Устройство автомобилей



Конструктивные факторы проходимости автомобиля




На проходимость автомобиля существенное влияние оказывают следующие конструктивные факторы:

  • тип применяемой силовой передачи;
  • колесная формула;
  • тип подвески;
  • тип дифференциала;
  • колея колес;
  • конструкция и тип шин;
  • возможность регулирования давления воздуха в шинах.
Тип силовой передачи

Установка на автомобилях гидромеханических, вариаторных или электромеханических силовых передач, применение раздаточных коробок с понижающими передачами способствует повышению проходимости на мягких грунтах за счет снижения максимальной скорости движения до 1,5 км/ч и обеспечения плавного изменения скорости. От этого во многом зависит успешное трогание автомобиля с места в данных условиях.

Колесная формула

Ведомые колеса значительно хуже преодолевают вертикальные препятствия, чем ведущие. На рис. 3 показана схема сил, действующих на ведомое колесо автомобиля при преодолении им вертикального препятствия высотой h.

влияние колесной формулы на проходимость автомобиля

На колесо через раму действует толкающая сила Рх, и реакция R со стороны препятствия.
Составим условие равновесия:

Rz = Pz,      Rx = Рx.

Силы, действующие на колесо, связаны между собой равенствами:

Rz = Rxtg α1,      Рx = Рz/tg α1.

Из треугольника АВС получим:

tg α1 = ОС/АС = (r – h) √(2rh – h2),

следовательно, можно записать:

Рx = Рz/tg α1 = [Рz √(2rh – h2)]/(r – h).

Отсюда следует, что при h = r сила Рx становится бесконечно большой, т. е. при наезде ведомых колес на препятствие высотой h, равной радиусу колеса r, автомобиль не сможет его преодолеть даже при большой силе тяги на ведущих колесах.

На ведущее колесо кроме сил Рx и Рz действует также тяговый момент Мт, вследствие чего появляется сила тяги Рт (рис. 3, б).
Сила тяги Рт раскладывается на вертикальную Рт'' и горизонтальную Рт' составляющие.
В результате действия сил Рx и Рz возникают реакции Rx и Rz.

Спроектировав все силы на ось абсцисс и ординат, получим:

Рx = Rx – Рт;       Рz = Rz + Рт''.

Возникновение дополнительной силы Рт'' позволяет ведущему колесу преодолевать препятствие высотой, равной радиусу колеса, а сила Рт' уменьшает составляющую силы сопротивления Rx.

Подвеска автомобиля

Подвеска автомобиля не должна допускать отрыва колес от дороги при движении по ровной местности. Это условие может быть ограничено максимально допустимым перекосом мостов автомобиля.
Независимая и балансирная подвеска допускают больший перекос мостов без отрыва колес от дороги, что способствует повышению проходимости автомобиля.

***




Дифференциал

При буксовании одного из ведущих колес моста (например левого) дифференциал распределяет крутящий момент следующим образом:

Мл = 0,5(М + Мтр),       Мп = 0,5(М – Мтр),

где Мл и Мп – крутящие моменты на левом и правом колесах соответственно;
М – крутящий момент на корпусе дифференциала;
Мтр – момент, создаваемый силой трения в дифференциале, возникающей из-за относительного движения его деталей.

Анализ приведенных формул позволяет сделать вывод, что с точки зрения проходимости трение в дифференциале является полезным, так как оно позволяет передавать больший крутящий момент на небуксующее колесо.
Суммарная сила тяги на двух ведущих колесах, соединенных дифференциалом, будет равна:

Рφ = 2Рφ min + Мтр/r,

где Рφ min – сила тяги на колесах с минимальным сцеплением.

Дифференциал с малым внутренним трением распределяет крутящий момент почти поровну, и реализация момента ограничивается буксованием колеса, имеющего худшее сцепление с дорогой. Поэтому общая сила тяги на ведущих колесах определяется буксующим колесом, и может оказаться недостаточной для преодоления автомобилем сопротивления движению.
Трение в обычном коническом симметричном дифференциале невелико, поэтому на автомобилях повышенной проходимости такие дифференциалы оснащаются механизмом блокировки.

В червячном и кулачковом дифференциалах трение значительно больше, чем в коническом, благодаря чему сила тяги возрастает на 10…15%.

Преимуществом дифференциалов повышенного трения является то, что они автоматически блокируются при буксовании колес без вмешательства водителя, что позволяет преодолевать трудный участок без остановки автомобиля в момент блокировки дифференциала.

Колея колес

В случае несовпадения при движении по мягким грунтам колеи передних колес с колеей задних колес сопротивление движению возрастает. Несовпадение колеи может быть как у автомобилей со всеми одинарными колесами, так и у автомобилей с передними одинарными и задними сдвоенными колесами.
Чтобы не оказывать негативное влияние на проходимость автомобиля разность передней и задней колеи одинарных колес не должна превышать 25…32% ширины профиля шины.

Тип и конструкция шин

Сопротивление качению и сцепление колес с дорогой зависит от площади контакта шины с опорной поверхность, удельного давления в зоне контакта, радиальной и тангенциальной деформации шины, сцепных качеств протектора и т. п.
Все эти параметры, в конечном счете, определяются следующими конструктивными характеристиками шин:

  • размеры и форма поперечного сечения шины;
  • конфигурации и размеры рисунка протектора;
  • давление воздуха в шине и возможность его регулирования;
  • материал и число слоев корда;
  • качество резины.
Шины с регулируемым давлением

Системы регулирования давления воздуха в шинах позволяют выбрать оптимальное давление для данных условий эксплуатации без остановки автомобиля, непосредственно с рабочего места водителя. Это позволяет быстро снизить давление в шине при движении по мягким грунтам, благодаря чему снижается удельное давление колес на дорогу, и повысить давление при движении по твердой дороге, благодаря чему снижается расход топлива.
Эффективность использования таких систем зависит от скорости изменения давления в шинах.

***

Способы повышения проходимости автомобиля



Главная страница


Дистанционное образование

Специальности

Учебные дисциплины

Олимпиады и тесты