Геометрические связи в замкнутом контуре силового потока

Вся электронная библиотека >>>

 Грузовые автомобили >>

 

 Грузовые автомобили

Грузовой автотранспорт. Многоосные автомобили


Раздел: Быт. Хозяйство. Строительство. Техника

 

КИНЕМАТИЧЕСКИЙ АНАЛИЗ РАБОТЫ ТРАНСМИССИИ

 

 

Геометрические связи в замкнутом контуре силового потока влияют на упругий момент. Все исследователи трансмиссий полноприводных автомобилей учитывали в той или иной мере геометрические связи, выражая их разностью радиусов качения, разностью углов поворота колес или радиусов криволинейного движения. При этом рассматриваются отдельные составляющие кинематического несоответствия и расчет ведется только для частного случая. В действительности все многообразные факторы, влияющие на кинематическое несоответствие, воздействуют на работу трансмиссии одновременно, и суммарное значение кинематического несоответствия в конкретный момент определяет распределение мощностей по колесам.

Для учета этого и обеспечения возможности суммирования отдельных составляющих в качестве измерителя кинематического несоответствия можно использовать относительную величину — отношение разности путей, пройденных k-м и m-м колесами (осями) за данный отрезок времени, к пути, пройденному первым  (начальным) колесом  (осью) замкнутого контура

Для упрощения анализа кинематического несоответствия причины его возникновения можно подразделить на три группы:

1)         конструктивно-эксплуатационного   происхождения,   обусловленные состоянием и конструкцией самого автомобиля (различие радиусов качения колес, неравенство передаточных чисел    I приводов и т. п.);

2)         вызванные криволинейным движением автомобиля в горизонтальной плоскости;

3)         обусловленные профилем пути, макронеровностями дороги, препятствиями.

По типу замкнутого контура можно выделить межколесное и межосевое кинематическое несоответствие.

Конструктивно-эксплуатационные факторы. На основе общей           

зависимости были получены частные формулы и проведен

анализ факторов, влияющих на величину кинематического несо-      

ответствия в каждом конкретном случае движения автомобиля.        

 

 

Проведенные эксперименты показывают, что радиусы качения колес в ведомом режиме зависят от исходных размеров шин, давления воздуха в шинах и вертикальной нагрузки на колесах. Проф. Г. А. Смирнов предложил формулу для определения радиуса качения в ведомом режиме в зависимости от вертикальной нагрузки

Эксперименты также показали, что свободные радиусы колес при одинаковом давлении воздуха в шинах оказываются неодинаковыми. Их разность приблизительно такая же и в ведомом режиме, в случае одинаковой вертикальной нагрузки на колесах, хотя абсолютная величина радиусов качения за счет вертикальной нагрузки будет меньше. Разность радиусов качения гв колеблется в пределах допуска на изготовление шин и в зависимости от размера колес составляет 8. ..15 мм. Максимальная величина кинематического несоответствия будет достигать 1,5. ..2%.

В некоторых конструкциях автомобилей предусмотрено разное давление воздуха в шинах передних и задних колес. Перепад давлений для различных автомобилей колеблется в пределах 40. ..150 кПа. Это приводит к разности свободных радиусов колес 4. ..10 мм, что вызывает кинематическое несоответствие 1-. .1,5%. Современные многоосные автомобили высокой проходимости снабжаются, как правило, центральной системой регулирования давления воздуха в шииах, поэтому разность радиусов колес, обусловленная перепадом давления, не возникает.

Распределение силы тяжести по осям зависит от схемы их расположения по базе и положения центра масс. Вертикальные нагрузки на сближенных осях (осях тележек) незначительно различаются между собой, а при балансирной подвеске практически одинаковы (см. гл. 3), поэтому кинематическое несоответствие между осями тележки по этим причинам не возникает. Разница нагрузок на разнесенные оси может колебаться в широких пределах как статических, обусловленных положением центра масс, так и в динамических, возникающих вследствие продольно-угловых колебаний автомобиля и действия продольных сил. Между осями будет возникать кинематическое несоответствие в результате действия разных вертикальных нагрузок. Наибольшая неравномерность вертикальных нагрузок характерна для автомобилей без груза. Максимальная разность нагрузок на колесах разнесенных осей в этом случае достигает 20 кН и более. Это вызывает разность радиусов качения колес до 10 мм и кинематическое несоответствие 1. ..1,5%.

Как было показано, динамические вертикальные нагрузки на отдельных осях могут отличаться в 1,5. ..3 раза и превышать статическую нагрузку. Это приводит к возникновению межосевого кинематического несоответствия, которое достигает 4. ..5%.

Перераспределение нагрузок между колесами одного моста происходит в меньших пределах, поэтому межколесное несоответствие значительно меньше, чем межосевое.

Следует отметить, что разность вертикальных нагрузок на смежных осях, возникающая от колебаний подрессоренной массы и в соответствии с формулой зависящая от расстояния между осями и соотношения жесткостей и амплитуд колебаний, является главной составляющей возмущающей функции колебаний моментов в трансмиссии автомобиля. Эта разность проявляется как кинематическое несоответствие и в связи с этим в блокированном приводе влияет на изменение крутящего момента в обратной пропорциональной зависимости.

Распространять прямую связь момента и нагрузки в одиночном колесе на колеса многоосных полноприводных автомобилей вероятно, нельзя.

Криволинейное движение. Кинематическое несоответствие при криволинейном движении на основании общей зависимости определяется по формуле

Экспериментальные данные показали, что кинематическое несоответствие при криволинейном движении без большой ошибки можно исследовать по теоретическим радиусам поворота, т. е. без учета действия боковых и продольных сил. При этом задача значительно упрощается, а погрешность в пределах эксплуатационных скоростей не превышает 2. ..3%, что для данного исследования вполне допустимо.

Исходя из этого, для каждой конкретной схемы автомобиля по общей зависимости можно получить формулы для подсчета кинематического несоответствия. Так, кинематическое несоответствие между колесами по каждой стороне четырехосного автомобиля со схемой ходовой части 2—2 с передними управляемыми колесами 12—00 подсчитывается по формулам

По выражениям можно установить, что кинематическое несоответствие зависит   от геометрических размеров автомобиля (базы и колеи), углов   поворота   управляемых колес, числа и места их расположения, а также от размещения осей по базе, рактеризуемого коэффициентом   i. За симость величины кинематического несоответствия от размещения осей по базе, числа и места   расположения   управляемых осей определяет влияние общих конструктивных решений на работу и на схему трансмиссии и указывает на их связь.

Межколесное кинематическое несоответствие    имеет значи-

тельную величину даже при больших радиусах поворота R. Ки-        

нематическое несоответствие возрастает с уменьшением R,   до-       

стигая 23. ..26% при повороте с минимальным R. Межколесное        

кинематическое несоответствие для управляемых осей при дан-       

ном R несколько меньше, чем для неуправляемых, и зависит от         

угла поворота управляемых колес, уменьшаясь   с увеличением          

последнего. Межколесное кинематическое   несоответствие мало     

зависит от схемы расположения осей по базе.   

Для выяснения влияния размещения осей по базе на величи- 

ну кинематического несоответствия при прочих постоянных вели-  

чинах был произведен расчет несоответствия в зависимости   от      

коэффициента размещения   осей по базе L Установлено, что   у

автомобиля с передними и задними управляемыми колесами ки-

нематическое несоответствие при любом i меньше, чем у автомо-     

биля с передними управляемыми колесами.       

Обращает внимание большая разница в величинах кинематических несоответствий у автомобиля с осевой формулой 2—2 и 1 сравнительно малые величины несоответствия у автомобиля со I схемой 1—2—1. Это является одним из основных факторов, по- 1 зволяющих трансмиссии автомобиля с осевой формулой 1—2—1 1 удовлетворительно работать на твердых дорогах при отсутствии ' дифференциалов и других РУТ.

При передних и задних управляемых колесах изменение коэффициента i мало влияет на кинематическое несоответствие; в пределах реальных значений коэффициента i изменение кинематического несоответствия составляет не более 1,5%.

Таким образом, минимальное кинематическое несоответствие при криволинейном движении может быть обеспечено при использовании схемы с передними и задними управляемыми колесами. У схемы только с передними управляемыми колесами наибольшее рассогласование имеет место между колесами первой и третьей, а также четвертой осей внутреннего борта. По мере увеличения коэффициента i это несоответствие снижается до 3%. Несоответствие в управляемой тележке ниже и с увеличением коэффициента i возрастает до 2%.

На основании общей зависимости (45) можно легко показать, что кинематическое несоответствие между звеньями при повороте сочлененных автомобилей не находится в прямой зависимости от радиуса поворота и от угла складывания в горизонтальной плоскости.

Кинематическое рассогласование поворота звеньев зависит от разности длин баз звеньев. Для сочлененного автомобиля, у которого звенья геометрически равные и расстояние Li=L2, кинематическое несоответствие 5Ci2 = 0. Следовательно, между звеньями развязывающую РУТ в приводе звеньев можно не устанавливать, так как рассогласование при повороте отсутствует. С увеличением разности расстояний L кинематическое рассогласование резко возрастает и может достигать 100%. В данном случае установка РУТ обязательна.

Неровности пути. Кинематическое несоответствие, обусловленное неровностями пути, слагается из двух составляющих — несоответствия, обусловленного разной величиной вертикальных нагрузок на колесах, и несоответствия вследствие разных кинематических характеристик качения колес' (абсолютных скоростей или проходимых путей). При движении по неровностям небольшой высоты вторая составляющая мала и ею можно пренебречь [3]. В данном случае рассогласование возникает от разной величины вертикальных нагрузок, определяемой колебаниями подрессоренной массы. При движении по макронеровностям одновременно действуют оба фактора. Характер и пределы изменения вертикальных нагрузок проанализированы в гл. 3, выводы в части значительного влияния схемы ходовой части автомобиля на вертикальные нагрузки полностью могут быть отнесены к влиянию схемы на кинематическое несоответствие в трансмиссии. Кинематическое несоответствие, вызванное различием характеристик качения колес, может быть проанализировано для любой неровности по зависимости (43), если задано уравнение, описывающее ее профиль. Для упрощения задачи в этом случае целесообразно колеса принять жесткими.

Неровности синусоидального профиля можно представить как сочетание подъема и спуска, следовательно, закономерности изменения кинематического несоответствия будут те же, что и для рассмотренных препятствий. Расчеты показывают, что величина кинематического несоответствия, возникающего при движении по синусоидальным неровностям, встречающимся на дорогах, не превышает 2%.

При движении по неровностям возможно возникновение межколесного кинематического несоответствия. Это происходит, когда одно из колес оси попадает на неровность, а другое движется по ровной площадке. Величина межколесного кинематического несоответствия также зависит от крутизны неровности и может определяться по формуле. Однако в отличие от межосевого межколесное несоответствие при неизменном угле подъема является величиной постоянной. При движении по разбитым дорогам межколесное кинематическое несоответствие может достигать 1...2%.

При оценке кинематического несоответствия, определяемого неровностями пути, необходимо учитывать следующее:

воздействие кинематического несоответствия   имеет кратковременный характер и в зависимости от скорости движения продолжается 0,2.. .0,8 с;

характер изменения несоответствия для многоосных автомобилей при движении по препятствиям, имеющим высоту больше полного хода подвески, может меняться, если будет происходить значительное перераспределение нагрузок между колесами и осями, рассмотренное в гл. 3.

Таким образом, кинематический анализ на первом этапе исследования работы трансмиссии дает очень много данных. На основании только этого анализа можно определить замкнутые контуры силового потока с наибольшим кинематическим несоответствием, в которых необходимо иметь РУТ. На основе полученных данных применительно ко всем типам автомобилей можно утверждать, что наибольшее кинематическое несоответствие возникает при криволинейном движении в замкнутом контуре колес левой и правой сторон автомобиля. Поскольку криволинейное движение — основной вид движения автомобиля, то кинематическое несоответствие будет постоянно действующим, и для его устранения в указанных контурах необходимо устанавливать РУТ. Следует отметить, что различных мнений по установке межколесных развязывающих механизмов нет, на всех автомобилях такие механизмы (различного типа) устанавливают.

Таких же значений кинематическое несоответствие достигает между осями у автомобиля только с передними управляемыми колесами, главным образом между управляемыми осями и между управляемой и неуправляемой осями. Очевидно, по аналогии с предыдущим в этих контурах также необходимо устанавливать развязывающие механизмы.

Другой группой причин, вызывающих на всех типах автомобилей большие кинематические несоответствия, являются макронеровности и изменение вертикальных нагрузок на колесах в динамике.

 

К содержанию книги:  Грузовой автотранспорт. Многоосные автомобили

  

Смотрите также:

 

Автомобиль МАЗ 5335 и его модификации  

1. Общие сведения об автомобилях и особенности их конструкции

2. Двигатель

Рабочий процесс двигателя

Подвеска силового агрегата

Блок цилиндров

Кривошипно-шатунный механизм

Головка цилиндров

Механизм газораспределения

Система смазки

Система охлаждения

Система питания

Система питания двигателя воздухом

Пусковой подогреватель

3. Силовая передача. Сцепление

Коробка передач и её привод

Карданная передача

Задний мост

4. Ходовая часть. Рама и буксирное устройство

Рессорная подвеска

Амортизаторы

Передняя ось и рулевые тяги

Колеса и шины

 5. Рулевое управление. Рулевой механизм

Гидроусилитель

Насос гидроусилителя

6. Тормозные системы

Рабочий тормоз

Стояночный тормоз

Тормоз-замедлитель

Пневматический привод тормозов

7. Электрооборудование

Аккумуляторные батареи

Стартер

Система освещения и световой сигнализации

Контрольно-измерительные приборы

8. Кабина

9. Механизм подъема платформы автомобиля-самосвала

Коробка отбора мощности

Масляный насос

Гидроцилиндр

Клапан управления

Пневмораспределительный кран

Пневмоцилиндр управления запорами заднего борта

Масляный бак

Работа механизма подъема платформы

10. Дополнительные устройства автомобиля. Дополнительная ось

Механизм вывешивания дополнительной оси

Седельно-сцепное устройство

11. Эксплуатационные материалы. Топливо

Масла и смазки

Рабочие жидкости

 

 Грузовые автомобили ЗИЛ   

Основные базовые модификации автомобилей ЗИЛ

Модификации автомобилей, предназначенных для комплектации на них различных установок и оборудования

Надежность автомобилей. Модернизация, повышение ресурса

Органы управления и контрольно-измерительные приборы

Двигатели и их системы. Особенности конструкции бензиновых двигателей

Детали двигателя

Системы двигателя

Трансмиссия. Сцепление

Коробка передач

Раздаточная коробка

Коробки отбора мощности. Реверсивная коробка отбора мощности

Лебедка

Карданная передача

Ведущие мосты

РАМА, ПОДВЕСКА, КОЛЕСА И ШИНЫ, РУЛЕВОЕ УПРАВЛЕНИЕ. Рама, тягово-сцепное и седельно-сцепное устройства. Конструкция рам

Подвеска. Передняя подвеска и передний неведущий мост

Колеса и шины. Общие сведения о колесах и шинах

Рулевое управление

ТОРМОЗНЫЕ СИСТЕМЫ. Требования к тормозным системам, к их структуре и характеристикам

Тормозные механизмы. Барабанный тормозной механизм

Тормозной пневмопривод. Питающая часть

Использование тормозных систем в процессе управления автомобилем

Техническое обслуживание тормозных систем

Возможные неисправности тормозных систем

Дальнейшее совершенствование тормозных систем

ЭЛЕКТРООБОРУДОВАНИЕ И ПРИБОРЫ. Генераторы. Устройство и работа генератора

Регуляторы напряжения

Трансформаторно-выпрямительный блок (ТВБ)

Аккумуляторные батареи

Стартеры

Электрооборудование средств облегчения пуска

Системы зажигания

Система освещения и световой сигнализации

Коммутационная аппаратура. Переключатели и выключатели

Электродвигатели

Звуковые сигналы

Контрольно-измерительные приборы

КАБИНА И ОПЕРЕНИЕ. ПЛАТФОРМА, ОБОРУДОВАНИЕ АВТОМОБИЛЕЙ. Кабина

Оперение

Защитные покрытия кабины, оперения, платформы

Платформа

Оборудование автомобилей

 ГАЗОБАЛЛОННЫЕ АВТОМОБИЛИ. Топливо для газобаллонных автомобилей

Автомобили ЗИЛ моделей 431810, 441610 и ММЗ-45023, работающие на сжиженном углеводородном газе

Автомобили ЗИЛ моделей 431610 и ММЗ-45054, работающие на сжатом природном газе

Возможные неисправности

Основные правила безопасной эксплуатации газобаллонных автомобилей

Техническое обслуживание газобаллонных автомобилей

 

Строительные машины   Строительные машины  Строительные машины и их эксплуатация

 

История техники  Техническое творчество   История автомобиля   Автомобиль за 100 лет

Советы, ремонт автомобиля   Ремонт автомобиля   Автомобиль. Учебник водителя   Легковые автомобили   Диагностирование электрооборудования автомобилей   Ремонт автомобиля ГАЗ-24 «ВОЛГА»    Ремонт легковых автомобилей   Практикум по диагностированию автомобилей  Книга самодеятельного конструктора автомобилей