CC BY
89
lui
Транспорт
Выводы
Полученные оценочные шкалы характеризуют лишь один из показателей оценки качества функционирования городских интермодальных узлов пассажирского транспорта. В дальнейшее развитие методики авторы планируют включить дополнительно следующие показатели:
1. Условия осуществления пешеходного движения при пересадках (наличие конфликтов с уличным транспортом, сте-
пень удобности пешеходных коммуникаций);
2. Наличие автомобильных паркингов в радиусе пешеходной доступности;
3. Наличие велосипедных паркингов в радиусе пешеходной доступности.
С учетом добавляемых характеристик также планируется выполнить классификацию узлов на основе применения кластерного анализа.
Статья поступила 25.11.2015 г.
Библиографический список
1. Буреева Н.Н. Многомерный статистический анализ с использованием ППП <^ТАТ^ТЮА»: сб. учебно-методических материалов по программе повышения квалификации «Применение программных средств в научных исследованиях и преподавании математики и механики». Нижний Новгород, 2007. 114 с.
2. Матвеева М.А., Ковалева Т.С., Шаров М.И. Повышение качества функционирования интермодальных узлов пригородного железнодорожного пассажирского транспорта иркутской агломерации // Известия вузов. Инвестиции. Строительство. Недвижимость. 2014. № 6. С. 115-122.
3. Михайлов А.Ю., Копылова Т.А. Классификационные характеристики интермодальных узлов городского пассажирского транспорта на примере г. Вены // Известия вузов. Инвестиции. Строительство. Не-
движимость. 2015. № 1. С. 137-145.
4. Михайлов А.Ю., Копылова Т.А. Система критериев оценки транспортно-пересадочных узлов // Вестник ИрГТУ. 2015. № 7 (102). С. 168-173.
5. Никитина Т.А. Принципы планировки интермодального узла как элемента городского транспорта и городской среды: дис. ... магистра градостроительства. Иркутск, 2012. 121 c.
6. Шаров М.И., Левашев А.Г.. Развитие критериев оценки качества обслуживания на городском пассажирском транспорте // Вестник ИрГТУ. 2015. № 7 (102). С. 174-178.
7. Charles R. Rivasplata. Intermodal transport centers: towards establishing criteria. 20th South African Transport Conference. Meeting the Transport Challenges in Southern Africa. Conference Papers. South Africa, 16-20 July 2001. 408 p.
УДК 629.017
К ВОПРОСУ ОБ УГЛАХ УСТАНОВКИ УПРАВЛЯЕМЫХ КОЛЕС АВТОМОБИЛЕЙ
1 9
© Е.М. Портнягин1, Н.К. Портнягина2
Иркутский национальный исследовательский технический университет, 664074, Россия, г. Иркутск, ул. Лермонтова, 83.
Приведены общие сведения об основных углах установки управляемых колес автомобиля. Даты теоретические предпосылки их назначения. Обобщены результаты литературного анализа по теме выбора углов установки управляемых колес и их влияния на эксплуатационные свойства автомобиля: устойчивость, управляемость, расход топлива и прочие, а также износ шин. Поставлена задача по разработке статистического метода определения величин углов установки управляемых колес автомобиля.
Ключевые слова: углы установки управляемых колес; угол развала; угол схождения; продольный и поперечный угол наклона шкворня.
TO VEHICLE STEERING WHEEL ALIGNMENT ANGLES E.M. Portnyagin, N.K. Portnyagina
Irkutsk National Research Technical University, 83 Lermontov St., Irkutsk, 664074, Russia.
1Портнягин Евгений Михайлович, кандидат технических наук, доцент кафедры автомобильного транспорта, тел.: 89501206161, e-mail: [email protected]
Portnyagin Evgeniy, Candidate of technical sciences, Associate Professor of the Department of Automobile Transport, tel.: 89501206161, e-mail: [email protected]
2Портнягина Наталья Константиновна, магистрант, тел.: 89041110540, e-mail: [email protected] Portnyagina Natalia, Master's Degree Student, tel.: 89041110540, e-mail: [email protected]
I ИЩИ I
Транспорт
The article gives general information about the main alignment angles of vehicle steering wheels and explains theoretical background of their purposes. It provides a literature review on the problem of selection of alignment angles of vehicle steering wheels and their influence on vehicle performance characteristics such as stability, steering response, fuel consumption, tire wear and others. The goal is set to develop a statistical method for determining the values of alignment angles of vehicle steering wheels.
Keywords: alignment angles of steering wheels; camber angle; toe angle; longitudinal and transverse angle of a kingpin.
Введение
Углы установки управляемых колес автомобиля являются одними из наиболее важных его регулировочных параметров. От правильности и точности установки схождения колес, их развала, углов продольного и поперечного наклонов шкворня зависит не только быстрота износа шин, но и такие важнейшие показатели, как устойчивость и управляемость автомобиля.
Различают следующие основные углы установки управляемых колес и их назначение.
Углом развала колеса называется угол а (рис. 1) между средней плоскостью колеса (плоскостью симметрии, или плоскостью вращения) и вертикальной плоскостью, перпендикулярной к поверхности дороги. Угол развала считается отрицательным, если колесо наклонено своей верхней стороной внутрь к продольной плоскости автомобиля, и положительным - если верхней стороной наружу.
Существует несколько мнений о назначении угла развала колеса:
- при наличии развала на колесе создается боковая сила, прижимающая его к внутреннему ступичному подшипнику;
- развал позволяет уменьшить плечо обкатки h (см. рис. 1) и, следовательно, уменьшить момент, необходимый для поворота управляемых колес;
- при износе цапфы исключается отрицательный развал управляемых колес;
- развал позволяет уменьшить сопротивление боковому уводу.
Угол схождения колеса £ (рис. 2) -угол между направлением движения и плоскостью вращения колеса.
Рис. 1. Схема установки управляемого колеса
Рис. 2. Схема установки управляемых колес со схождением
Как правило, схождение колес положительно, то есть точка пересечения линий плоскостей вращения колес одной оси расположена спереди автомобиля. Иногда схождение колес определяется разностью расстояний между колесами спереди и сзади (рис. 3). В этом случае схождение измеряется в миллиметрах.
Так же, как и в случае с развалом, существуют различные точки зрения относительно назначения угла схождения:
- угол схождения необходим для компенсации негативного влияния угла развала;
- компенсация тенденции управляемых колес к расхождению под действием силы сопротивления качению и, как следствие, устранение возможности качения колеса с отрицательным схождением;
- угол схождения позволяет повысить устойчивость прямолинейного движения машины;
- наличие схождения позволяет предотвратить возможность колебаний управляемых колес;
- угол схождения позволяет улучшить управляемость машины.
_А_ 1.
Я
V®SI
г _хуУ "
В 1
Рис. 3. Линейное измерение схождения управляемых колес
В отличие от случаев с развалом и схождением, мнение о назначении угла поперечного наклона шкворня (оси поворота колес) в (см. рис. 1) в настоящее время сложилось однозначное. Угол поперечного наклона шкворня предназначен для стабилизации управляемых колес.
Углом продольного наклона шкворня называется угол между вертикальной поперечной автомобилю плоскостью и проекцией линии, проходящей через центры шаровых опор, на плоскость, параллельную продольной оси автомобиля (рис. 4).
Угол продольного наклона шкворня Y считается положительным, если верхний конец шкворня наклонен в сторону задней части автомобиля.
Во мнении относительно назначения угла продольного наклона шкворня различные авторы тоже едины, как и в случае с углом поперечного наклона шкворня:
- угол продольного наклона шкворня обеспечивает стабилизацию управляемых колес;
- данный угол позволяет уменьшить радиус поворота машины.
У
Рис. 4. Продольный угол наклона шкворня (оси поворота колеса)
Анализ влияния углов установки управляемых колес на эксплуатационные свойства
Литературный обзор по теме исследования показал, что достаточное для проведения анализа количество научных трудов посвящено углам установки управляемых колес, а именно: их влиянию на стабилизацию колес, сопротивление движению автомобиля, износ шин и на прочие эксплуатационные свойства.
В процессе движения автомобиля большинство эксплуатационных свойств реализуется вследствие взаимодействия эластичного колеса с опорной поверхностью. В случае прямолинейного качения эластичного колеса по ровной горизонтальной опорной поверхности при условии, что плоскость качения колеса перпендикулярна плоскости опорной поверхности, на него действуют только продольные и вертикальные реакции. Однако при наклоне плоскости колеса или при его качении с уводом возникают поперечные реакции. Именно они главным образом и влияют на эксплуатационные свойства машины [10].
В результате анализа работ, посвященных углам установки управляемых колес, был сделан вывод, что в первую очередь данные углы влияют на величину со-
противления качению. В [9] отмечается, что с увеличением этих углов коэффициент сопротивления качению прогрессивно возрастает, и наиболее существенное влияние на данный параметр оказывает угол схождения. Результаты экспериментальных исследований, приведенные в [7], свидетельствуют о том, что при увеличении схождения с 2 до 20 мм путь выбега, напрямую зависящий от силы сопротивления качению, уменьшается в 2 раза, а расход топлива увеличивается при скорости 30 км/ч на 70%, при скорости 50 км/ч - на 100%.
В [7] приводится зависимость расхода топлива и износа шин от величины схождения управляемых колес. Расчеты и экспериментальные исследования показывают, что приведение нормативов к значениям, соответствующим минимуму энергетических затрат, позволит получить экономию топлива от 4 до 6% на каждую машину.
Анализ приведенных зависимостей показывает, что углы установки колес оказывают существенное влияние на износ пневматических шин и, как следствие, на их условия работы и срок службы. В [9] установлено, что из-за неправильной установки управляемых колес износ шин возрастает на 30% и более, причем основное влияние на величину износа оказывает величина боковой силы на колесе.
В.Ф. Платонов и Г.Р. Леиашвили [7] установили, что наибольшее влияние на изнашивание шин, так же как и на топливную экономичность, оказывает величина схождения передних колес. Причем отклонение этого параметра от оптимума на 2-3 мм для легкового автомобиля и на 15-30 мм для грузового увеличивает износ шин в 1,5-2 раза. Авторы отмечают, что неоптимальная установка управляемых колес влечет за собой не только увеличение их интенсивности изнашивания, но и изнашивания ведущих колес из-за роста сопротивления движению.
В [1] установлено, что наклон колеса за счет увеличения продольного наклона шкворня с 2° до 8°30' вызывает уменьшение темпов изнашивания шин управляемых
колес в 3 раза.
Ю.А. Ечеистовым и М.М. Слуцкиным в [2] установлено, что минимальное сопротивление качению и, следовательно, минимальный износ шин и расход топлива имеет колесо, плоскость вращения которого совпадает с направлением вектора его скорости и перпендикулярна опорной поверхности, то есть при углах развала и схождения, равных нулю. Однако, как видно из результатов испытаний, приведенных в [7], данное утверждение не всегда соответствует действительности.
В работах В.А. Иларионова, Й. Рай-мпеля, Л.Л. Гинцбурга изучалось влияние углов установки управляемых колес на управляемость и устойчивость автомобиля. В результате выполненных исследований было установлено, что развал улучшает стабилизацию эластичных управляемых колес за счет возникающего при движении автомобиля увода. При этом стабилизирующий момент, обусловленный смещением результирующей боковой реакции относительно центра пятна контакта, стремится возвратить управляемые колеса в положение прямолинейного движения. Однако если колеса имеют отрицательный развал или получают его за счет крена кузова на повороте, то усиливается недостаточная поворачиваемость автомобиля и затрудняется управление им. В работе Й. Раймпеля утверждается, что желательным положен и-ем колеса на повороте является отрицательный развал относительно дороги наружного колеса и положительный развал внутреннего. Это приводит к направлению боковых сил снаружи внутрь и тем самым к более благоприятной характеристике сопротивления уводу шины и уменьшению возвратного момента.
Анализ исследований влияния схождения на устойчивость движения и стабилизацию управляемых колес дает противоречивые результаты. Так, в некоторых работах отмечается незначительное влияние схождения, в то время как другие исследования свидетельствуют об обратном. Для исключения влияния указанных противоречий целесообразно использовать
опыт по изучению устойчивости и управляемости автомобиля в работах С.В. Бахму-това и его учеников, т.е. проводить оценку устойчивости и управляемости по достаточно большому количеству частных критериев или с использованием комплексных критериев.
Исследованиями, выполненными в лабораторных условиях НАМИ по вопросу распределения напряжений в контакте катящегося колеса, установленного с различными углами развала и схождения, определено, что качение колеса, как с развалом, так и со схождением, приводит к изменению распределения нормальных напряжений по ширине контакта. При этом развал увеличивает нормальные напряжения со стороны наклона колеса к дороге, а схождение - со стороны приложения боковой силы. Изменение развала у ведомого колеса до 2° и схождения до 5° приводит к увеличению продольных касательных напряжений до 20% по сравнению с нулевыми развалом и схождением. Основное же влияние углы установки управляемых колес оказывают на величину и характер распределения поперечных касательных напряжений, что предопределяет соответствующие показатели управляемости и устойчивости машины.
Угловая деформация (угол увода), согласно теории качения эластичного колеса, разработанной М.В. Келдышем, пропорциональна углу наклона колеса, то есть углу развала, что дает право сделать вывод об увеличении увода колеса (боковой силы) - как следствии увеличения развала. Это положение нашло подтверждение и в работах других авторов.
Таким образом, на основании анализа исследований влияния углов установки управляемых колес и шкворней поворотных цапф можно сделать вывод, что данные углы наиболее существенное влияние оказывают на следующие эксплуатационные показатели: сопротивление качению колес; износ шин; устойчивость при движении; управляемость.
Наибольшее влияние на износ шин оказывает схождение управляемых колес,
что вызывает необходимость особого контроля величины этого параметра и своевременной регулировки. При неправильной установке колес интенсивность износа шин возрастает в 5-10 раз [1]. Возрастают также износы деталей подвески и рулевого управления. Работа станций технического обслуживания и диагностических центров показывает, что 50-70% автомобилей нуждаются в регулировке углов установки колес, особенно схождения.
Проблема выбора углов установки управляемых колес
Повышение скоростных качеств автомобилей, возросшая сложность и интенсивность дорожного движения обусловливают актуальность правильной установки управляемых колес автомобилей и оперативного контроля ее параметров. Однако в большинстве рассмотренных случаев углы установки колес уже известны либо варьировались от заданного производителем значения.
Задача выбора углов установки управляемых колес при конструировании автомобиля полностью на сегодняшний день не изучена. Общепринятых методик расчета углов установки управляемых колес не существует. При проектировании и создании новых моделей автомобилей значения этих углов определяют по хорошо зарекомендовавшим себя близким аналогам с последующей экспериментальной доводкой. Как следствие, все сводится к увеличению затрат времени и средств на проведение такого рода экспериментальных исследований.
В связи с вышесказанным существует необходимость в аналитическом выборе либо расчете углов установки колес автомобиля еще на этапе его проектирования.
Исследования в данном направлении привели к нижеприведенным результатам.
В работах Ю.А. Ечеистова, М.М. Слуцкина [2] и В.А. Иларионова [4] приведены схожие зависимости между величинами углов развала и схождения управляемых колес автомобиля. Использу-
емые же в приведенных зависимостях коэффициенты не представляются известными без проведения множества экспериментальных исследований.
А.Я. Тарасов приводит в своей работе [9] зависимость между вышеназванными углами для конкретной модели автомобиля, что не дает возможности ее использования для других видов транспорта.
Зависимости, предложенные в работах В.Д. Каменева [5], В.Н. 3адворнова[3], а также в [8], связывают углы установки колес с параметрами шин и колес автомобиля, таких как ширина профиля шины, ее жесткость, сопротивление боковому уводу, длина пятна контакта с опорной поверхностью и прочими. На стадии проектирования автомобиля использование приведенных зависимостей достаточно сложно.
В исследовании И.А. Михайлина [6] разработана методика определения рациональных значений углов установки управляемых колес и шкворней поворотных цапф на примере проектирования тракторов. В основу методики автор заложил принцип интегральных критериев оптимизации работы тракторной техники - предложенные им коэффициенты эффективности качения, маневренности и управляемости. При проведении ряда экспериментальных исследований данной методики на автомобильной технике, возможно, применение ее будет целесообразно при проектировании автомобилей.
Однако, несмотря на обилие информации об углах установки колес и их зависимости от эксплуатационных факторов, на практике стоит задача определения углов установки управляемых колес автомобилей, находящихся в эксплуатации. То есть задача выбора указанных углов уже решена производителем, но их значения не всегда известны пользователю либо приведены в справочниках и базах данных специализированных стендов некорректно. Возникает вопрос определения заложенных производителем значений углов установки колес. Запрос данных у производителя займет время, а иностранный производитель не всегда ответит в частном
конкретном случае.
Практика эксплуатации автомобильного транспорта насчитывает массу примеров возникновения проблемных ситуаций, когда имеющееся для измерения углов установки управляемых колес оборудование не представляется возможным применять по причине отсутствия нормативных значений названных параметров для данного транспортного средства. Так, например, при замене силового агрегата автомобиля на более или менее мощный, нагрузка на переднюю управляемую ось изменяется. При этом меняют ход подвески, а углы установки колес оставляют прежними. Кроме того, интенсивно изнашиваются шины. А затраты на замену изношенных, в результате неправильно установленных регулировочных параметров шин, составляют значительную долю в сумме эксплуатационных затрат автомобиля. Нарушается его управляемость и устойчивость, что нередко ведет к ДТП.
Выводы
Очевидно, что на величину углов установки управляемых колес влияет много факторов: тип подвески; вид привода ведущих колес (передний, задний, полный); нагрузка на управляемые колеса; тип рулевого привода и пр. Попытки подбирать величину углов установки колес эмпирическим путем очень трудоемки и малоэффективны, а зависимости, которые помогли бы рассчитать их величину, в настоящее время отсутствуют. В этой связи проведение научного исследования, направленного на выявление закономерностей, позволяющих определять величину углов установки управляемых колес автомобиля расчетным путем, с учетом наиболее значимо влияющих факторов, является актуальным.
Решением вышеуказанной проблемы может стать применение статистического метода определения неизвестной величины, тем более, что производители, не имея соответствующих методик, при выборе углов установки колес пользуются уже известными их величинами аналогичных проектируемому автомобилю моделей. Этот факт является доказатель-
lui
Транспорт
ством возможности применения статистического метода.
Научной гипотезой предстоящего исследования является возможность определения величин углов установки управляемых колес автомобиля при отсутствии справочных данных расчетным
Библиогра
1. Балабин И.В., Кнороз А.В. О влиянии угла наклона плоскости качения колеса на износ шин при повороте автомобиля // Автомобильная промышленность. 1979. № 9. С. 13-14.
2. Ечеистов Ю.А., Слуцкин М.М. Влияние установки управляемых колес на сопротивление движению автомобиля // Автомобильная промышленность. 1958. № 7. С. 18-19.
3. Задворнов В.Н. Влияние параметров установки колес на износ шин в задней независимой подвеске легкового автомобиля: автореф. дис. ... канд. техн. наук.: 05.05.03. М., 2000. 16 с.
4. Иларионов В.А. Стабилизация управляемых колес автомобиля. М.: Транспорт, 1966. 168 с.
5. Каменев В.Д. Исследование влияния углов установки управляемых колес на эксплуатационные свойства автомобиля: дис. ... канд. техн. наук. М, 1970. 169 с.
6. Михайлин И.А. Выбор оптимальных углов установки управляемых колес и шкворней поворотных
путем с использованием модели множественной регрессии, учитывающей наиболее значимые факторы: тип подвески; вид привода ведущих колес (передний, задний, полный); нагрузка на управляемые колеса; тип рулевого привода и прочее.
Статья поступила 18.11.2015 г.
чий список
цапф трактора: дис. ... канд. техн. наук.: 05.05.03. М., 2005. 175 с.
7. Платонов В.Ф., Леиашвили Г.Р. Повышение экономичности автомобилей за счет оптимизации углов установки управляемых колес // Автомобильная промышленность. 1983. № 4. С. 16-17.
8. Расчет оптимального развала и схождения управляемых колес / С.В. Редчиц, В.В. Редчиц,
B.И. Плотников [и др.] // Автомобильная промышленность. 2000. № 11. С. 15-16.
9. Тарасов А.Я. Исследование влияния углов установки передних колес автомобиля «Волга» на износ шин // Автомобильная промышленность. 1966. № 6.
C. 19-21.
10. Федотов А.И., Зарщиков А.М. Конструкция, расчет и потребительские свойства автомобилей: учеб. пособие для вузов по специальности «Сервис транспортных и технологических машин и оборудования». Иркутск: Изд-во ИрГТУ, 2007. 335 с.
УДК 629.113
РЕИНЖИНИРИНГ И МОДЕРНИЗАЦИЯ СОВРЕМЕННЫХ ПРЕДПРИЯТИЙ АВТОМОБИЛЬНОГО СЕРВИСА
© О.А. Свирбутович1, В.С. Колчин2
Иркутский национальный исследовательский технический университет, 664074, Россия, г. Иркутск, ул. Лермонтова, 83.
Приведены результаты исследования рынка автосервисных услуг, которые зависят от увеличения парка автомобильного транспорта и влияют на объемы работ по техническому обслуживанию и ремонту. Выделены сегменты и модели предприятий автомобильного сервиса в России. Установлена зависимость реинжиниринга современного рынка автосервисных услуг и модернизации предприятий автомобильного сервиса посредством подъема инжиниринга на новый уровень, реализации технических и технологических решений, эффективного использования производственных мощностей и площади предприятия.
Ключевые слова: предприятие автомобильного сервиса; автосервисные услуги; техническое обслуживание и ремонт; реинжиниринг; модернизация; производственно-техническая инфраструктура.
REENGINEERING AND MODERNIZATION OF MODERN AUTOMOTIVE SERVICE ENTERPRISES O.A. Svirbutovich, V.S. Kolchin
Irkutsk National Research Technical University, 83 Lermontov St., Irkutsk, 664074, Russia.
1Свирбутович Ольга Александровна, кандидат социологических наук, доцент кафедры автомобильного транспорта, тел.: 89148706351, e-mail: [email protected]
Svirbutovich Olga, Candidate of Sociological sciences, Associate Professor of the Department of Automobile Transport, tel.: 89148706351, e-mail: [email protected]
2Колчин Василий Савельевич, кандидат технических наук, доцент кафедры автомобильного транспорта, тел.: 89500607406, e-mail: [email protected]
Kolchin Vasily, Candidate of technical sciences, Associate Professor of the Department of Automobile Transport, tel.: 89500607406, e-mail: [email protected]
