группе (см. табл. 3.) Таблица 3 Классификация автомобильных прицепов Полная масса, т Группа Второй двузначный индекс до 4 4 ÷ 10 1 2 01 ÷ 24 10 ÷ 16 16 ÷ 24 3 25 ÷ 49 50 ÷ 69 4 свыше 24 5 70 ÷ 84 85 ÷ 99 Перед цифровым индексом ставится буквенное обозначение завода-изготовителя. Пример: изготовлен маркировка Челябинским ЧМЗАП-8390 означает, машиностроительным что заводом это прицеп автомобильных прицепов, бортовой, полной массой свыше 24 т. Пример: маркировка ОдАЗ-9771 означает, что это полуприцеп изготовлен Одесским автосборочным заводом, фургон, полной массой в пределах от 16 до 24 т (полная масса полуприцепа ОдАЗ-9771 равна 17,5 т). Пассажирский подвижной состав. К пассажирскому подвижному составу относятся легковые автомобили и автобусы. Автомобили, вмещающие не более восьми человек, включая водителя, называются легковыми, а вмещающие более восьми человек автобусами. Легковые автомобили выпускаются двух видов: дорожной и повышенной проходимости. Автомобили повышенной проходимости используются в основном для сельского хозяйства. Они могут создаваться как на базе легковых автомобилей дорожной проходимости в результате увеличения числа ведущих колес, так и в результате создания оригинальных конструкций, например для геологоразведочных работ, и т. д. Наибольшее распространение получила классификация легковых автомобилей по массе неснаряженного автомобиля и рабочему объему дви16 гателя (табл. 4). В представленной классификации к первым трем классам относятся автомобили семейств ЗАЗ, ВАЗ, «Москвич» и ГАЗ с приводом на задние колеса (ВАЗ-2104, -2106, -2107; «Москвич-2140», Иж-2126; ГАЗ-3102, -3110 «Волга» и др.), а также переднеприводные автомобили ЗАЗ-1102 «Таврия», ВАЗ-2108, -21099 «Спутник», АЗЛК-2141 «Москвич». В обозначениях базовых моделей легковых автомобилей первые две цифры пятизначного числа означают индекс автомобиля (Например: 11, 21, 31, 41) в зависимости от рабочего объема двигателя. Таблица 4. Классификация легковых автомобилей в зависимости от рабочего объема двигателя Класс автомобиля 1. Особо малый Предельные значения Груп- Инмассы снаряженного па декс рабочего объема двигателя, (литры) автомобиля, (килограммы) 1 До 0,849 До 649 11 2 0,850 ÷ 1,099 650 ÷ 799 1 2. Малый 3. Средний 4. Большой 5. Высший 1 2 Назначение (сфера использования) автомобиля Индивидуальный То же Индивидуальный 21 1,100 ÷ 1,799 800 ÷ 1149 Индивидуальный и служебный 3 1 2 То же 31 1 2 41 - 41 Служебный - такси 1,800 ÷ 3,499 1150 ÷ 1499 3,500 ÷ 4,999 1500 ÷ 1900 Служебный Более 5,0 Не регламентированы То же Индивидуальный и служебный Не регламентированы Масса снаряженного автомобиля — это - масса автомобиля, заправленного топливом, всеми техническими жидкостями, с запасным колесом и инструментом. Третья и четвертая цифры означают номер модели легкового автомобиля. Пятая цифра означает номер модификации легкового автомобиля. Буквы перед цифрами означают название завода-изготовителя. 17 Пример: ВАЗ-21081, означает, что автомобиль изготовлен Волжским автомобильным заводом. Это автомобиль малого класса (см. Табл. 4), с рабочим объ ем ом двига тел я 1,11,799 ли тра, м асса снаряженного автомобиля о т 80 0 до 114 9 кг , 08 - номер модели, 1 – номер модификации. По общей компоновке легковые автомобили разделяются на автомобили, сделанные по классической, заднеприводной и переднеприводной схемам. При классической компоновке автомобиля его двигатель расположен спереди, а ведущими являются задние колеса. Отечественные автомобили ВАЗ-2104, 2105, 2106, 2107, «Жигули» и «Москвич-2140» имеют классическую схему компоновки с передним расположением 18 двигателя, от которого крутящий момент передается на задние ведущие колеса. Преимущества классической компоновки: - Отработанные в течение многих десятилетий технологии изготовления; - Простота изготовления (не нужны шарниры равных угловых скоростей и пр.); - При подъеме в гору нагружаются ведущие задние колеса; Недостатки классической компоновки: - Повышенный (по сравнению с передним приводом) расход топлива, поскольку тяговая сила направлена вдоль продольной оси автомобиля; - Повышенный (по сравнению с передним приводом) вес автомобиля на 150÷120 кГ. - Ведущие колеса не достаточно нагружены, поэтому склонны к пробуксовке и заносу; - Необходим тоннель для карданной передачи через весь салон автомобиля, это уменьшает полезный объем салона; Заднеприводная схема компоновки характерна тем, что двигатель расположен сзади и задние колеса являются ведущими. Такую схему компоновки имели автомобили ЗАЗ-967 Запорожского автомобильного завода «Коммунар» и др. 19 Преимущества заднеприводной компоновки: - Повышенная нагрузка на ведущие задние колеса; - Нет необходимости делать тоннель в полу автомобиля для карданной передачи, поэтому салон имеет несколько больший объем; - При подъеме в гору дополнительно догружаются ведущие задние колеса; Недостатки заднеприводной компоновки: - Повышенный (по сравнению с передним приводом) расход топлива, поскольку тяговая сила направлена вдоль продольной оси автомобиля; - Двигатель и агрегаты трансмиссии работают в пыли, идет их повышенный износ; П р и переднеприводной компоновке автомобиля, его двигатель располагается спереди, передние колеса являются ведущими и управляемыми. Переднеприводными легковыми автомобилями являются ВАЗ-2109, ЗАЗ-1102 «Таврия», ВАЗ-2110, -2112, -2115 и др. Они имеют поперечное расположение двигателя. 20 Преимущества переднеприводной компоновки: - Есть возможность поперечного расположения двигателя, что позволяет добиться компактного размещения силового агрегата, экономит объем и снижает (по сравнению с классической компоновкой) вес автомобиля на 120150 кГ; - Сила тяги на ведущих передних колесах всегда направлена в сторону их движения (в итоге пониженный [по сравнению с классической компоновкой] расход топлива и улучшенные показатели управляемости и устойчивости); - Нет необходимости делать тоннель в полу автомобиля для карданной передачи, поэтому салон имеет несколько больший объем; - Повышенная нагрузка на передние ведущие колеса. Недостатки переднеприводной компоновки: - При движении автомобиля в гору его ведущие колеса разгружаются, поэтому склонны к пробуксовке и заносу; - Колеса задней оси переднеприводного автомобиля мало нагружены, поэтому при торможении они склонны к блокированию и заносу. Полноприводные легковые автомобили. Подавляющее большинство полноприводных легковых автомобилей имеют колесную формулу 4 х 4 (см. рисунок). Схемы трансмиссий таких автомобилей весьма разнообразны, в зависимости от выполняемых ими функций. 21 а) Полноприводные автомобили с раздаточной коробкой и блокируемыми межосевым и межколесным дифференциалами, обеспечивают высокую проходимость и большую силу тяги на колесах. Такая схема трансмиссии обеспечивает наряду с высокой проходимостью, хорошую устойчивость и управляемость (и в первую очередь на дороге с плохим сцеплением). б) Полноприводные автомобили имеющие трансмиссию с межосевым дифференциалом обеспечивают хорошую устойчивость и управляемость (и в первую очередь на дороге с плохим сцеплением). Это обеспечивается за счет того, что схема трансмиссии позволяет равномерно распределять тяговую силу между ведущими колесами передней и задней оси. Она в меньшей мере пригодна для повышения проходимости, хотя и несколько повышает её. Такие схемы трансмиссии характерны для автомобилей Тойота – Камри 4WD FullTime, и многих других. 22 в) Полноприводные автомобили без межосевого дифференциала обеспечивают несколько режимов работы трансмиссии (2-WD; 4-WD; Lock). 1) В режиме 2-WD электромагнитная муфта в корпусе главой передачи задней оси не блокируется, и автомобиль движется с приводом только на передние колеса. При этом он становится переднеприводным; 2) В режиме 4-WD электромагнитная муфта в корпусе главой передачи задней оси блокируется только когда частота вращения передних колес станет на 10% больше, чем задних. При этом обеспечивается хорошая устойчивость и управляемость (на дороге с плохим сцеплением). В этом режиме схема трансмиссии позволяет равномерно распределять тяговую силу между ведущими колесами передней и задней оси, и мало пригодна для повышения проходимости. Такие схемы трансмиссии характерны для автомобилей Ниссан – Х-Трейл, Хонда C-RV и многих других; 3) В режиме Lock электромагнитная муфта в корпусе главой передачи задней оси жестко блокируется. При этом обеспечивается жесткая кинематическая связь между передней и задней осями. В этом режиме схема трансмиссии повышает проходимость автомобиля. В этом режиме запрещается движение по дорогам с твердым покрытием, поскольку это приводит к повышенному расходу топлива, износу шин и износу деталей трансмиссии. Такой режим работы трансмиссии характерен для автомобилей Ниссан – Х-Трейл и других. 23 Автобусы создаются на основе агрегатов базовых грузовых автомобилей серийного производства. Однако в конструкциях автобусных шасси применяют специальные автобусные агрегаты - П-образные задние мосты, гидромеханические коробки передач с горизонтальной компоновкой, независимые подвески колес и т. д. Широкое распространение получили также микроавтобусы, выпускаемые на базе легковых автомобилей. Общими признаками классификации автобусов являются их общая компоновка и особенности устройства кузова. Общая компоновка автобусов определяется их назначением, формой кузова, пассажировместимостью, числом осей, колесной формулой и расположением двигателя. По н а з н а ч е н и ю автобусы разделяются на городские (внутригородские и пригородные), местного сообщения (для сельских перевозок), междугородные и туристские. По форме к у з о в а (наличию капота) автобусы разделяются на вагонного типа, капотные и короткокапотные (рис. 5, а, б). Рис. 5. Классификация автобусов по общим признакам: а— вагонного типа: 1, 2 - одиночные; 3 - сочленённый с прицепным звеном; б — капотные (4) и короткокапотные (5-7); в — этажные: 8 - 1 1 / 4 - этажные; 9 - полутораэтажные; 10 -двухэтажные; г — открытые: 11 - без крыши; 12 - с крышей. Автобусы вагонного типа создаются путем увеличения длины кузова. Чтобы обеспечить маневренность такого автобуса, кузов его делают из двух или трех 24 сочлененных (шарнирносоединяемых) между собой звеньев. Капотные и короткокапотные автобусы создаются на базе шасси грузовых автомобилей малой и средней грузоподъемности с классической схемой компоновки агрегатов. По пассажировместимости автобусы разделяются на пять классов в зависимости от их габаритной длины в метрах (см. таблицу 5). Таблица 5. Классификация автобусов Класс автобуса особо малый малый средний большой особо большой 2 3 4 5 6 до 5,0 6,0 ÷ 7,5 8 ÷ 9,5 10,5 ÷ 12 16,5 ÷ 24 Индекс класса Длина автобуса, м В последний класс входят двух- и трехзвенные (сочлененные) автобусы. По ч и с л у о с е й автобусы могут быть двух, трех и четырехосными. По к о л е с н о й формуле - полноприводные (со всеми ведущими колесами) 4х4,6х6 и неполноприводные 4х2,6х4 и 8х4. П о р а с п о л о ж е н и ю д в и г а т е л я компоновочные схемы автобусов разделяются с передним или задним расположением двигателя, а иногда и с двигателем с противолежащими цилиндрами, расположенным между лонжеронами рамы под полом кузова. По особенностям устройства кузова автобусы различаются по числу этажей и герметизации кузова. По числу этажей автобусы могут быть одноэтажные 1 ÷ 7 (рис. 5, а, б), 11/4-этажные 8 (рис. 5, в), когда над частью кузова приподняты крыша и окна, полутораэтажные 9, когда в задней части кузова имеется надстройка в виде этажа с низким потолком и высотой прохода 1700÷1800 мм и двухэтажные - 10. В отечественном автобусостроении применяются в основном одноэтажные автобусы, обеспечивающие наилучшую планировку мест в салоне кузова с необходимой комфортабельностью для пассажиров. По герметизации кузова автобусы разделяют на закрытые и открытые. 25 Наибольшее распространение получили закрытые кузова. При наличии установки для кондиционирования воздуха окна полностью герметизируют. В остальных случаях закрытые кузова имеют открывающиеся окна. Открытые кузова 11 и 12 применяются на автобусах (рис. 5, г), используемых в южных районах. Они могут быть без крыши или с крышей, но, как правило, со съемным тентом. Каждой новой модели автобуса присваивается четырехзначный индекс. Первая цифра индекса означает класс в зависимости от его длины (см. табл.5) Вторая цифра - его вид, третья и четвертая - номер модели. Буквы перед цифрами означают название завода-изготовителя: Пример: маркировка ЛиАЗ-5256 информирует: Цифра 2 – говорит о том, что это автобус. Изготовлен на Ликинском автобусном заводе. Индекс 5 показывает, что автобус имеет длину, в пределах 10,5 ÷ 12 м. а цифры 56 указывают на номер базовой модели. (Реальная длина автобуса ЛиАЗ-5256 составляет 11,4 м.). 26 Специальный подвижной состав. Специальные автомобили создаются на базе шасси грузовых, легковых автомобилей и автобусов в результате установки на них специального оборудования или в результате изменения конструкций самих автомобилей. Специальные автомобили выполняют различные, строго определенные функции. Так, например, специальные автомобили на шасси грузовых — это автобетономешалки, автовышки, автокомпрессоры, пожарные автомобили и др. На базе грузовых автомобилей выпускаются также автомобили-механизмы для коммунального хозяйства, к которым относятся поливомоечные, автомобили-мусоровозы, автомобили-пескоразбрасыватели, автомобили- снегопогрузчики и др. Специальные автомобили на базе легковых автомобилей создаются как автомобили скорой медицинской помощи, автомобили-лаборатории ГАИ, милицейские и др. Специальные автомобили на базе автобусов используются для создания подвижных телевизионных станций, фото- и кинолабораторий, санитарноветеринарных автомобилей и др. К специальным автомобилям, имеющим оригинальную конструкцию и выполняемым по особым требованиям, можно отнести гоночные автомобили различных типов. Жизненный цикл автомобиля составляют: Процесс его изготовления на заводе-изготовителе; Обкатка; Эксплуатационный период {с выполнением рабочих процессов перевозки грузов (людей), технического обслуживания (ТО), ремонта, хранения}; Утилизация. Изменение технического состояния автотранспортных средств в условиях эксплуатации происходит под воздействием целого ряда факторов. Изменение технического состояния АТС зависит от: - Качества изготовления АТС на заводе-изготовителе; - Природно-климатических условий эксплуатации АТС; - Дорожных условий; - Качества и своевременности технического обслуживания; 27 - Качества и своевременности ремонта; - Качества используемых эксплуатационных материалов; - Качества хранения АТС; - Вида перевозимого груза; - Условий движения (в городе, за городом …); - Квалификации водителя. Рассмотрим процесс изменения зазора между зубьями шестерни в эксплуатации АТС, который можно разделить на четыре периода: I. Процесс изготовления и сборки деталей на заводе-изготовителе; Качество изготовления и сборки деталей зависит от: 1.1. Качества материала деталей; 1.2. Качества их изготовления и термообработки; 1.3. Качества оборудования и технологий; 1.4. Качество сборки деталей в узле, механизме, агрегате. В процессе изготовления и сборки между деталями устанавливают начальный зазор – Δн. II. Процесс обкатки (приработки, притирки деталей): Качество обкатки зависит от: 2.1. Качества эксплуатационных материалов (смазки, масла и т.п.); 2.2. Режимов работы деталей в процессе обкатки (передаваемой мощности, моментов, частот вращения и т.п.) 28 2.3. Применяемых фрикционных присадок к маслам и смазкам. В процессе обкатки величина начального зазора – Δн между деталями быстро увеличивается до рабочего значения (показано пунктиром). III. Процесс работы деталей в агрегате (механизме): Качество нормальной работы (интенсивность увеличения зазора Δ) деталей в агрегате зависит от: 3.1. Качества эксплуатационных материалов (смазки, масла и т.п.); 3.2. Периодичности смазочных работ; 3.3. Регулировочных работ (регулировка зазоров, ходов и пр.); 3.4. Крепежных работ (протяжка резьбовых соединений); 3.5. Своевременности и качества диагностических работ; 3.6. Режимов работы деталей в процессе работы (передаваемой мощности, моментов, частот вращения, температуры деталей и т.п.) Пункты 3.2.  3.5. составляют процесс технического обслуживания. В процессе работы величина зазора Δ между деталями монотонно увеличивается до своего предельного значения, при котором эксплуатация агрегата становится либо невозможной, либо не эффективной. Такое состояние называется отказом (показано пунктиром). IV. Отказ агрегата (узла, механизма, детали): Наступление состояния отказа может быть постепенным или мгновенным (например, излом зубьев). После наступления отказа агрегат восстанавливают, выполняя следующие операции: 4.1. Разборочно-сборочные работы; 4.2. Дефектовочные работы; 4.3. Замена или ремонт детали; 4.2. Смазочные и заправочные работы; 4.3. Регулировочные работы (регулировка зазоров, ходов и пр.); 4.4. Крепежные работы (протяжка резьбовых соединений); 4.5. Контрольно-диагностические работы. 29 Пункты 4.1.  4.5. составляют процесс ремонта агрегата. Параметры, характеризующие процесс эксплуатации автомобиля. Процесс эксплуатации автомобиля характеризуется рядом параметров: 1. Работа, совершенная автомобилем А: А=FS, [Дж] где F – сила тяги на колесах автомобиля [H]; S – путь [м], (расстояние) на котором действовала сила F. 2. Транспортная работа, выполненная автомобилем Ат: Ат=МS, [ткм] где М – масса груза, перевезенная автомобилем [т]; S – путь [км], (расстояние) на которое перевезена масса груза М. 3. Мощность N, которую развивает автомобиль: N=FV, [Вт] где F – сила тяги на колесах автомобиля [H]; V – скорость [м/с], с которой двигался автомобиль. 4. Скорость V, которую развивает автомобиль: V = (nк2rк)/60, [м/с] где nк – скорость вращения колес автомобиля [об/мин]; rк – радиус колеса автомобиля [м]. 5. Угловая частота к вращения колес автомобиля: к = (2 nк)/60, [рад/с] 6. Часовой расход топлива Gт: Gт = Qт/t, [кг/ч] где Q – объем израсходованного автомобилем топлива [м3]; t – время [час], в течение которого израсходован объем топлива Q; т – плотность топлива [кГ/м3]. 30 7. Путевой расход топлива Qs: Qs = (Q100)/S, [л/100км] где Q – объем израсходованного автомобилем топлива [л]; S – путь [км], пройденный автомобилем. 8. Передаточное число агрегата i показывает «золотое» правило механики – «Выигрываем в силе – проигрываем в скорости. Выигрываем в скорости – проигрываем в силе». Определим передаточное число i2 на примере работы коробки перемены передач в режиме изменения крутящего момента на второй передаче: i2 = i12 i34 = Z2 Z4  , Z1 Z 3 где i12 = Z2 , передаточное число пары шестерен Z1Z2, Z1 i34 = Z4 , передаточное число пары шестерен Z3Z3, Z3 Z1 – число зубьев на шестерне Z1; Z2 – число зубьев на шестерне Z2; Z3 – число зубьев на шестерне Z3; Z4 – число зубьев на шестерне Z4. Для иллюстрации «золотого» правила механики определим крутящий момент Мпр на промежуточном валу КПП, если известен момент Мвх=400[Нм] на входном валу КПП и числа зубьев e шестерен Z1=10 и Z2=20. Мпр = Мвх  i12=400 31 20 =800 [Нм] 10 Теперь определим скорость вращения nпв промежуточного вала КПП, если его входной вал вращается со скоростью nвх = 100 об/мин. nпв = nвх / i12=100 20 =50 [об/мин] 10 Обратите внимание на то, что скорость вращения промежуточного вала снизилась в i12 раз, а крутящий момент на этом валу возрос в те же i12 раз. Во сколько раз выиграли в силе (возрос момент Мпр), во столько же раз проиграли в скорости (снизилась nпв). Контрольные вопросы: 1. Расскажите о развитии автомобилестроения в России; 2. Дайте определение понятию «деталь» (приведите примеры); 3. Дайте определение понятию «простой узел» (приведите примеры); 2. Дайте определение понятию «механизм» (приведите примеры); 3. Дайте определение понятию «агрегат» (приведите примеры); 4. Дайте определение понятию «система» (приведите примеры); 5. Дайте определение понятию «несущая система» (приведите примеры); 6. Дайте определение понятию «трансмиссия автомобиля» (приведите функциональную схему трансмиссии автомобиля); 7. Дайте определение понятию «шасси автомобиля» (приведите схему); 8. Из каких основных агрегатов и систем состоит автомобиль? 9. Что обозначает колесная формула автомобиля (приведите примеры); 10.По каким основным признакам классифицируют грузовые каким основным признакам классифицируют легковые автомобили? 11.По автомобили? 12.Как различаются легковые автомобили по общей компоновке (приведите примеры); 13. По каким основным признакам классифицируют автобусы (приведите примеры); 14.По каким основным признакам классифицируют автоприцепы? 15.В чем заключается отличие между прицепом и полуприцепом? 32 16.Приведите примеры автомобилей специализированного подвижного состава; 17.Расшифруйте пример обозначения (индексации) легкового автомобиля, грузового автомобиля, автобуса, автоприцепа? 18.Перечислите преимущества и недостатки автомобиля, имеющего переднеприводную компоновку; 19.Перечислите преимущества и недостатки автомобиля, имеющего классическую компоновку; 20.Перечислите преимущества и недостатки автомобиля, имеющего заднеприводную компоновку; 21.Компоновочные схемы полноприводных автомобилей. Их преимущества и недостатки; 22.Перечислите и поясните составляющие жизненного цикла автомобиля; 23.Нарисуйте график процесса износа деталей автомобиля и поясните его; 24. От чего зависит качество процесса изготовления и сборки деталей на заводе-изготовителе; 25. От чего зависит качество процесса обкатки (приработки, притирки деталей); 26. От чего зависит качество нормальной работы деталей автомобиля в процессе его эксплуатации (интенсивность увеличения зазоров Δ); 27. Какое состояние узла, агрегата, автомобиля называют отказом; 28. Какие виды работ выполняют в процессе технического обслуживания автомобилей; 29. Какие виды работ выполняют в процессе ремонта автомобилей; 30. Сформулируйте «золотое» правило механики и поясните его на примере определения передаточного числа агрегата; 31. Как определить работу А, совершенную автомобилем; 32. Как определить транспортную работу Ат, выполненную автомобилем; 33. Как определить мощность N, которую развивает автомобиль; 34. Как определить скорость V, которую развивает автомобиль, если известна скорость вращения его колес; 33 35. Как определить угловую частоту к вращения колес автомобиля, если известна скорость их вращения nк; 36. Как определить часовой расход топлива Gт; 37. Как определить путевой расход топлива Qs; 38. Начертите кинематическую схему определяется его передаточное число. 34 агрегата и поясните, как