Проходимость

(лекция 05.12.2012 г.)

Проходимость автомобиля (профильная и опорная) с точки зрения оценки потребительских свойств имеет важное значение для обеспечения параметров активной безопасности автомобиля при эксплуатации на дорогах общего пользования Российской Федерации особенно в осеннее-зимне-весенний период.

Профильная проходимость автомобиля (рисунок 4.4), которая характеризует его возможность преодолевать неровности пути, препятствия и вписываться в требуемую полосу движения.

Рисунок 4.4 Параметры профильной проходимости автомобиля

В качестве единичных измерителей профильной проходимости приняты:

- дорожный просвет (h_k): между осями (кратчайшее расстояние между поверхностью дороги и наиболее низко расположенной фиксированной точной автомобиля) и под осью (расстояние до поверхности дороги от наиболее высоко расположенной точки дуги окружности, которая проходит через середину отпечатка протектора шин сдвоенных колес и касается наиболее низко расположенной точки транспортного средства между колесами);

- передний и задний свесы (L₁ и L₂)– расстояние от крайней точки контура передней (задней) выступающей части по длине автомобиля до плоскости, перпендикулярной опорной поверхности и проходящей через центры передних (задних) колёс автомобиля;

-углы переднего и заднего свесов (угол переднего свеса (g₁₎ - максимальный угол между поверхностью дороги и плоскостями, проходящими по касательной к шинам передних колёс при статической нагрузке таким образом, чтобы никакая точка транспортного средства перед передней осью не находилась ниже этих плоскостей и никакая часть транспортного средства, за исключением подножек, не располагалась ниже названных плоскостей; угол заднего свеса(g₂₎ - максимальный угол между поверхностью дороги и плоскостями, проходящими по касательной к шинам задних колёс при статической нагрузке таким образом, чтобы никакая точка транспортного средства, находящаяся за задней осью, не располагалась ниже этих плоскостей и никакая часть транспортного средства не располагалась ниже названных плоскостей.);

- продольный клиренс (l) - минимальный острый угол между двумя плоскостями, которые расположены перпендикулярно к средней продольной плоскости транспортного средства, проходят по касательной к шинам передних и задних колёс при статической нагрузке и пересечение которых происходит в нижней части транспортного средства вне его колёс;

- продольный радиус проходимости (R_пр) - радиус цилиндра, касательного к окружностям, описанным свободными радиусами соседних колес, наиболее разнесенных по базе, и проходящего через точку контура нижней части автомобиля таким образом, что все остальные точки контура оказываются с внешней стороны этого цилиндра;

- поперечный радиус проходимости (R_поп) - радиус цилиндра, касательного к колёсам одного моста и проходящего через точку контура нижней части автомобиля;

- наибольший угол преодолеваемого подъема - максимальный угол подъёма, имеющего протяжённость не менее двукратной длины автомобиля или автопоезда, и ровную опорную поверхность, преодолеваемого автомобилем без использования инерции, нарушений условий нормальной работы агрегатов и безопасности движения;

- наибольший угол преодолеваемого косогора - максимальный угол поперечного уклона с ровной опорной поверхностью, который преодолевает автомобиль без бокового скольжения колес более чем на ширину профиля шины, без нарушений условий нормальной работы агрегатов и безопасности движения;

- углы гибкости автопоезда (используют для оценки профильной проходимости сочлененных автомобилей);

- угол перекоса мостов – сумма углов перекоса переднего и заднего мостов относительно горизонтальной поверхности;

- коэффициент совпадения следов передних и задних колес - отношение ширины следов за передним и задним колесами;

- ширина преодолеваемого в поперечном направлении рва - наибольшая ширина рва, преодолеваемого в поперечном направлении при движении автомобиля на низшей передаче в трансмиссии под прямым углом к его оси;

-высота преодолеваемой вертикальной стенки (эскарпа) - наибольшая высота стенки, преодолеваемой автомобилем при движении на низшей передаче в трансмиссии под прямым утлом к ней;

- глубина преодолеваемого брода - максимальная глубина водной преграды, преодолеваемой автомобилем.

Измерители 1 и 3 установлены Сводной резолюцией ЕЭК ООН и ГОСТ 22653-77; измеритель 4 - Сводной резолюцией ЕЭК ООН; измерители 2, 5, 7 и 8 – ГОСТ 22653-77; измеритель 9 – Правилами №№55 и 102, ГОСТ 2349-75 и ГОСТ 12105-74.

Измерители ширина рва, высота вертикальной стенки (эскарпа) и глубина брода используют только для оценки профильной проходимости полноприводных автомобилей в конкретных дорожных условиях.

Дорожный просвет (рисунок 4.5) характеризует возможность движения автомобиля по деформируемым опорным поверхностям и преодоления единичных препятствий: пней, камней, кочек и др. Минимальные значения дорожных просветов грузовых автомобилей и автопоездов общего назначения указаны в технико-эксплуатационных требованиях (ТЭТ) восточноевропейских стран к указанным автомобилям каждой категории и представлены в таблице 4.17. Дорожный просвет у прицепного состава должен быть не менее чем у базового автомобиля-тягача.

Рисунок 4.5 Дорожный просвет: а - между осями; б - под осью

Дорожный просвет современных отечественных автотранспортных средств варьируется в следующих пределах:

- грузовых неполнолриводных автомобилей - 170-350 мм,

- автобусов - 165-340 мм,

- легковых автомобилей -150-180мм,

- автомобилей повышенной проходимости - 220-400 мм,

- автомобилей сельскохозяйственного назначения с колёсной формулой 6x6 - 340-400 мм.

Таблица 4.17 Минимальные значения дорожных просветов грузовых автомобилей и автопоездов общего назначения

Величины переднего и заднего свесов влияют на проходимость автомобиля при переезде через канавы, кюветы, пороги и другие препятствия. Чем меньше свесы, тем выше проходимость автомобиля при преодолении единичных препятствий.

Величина заднего свеса автобусов в европейских странах и в нашей стране регламентируется нормативными документами. Она составляет 60-67% от базы, но не должна превышать 3,5 м.

Углы свеса отечественных автотранспортных средств варьируются в следующих пределах:

- грузовые дорожные автомобили: передний угол свеса 20-42°,задний - 11-63°;

- автобусы: передний – 7-39°,задний - 7-36°;

- легковые автомобили: передний - 20-38°, задний - 12-44°;

- автомобили повышенной проходимости: передний 32-52°, задний -27-65°;

- автомобили высокой проходимости: передний - 19-43°, задний - 30-52°.

Большие углы свеса обеспечивают возможность преодоления автомобилем коротких единичных неровностей без задевания за них выступающими частями.

Продольный клиренс (рисунок 4.6) определяет наибольший перекат, который может быть преодолен транспортным средством.

Рисунок 4.6 Продольный клиренс автомобиля

Продольный радиус проходимости характеризует возможность преодоления автомобилем выпуклых препятствий: складок местности, насыпей, бугров и др.

Согласно ГОСТ 22748-77 продольный радиус проходимости многоосного автомобиля определяют между всеми смежными мостами при последовательном подъёме до упора колёс всех мостов, кроме первого и последнего, и берут большее из найденных значений. У трёхосного автомобиля с балансирной подвеской мостов тележкипродольный радиус проходимости находят при подъёме колёс среднего моста до полного смятия буфера, когда начинается отрыв колёс заднего моста от опорной поверхности.

У седельного автопоезда, состоящего из трёхосного седельного тягача и двухосного полуприцепа с балансирными подвесками мостов тележек продольный радиус проходимости седельного тягача измеряют как у трехосного автомобиля, дополнительно определяя продольный радиус проходимости полуприцепа при подъёме колёс заднего моста тягача и колёс переднего моста тележки полуприцепа до полного смятия буферов, когда начинается отрыв колёс среднего моста тягача и колёс заднего моста тележки полуприцепа от опорной поверхности.

Продольный радиус проходимости современных отечественных автомобилей варьируется в следующих пределах:

- грузовые - 2.5-6 м,

- автобусы - 4-9 м,

- легковые автомобили - 3-8 м.

Поперечный радиус проходимостиопределяет возможность преодоления поперечных неровностей, ширина которых соизмерима с колеёй автомобиля, и должен быть как можно меньше.

Угол преодолеваемого подъёма современными отечественными автомобилями варьируется в следующих пределах:

- грузовые одиночные неполноприводные автомобили преодолевают подъёмы 14-18°,

- грузовые одиночные полноприводные автомобили - 18-31°,

- автопоезда с неполноприводными тягачами - 9-11°,

- автопоезда с полноприводными тягачами - 11-20°;

- автобусы неполноприводные - 11-18°,

- автобусы полноприводные - 11-31°,

- легковые автомобили неполноприводные - 15-20°,

- легковые автомобили полноприводные - 18-31°.

Углы гибкостииспользуют для оценки профильной проходимости сочленённых автомобилей. По углам вертикальной гибкости оценивают способность автопоезда двигаться по пересечённой местности с продольными и поперечными уклонами, а также единичными неровностями, по углам горизонтальной гибкости - способность автопоезда маневрировать на ограниченном пространстве.

Для перевозки грузов используют прицепные и седельные автопоезда. Прицепной автопоезд состоит из автомобиля-тягача и прицепа, седельный автопоезд - из седельного тягача и полуприцепа. Тягачи буксируют прицепы и полуприцепы при помощи тягово-сцепных устройств.

На автомобиль-тягач прицепного автопоезда устанавливают тягово-сцепное устройство, представляющее тяговый крюк или тяговую вилку, на прицепе шарнирно закрепляют дышло, передний конец которого в форме сцепной петли или кольца взаимодействует с крюком или вилкой тягача. На седельном тягаче закрепляют седельно-сцепное устройство, представляющее опорный крут, в отверстие которого входит сцепной шкворень полуприцепа.

У автопоездов различают углы гибкости в вертикальной и горизонтальной плоскостях. Для прицепного автопоезда вертикальный продольный угол гибкости и горизонтальный угол гибкости представляют углы возможного отклонения оси дышла прицепа от оси тягово-сцепного устройства тягача, а вертикальный поперечный угол гибкости - угол поворота прицепа вокруг продольной оси относительно автомобиля-тягача. Для седельного автопоезда продольный угол гибкости и горизонтальный угол гибкости образуются соответствующими предельными положениями продольных осей седельного тягача и полуприцепа, вертикальный поперечный угол гибкости - поперечным наклоном полуприцепа относительно тягача (при наличии в седельно-сцепном устройстветретьей степени свободы).

В соответствии с ГОСТ 22748-77 углы вертикальной продольной гибкости седельного автопоезда измеряют между опорным листом полуприцепа и верхними полками рамы тягача при отклонении вверх соответственно переднего и заднего моста тягача. Углы вертикальной поперечной гибкости седельного автопоезда определяют измерениями между опорным листом полуприцепа и плоскостью верхних полок рамы тягача при последовательном отклонении вверх левого и правого колёс заднего моста тягача.

С целью обеспечения взаимозаменяемости тягово-сцепных и седельно-сцепных устройств Правила № 55 регламентируют углы гибкости двух категорий автопоездов: прицепных в составе тягачей с прицепами категории О₄, максимальная масса которых превышает 10 т, и седельных, состоящих из тягачей, седельно-сцепное устройство которых рассчитано на нормальную нагрузку не более 200 кН, и полуприцепов, создающих нагрузку на опорную поверхность дороги через оси и на седельный тягач через седельно-сцепное устройство более 15т при максимальной загрузке автотранспортного средства и оборудованных сцепным шкворнем, рассчитанным на нормальную нагрузку, не превышающую 200 кН.

Данное тягово-сцепное устройство, состоящее из тяговой вилки (рисунок 4.7) и кольца дышла прицепа, которые соответствуют международному стандарту ИСО 11102-75, должно обеспечить вертикальный продольный угол гибкости (угол тангажа) a не менее ±20°, горизонтальный угол гибкости (угол виляния) b не менее ±75° и вертикальный поперечный угол гибкости (угол крена) g не менее ±25°.

Седельно-сцепное устройство седельного автопоезда должно иметь опорный круг с диапазоном углов наклона вперёд и назад не менее 12° и углов наклона вправо и влево не более 3°.

В Правилах № 102 сформулированы требования к укороченному сцепному устройству (УСУ) и транспортным средствам категорий N₂, N₃, О₃ и О₄ в отношении установки на них УСУ официально утверждённого типа. Укороченным сцепным устройством называют устройство, которое автоматически обеспечивает достаточное расстояние между кузовом тягача и кузовом прицепа, если при их угловом смещении относительно друг друга необходимо обеспечить дополнительное свободное пространство.

Рисунок 4.7 Тягово-сцепное устройство автопоезда

(где линия х-х представляет горизонтальную плоскость).

Укороченное сцепное устройство в сцепленном состоянии должно обеспечивать углы гибкости не менее значений, представленных в таблице 4.18.

Таблица 4.18 Минимально допустимые значения углов гибкости автопоездов.

УСУ должно позволять сцеплять и расцеплять тягач с прицепом в горизонтальной плоскости вправо и влево в пределах до ±50°, в вертикальной продольной плоскости вверх и вниз до 10° для обычных прицепов, 6° - для прицепов с центральной осью, 7^о – для прицепов со смещённой осью без привлечения дополнительного персонала,

При расположении автопоезда в линию в обычных условиях эксплуатации укороченное сцепное устройство не должно допускать непреднамеренного соприкосновения любой части тягача с буксируемым транспортным средством или прицепом, когда относительный угол их расположения в вертикальной продольной плоскости составляет 6°, и соприкосновения кузовов тягача и прицепа при относительном вертикальном угле 5°.

В соответствии с ГОСТ 2349-75 при снятых буферах автомобиля-тягача и с учётом поворота прицепа относительно автомобиля-тягача вокруг продольной оси на угол не более ±15° углы гибкости должны быть в вертикальной продольной плоскости для автопоездов общетранспортного назначения не менее ±40° и для многоцелевых автомобилей повышенной проходимости не менее ±62°, в горизонтальной плоскости - для всех автомобилей и тягачей не менее ±55°.

По ГОСТ 12405-74 для седельных автопоездов угол вертикальной продольной гибкости должен быть не менее ±8°, а угол горизонтальной гибкости - не менее ±90° при поперечном наклоне полуприцепа относительно тягача (в случае наличия третьей степени свободы) на угол 3°; при этом поворот полуприцепа в горизонтальной плоскости до ±25° должен быть возможен при его продольном наклоне на угол 8° и поворот на ±(25-90)° при изменении продольного угла наклона в пределах 8-0° в конце поворота, а при наличии третьей степени свободы - в пределах 8-3°.

На грузовых автомобилях предусмотрена установка буксирных устройств. При расположении буксирного устройства в передней части автомобиля оно выполняется в виде буксирной вилки или гнезда со шкворнем, в случае его установки в задней части автомобиля - в виде жёсткого буксира типа "штанга" или "треугольник" с тяговым крюком. В соответствии с ГОСТ 25907-89 угол гибкости, обеспечиваемый буксирным устройством, должен быть в вертикальной продольной плоскости для дорожных автомобилей не менее ±15°, а для автомобилей высокой проходимости - не менее ±45°; в горизонтальной плоскости для буксира типа "штанга" - не менее ±50°.

Легковые автомобили оборудуют тягово-сцепными устройствами шарового типа, которые предназначены для буксировки лёгких прицепов с полной конструктивной массой не более 3500 кг. ИСО 1103-76 и ГОСТ 28248-89 регламентируют размеры свободного пространства вокруг шарового пальца тягово-сцепного устройства, которое должно обеспечивать возможность отклонения замкового устройства прицепа относительно сцепного шара на угол не менее ±25° в вертикальной продольной плоскости и не менее ±60° в горизонтальной плоскости.

ОСТ 37.001.096-84 распространяется на тягово-сцепные устройства, предназначенные для буксировки караванов и лёгких прицепов с полной конструктивной массой не более 3500 кг, содержащие сцепной шар по ГОСТ 28248-89, устанавливаемый на тяговом автомобиле, и сцепные головки, устанавливаемые на дышле прицепов, соответствующих ОСТ 37.001.220-93. Конструкция сцепной головки, не установленной на дышле прицепа, должна обеспечивать возможность её отклонения в горизонтальной плоскости на угол не менее 90° вокруг вертикальной оси сцепного шара. В диапазоне этого угла должна обеспечиваться возможность отклонения сцепной головки: в вертикальной продольной плоскости на угол не менее ±25°; в вертикальной поперечной плоскости (поперечный наклон) на угол не менее ±25°, а также возможность осуществления одновременно: в продольной вертикальной плоскости не менее ±15° с поперечным наклоном не менее ±25°; поперечный наклон не менее ±10° с отклонением в продольной вертикальной плоскости не менее ±20°.

Угол перекоса моста характеризует способность автомобиля приспосабливаться к неровностям поверхности движения без потери контакта колёс с дорогой. Названный угол представляет угол поворота оси моста относительно продольной оси автомобиля. Угол перекоса мостов автопоезда определяют экспериментально одновременно с определением углов его вертикальной поперечной гибкости.

У автомобилей, имеющих ведущие мосты, которые соединены между собой балансирной подвеской и образуют тележку, определяют также угол перекоса мостов тележки. Перекос ведущих мостов вызывает перераспределение нормальных реакций, действующих на ведущие колёса, что при наличии простых шестерёнчатых межколёсных и межосевых дифференциалов приводит к уменьшению суммарной силы тяги на ведущих колёсах по условию их сцепления с опорной поверхностью и тем самым к снижению проходимости.

Коэффициент совпадения следов передних и задних колёсрассчитывают при условии, что колея передних и задних колёс одинакова. Чем ближе данный коэффициентк единице, тем меньше сопротивление качению колёс на деформируемой опорной поверхности. Исключение составляет случай движения по поверхности, материал которой находится в текучем состоянии, например по болоту.

Возможность движения автомобиля в ухудшенных дорожных условиях и по деформируемым опорным поверхностямхарактеризуется опорной проходимостью.

Измерителями опорной проходимости служат:

- сцепная масса (вес) - часть массы (веса) автомобиля, создающая нормальные нагрузки ведущих колёс автомобиля;

- коэффициент сцепной массы (сцепного веса) - отношение сцепной массы (сцепного веса) к полной массе (полному весу)автомобиля с учетом коэффициента продольного сцепления колес с дорогой,коэффициента сопротивления дороги, коэффициента сопротивления качению, характеристики уклона дороги;

- удельная мощность автомобиля (определена в измерителях тягово-скоростных свойств);

- мощность сопротивления качению - мощность, равная сумме мощностей сопротивления качению колёс автомобиля;

- мощность сопротивления движению - мощность, равная сумме мощности сопротивления качению автомобиля и мощностей, затрачиваемых на преодоление трения в трансмиссии и сопротивлений подъёму,инерции,воздуха и прицепа;

- мощность колееобразования - часть мощности сопротивления качению автомобиля, затрачиваемая на деформирование опорной поверхности движителем автомобиля;

- полная сила тяги - сила тяги автомобиля, равная сумме сил тяги ведущих колёс автомобиля;

- свободная сила тяги - сила тяги автомобиля, равная разности между полной силой тяги автомобиля, равномерно движущегося по горизонтальной опорной поверхности, и суммой силы сопротивления воздуха и толкающих сил ведомых колёс автомобиля;

- коэффициент свободной тяги - отношение свободной силы тяги автомобиля к полному весу автомобиля;

- сила тяги на крюке – сила, приложенная к автомобилю со стороны прицепа;

- удельная сила тяги на крюке – сила тяги на крюке автомобиля, отнесенная к полному весу автомобиля;

- тяговая мощность на крюке - мощность, равная произведению силы тяги на крюке автомобиля на скорость движения автомобиля;

- удельная тяговая мощность на крюке мощность, равная отношению тяговой мощности на крюке автомобиля к полной массе автомобиля;

- давление колёс на дорогу - оценивают средним давлением колеса в контакте и средним давлением колеса по выступам рисунка протектора (среднее давление колеса в контакте равно отношению нормальной реакции опорной поверхности на колесо к контурной площади контакта; среднее давление колеса по выступам рисунка протектора - отношению нормальной реакции опорной поверхности на колесо к площади контакта по выступам рисунка протектора);

- тягово-скоростная характеристика автомобиля на заданном участке - представляет зависимость удельной силы тяги на крюке от скорости автомобиля на разных передачах трансмиссии;

- зависимость мощности сопротивления качению от скорости движения получают графически путем вычитания из мощности, подведённой к движителю, тяговой мощности на крюке автомобиля;

- способность преодоления труднопроходимых участков пути - экспериментально определяемый предельный уровень проходимости автомобиля при преодолении размокших грунтовых участков (суглинок или чернозём) и заболоченного луга с низкой несущей способностью;

- наибольшая глубина снежной целины - экспериментально определяемый предельный уровень проходимости автомобиля при преодолении тяжелого снежного бездорожья.

Первые 13 измерителей установлены ГОСТ 22653-77, 14-й измеритель - ГОСТ 17697-72.

Сцепную массу как один из основных измерителей опорной проходимости дорожных автомобилей и автопоездов указывают в технической характеристике и другой технической документации.

Коэффициент сцепной массы (сцепного веса) автомобиля определяет условие возможности движения автомобиля по сцеплению ведущих колёс с опорной поверхностью.

Наименьшая величина коэффициента сцепной массы (веса) у автопоездов. Для отечественных магистральных автопоездов в предельно плохих дорожных условиях, характеризующихся движением на максимальном подъёме с ледяным покрытием, коэффициент сцепного веса не должен быть ниже 0,31. В нормативных документах восточноевропейских стран допускаемый коэффициент сцепного веса для автопоездов с неполноприводным автомобилем-тягачом должен быть не меньше 0,263; в странах ЕС: в Бельгии - 0,33, Италии и Люксембурге – 0,27, в Великобритании – 0,263.

Средние давления колес на дорогу оказывают влияние на проходимость автомобиля, прежде всего, при движении по деформируемым опорным поверхностям. С уменьшением давления становится меньше глубина колеи и, соответственно, сопротивление движению. В восточноевропейских странах рекомендуются величины среднего давления в контакте ≤0,65 МПа для АТС с осевой нагрузкой до 98,1 кН и ≤0, 55 МПа - с осевой нагрузкой до 58,8 кН. Для дорожных автомобилей нашей страны средние давления колёс на опорную поверхность с твёрдым покрытием должны быть: в контакте - ≤0,6МПа и по выступам рисунка протектора - ≤0,85 МПа.

Данные, необходимые для построения тягово-скоростной характеристики автомобиля и зависимости мощности сопротивления качению от скорости движения получают при испытаниях полноприводных автомобилей на эталонных участках местности: размокшей грунтовой дороге (связный грунт), сухом сыпучем песке (несвязный грунт) и снежной целине с глубиной снежного покрова не менее 30-40 см.

Способность преодоления труднопроходимых участков пути и наибольшую глубину преодолеваемой снежной целины определяют при испытаниях полноприводных автомобилей путём последовательного преодоления участков с всё более тяжёлыми условиями движения вплоть до застревания (потери проходимости).

Показатели опорной проходимости, определяемые экспериментально, предназначены только для сравнения проходимости испытываемых образцов полноприводных автомобилей в конкретных дорожно-грунтовых условиях.

В частных случаях помимо приведенных единичных оценочных измерителей проходимости пользуются обобщёнными измерителями проходимости, которые подразделяют на две группы. Первая группа измерителей оценивает принципиальную возможность движения автомобиля в заданных дорожных условиях, вторая - эффективность выполнения им транспортной работы в этих условиях.

Поиск по сайту: