Исследование эксплуатационных параметров автомобилей при выборе оптимальной конструкции межколесного дифференциала применительно к заданным условиям эксплуатации
ВВЕДЕНИЕ 7
Глава 1. АНАЛИЗ ПРОХОДИМОСТИ АВТОМОБИЛЯ 10
1.1 Влияние силы на движение автомобиля 10
1.2 Влияние конструкции трансмиссии и мощности двигателя на
проходимость автомобиля 14
1.3 Влияние схемы и типа механизмов трансмиссии 18
1.3.1 Влияние компоновки автомобиля 23
1.5 Описание и выбор оптимальной конструкции дифференциала
применительно к заданным условиям эксплуатации 26
1.6 Общие положения о трении резины 36
1.7 Строение и свойства льда 39
Глава 2. ТЕОРЕТИЧЕСКОЕ ИССЛЕДОВАНИЕ 43
2.1 Теоретическое исследование процесса буксования автомобиля в
различных условиях 43
2.1.1 Буксование колеса на поверхности, состоящей из льда и снега
малой толщины поверх твердого покрытия 43
2.1.2 Буксование колеса на поверхности, состоящей из льда и снега
значительной толщины 47
Глава 3. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОЕ ИССЛЕДОВАНИЕ 53
3.1 Технологический процесс установки блокировки дифференциала .... 53
3.1.1 Технологический процесс установки дифференциалов с
электрической блокировкой 53
3.3 Характеристики автомобиля ГАЗ СОБОЛЬ 57
3.3.1 Технические характеристики 60
3.4 Описание эксперимента 62
3.5 Проведение расчетов и сравнение результатов 67
3.5.1 Буксование колеса на поверхности, состоящей из льда и снега
малой толщины поверх твердого покрытия 67
3.5.2 Проведение замеров и сравнение результатов 73
ЗАКЛЮЧЕНИЕ 78
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ 78
Актуальность темы исследования: в настоящее время в мире наблюдается устойчивая тенденция использования в автомобилях блокируемых принудительно или самопроизвольно дифференциальных механизмов, разнообразие и назначение которых позволяет значительно улучшать эксплуатационные свойства транспортных средств.
Применение автомобильных межколёсных дифференциалов, вызвано необходимостью качения колес без скольжения на закруглениях дороги и неровной поверхности, при различии радиусов качения шин, предотвращением появления в трансмиссии циркулирующей мощности. Это уменьшает износ шин и ходовой части транспортных средств, а так же повышает устойчивость и управляемость автомобилей. Движение в условиях, в которых возможно появление большой разницы между сцеплением ведущих колес, также ограничивает применение обычного дифференциала, позволяющего использовать только часть этого сцепления, значительно ухудшает проходимость автомобиля и отдает преимущество «жесткой оси». Разрешить противоречия позволяет отключение дифференциала, т.е. его блокировка, способ осуществления и степень которой во многом определяют взаимосвязанное изменение эксплуатационных показателей транспортных средств, а именно проходимости, устойчивости, управляемости и других.
Гипотеза: предполагается, что использование межколесного дифференциала с принудительным блокированием в зимних условиях позволяет существенно улучшить эксплуатационные свойства в городских условиях в большей степени, нежели чем в условиях загородных дорог без усовершенствованного покрытия.
Цель исследования: установить механизм взаимодействия колес одной оси с дорожным покрытием в различных условиях с блокированием дифференциала и без с целью определения целесообразности ее установки.
Объект исследования: автомобиль как объект наземного транспорта.
Предмет исследования: Математические зависимости и графики, характеризующие процесс взаимодействия шин легковых автомобилей с опорной поверхностью.
Научная новизна работы состоит:
1. Разработано математическое описание процесса взаимодействия автомобильной шины с опорной поверхностью, покрытой льдом, позволяющее моделировать движение автомобилей по обледенелым дорожным покрытиям при использовании блокирования дифференциала и без нее.
2. Выявлены закономерности, характеризующие процесс взаимодействия шин легковых автомобилей со льдом в городских и загородных условиях.
Задачи научного исследования:
• Целью работы является формирования обоснования необходимости применения дифференциалов с принудительным блокированием в городских условиях, базируясь на анализе процесса плавления льда под пятном контакта.
• Анализ конструкций дифференциалов и выбор оптимальной для
проведения исследований.
• Составление математической модели поведения дифференциала в
дорожных условиях для заданных условий эксплуатации.
• Изготовление экспериментальной установки.
• Проведение дорожных испытаний.
• Обработка экспериментальных данных и обоснование выводов по работе.
Методы исследования: теория планирования эксперимента и математической статистики; численные методы математического анализа; экспериментальные методы исследования стендовых и естественных условиях эксплуатации.
Апробация работы:
П.П. Евсеев, Д.Е. Баранов Исследование эксплуатационных параметров автомобилей при выборе оптимальной конструкции межколёсного дифференциала применительно к заданным условиям эксплуатации/ П.П. Евсеев, Д.Е. Баранов. Проспект свободный - 2017.
П.П. Евсеев, Д.Е. Баранов Исследование проходимости автомобиля с использованием межколёсной блокировки дифференциала/ П.П. Евсеев, Д.Е. Баранов. «Транспорт. Транспортные сооружения. Экология» - 2018.
Автор выражает искреннюю благодарность руководителю Евсееву Павлу Петровичу, а так же персоналу автоцентра КГС за помощь в работе над диссертацией.
В результате выполнения данной работы достоверно установлено, что наиболее целесообразна установка устройства блокирования дифференциала с принудительным включением с электрическим приводом в автомобилях, предназначенных для перевозки легких, а так же малогабаритных грузов в городских условиях. При этом автомобиль с колесной формулой 4x2 будет иметь существенные преимущества в сравнений с таким же автомобилем без данного оборудования.
Процесс буксования с блокированным дифференциалом происходит с меньшим износом шин, с уменьшением углубление колеса в опорную поверхность, уменьшается расход топлива.
Утверждение некоторых авторов о том, что блокирование дифференциала не увеличивает проходимость автомобиля справедливо только для отдельно заданных условий эксплуатации, преимущественно для загородных участков вне автомобильных дорог.
Справедливость положения данной диссертационной работы подтверждают действия конструкторов ОАО «ГАЗ», так как с 2016 года марки «Газель» и «СОБОЛЬ» оснащаются принудительным блокированием с электрическим управлением.
Наличие электронного блокирования в составе антипробуксовочной системы не решает того класса задач, которые ставятся перед принудительным блокированием, потому что электронное блокирование срабатывает после возникновения буксования колеса, а механическая блокировка позволяет предотвратить возникновение буксования. То есть работает на опережение ситуации.
Помощь студентам и аспирантам в выполнении работ от наших партнеров
