CC BY
36маленький объем и небольшую мощность. Такая конфигурация позволяет заметно уменьшить выброс вредных веществ в атмосферу по сравнению с негибридными автомобилями [7].
Таким образом, в ближайшем будущем автомобили, работающие на электричестве, получат огромное распространение. Для этого необходимо создать:
- батареи большой емкости и малых размеров;
- двигатель, который будет способен, используя минимум энергии, выдавать максимум эффективности, другими словами повысить КПД двигателя;
- создать обширную сеть зарядочных станций;
- создать зарядки, которые позволят заряжать аккумулятор в разы быстрее.
Заключение. Применение альтернативных видов топлива является
неотъемлемой частью развития автомобилестроения. Все из сейчас используемых видов топлива имеет определенные минусы, но в тоже время новые разработки в этой сфере имеют свои сложности - недоработки из-за недостатка новых материалов и разработок. Каждое альтернативное топливо имеет особенности применения и хранения, что создает определенные сложности в его использовании.
Библиография:
1. Топлива, смазочные материалы, технические жидкости. Ассортимент и применение: справочник. / Под. ред. В.М. Школьникова. М.: Издат. центр «Техинформ», 2007. 596 с.
2. Обельницкий А.М., Егорушкин Е.А., Чернявский Ю.Н. Топливо, смазочные материалы и охлаждающие жидкости. М.: ИПО «Полигран», 2005. 272 с.
3. Раменский А.Ю. Исследование рабочих процессов автомобильного двигателя на бензино-водородных топливных композициях: дис. ... канд. техн. наук. М., 1982. 204 с.
4. Масленников Р.Р. Эксплуатационные материалы (автомобильные): Учеб. Кемерово: Кузбас. гос. техн. ун-т, 2002. 214 с.
5. Беспалов В.Я., Котеленец Н.Ф. Электрические машины: Учебник для студентов учреждений высшего профессионального образования. М.: ИЦ Академия, 2013. 320 с.
6. НЕФТЬ и ЭКОЛОГИЯ. Спасут ли нас электромобили? //URL: https://youtu.be/ HbEl-2n5AQ (дата обращения 24.08.2021).
7. Бусыгин Б.П. Электромобили. Учебное пособие. 1979. 72 с.
УДК 62-26
ОСНОВНЫЕ ПРИЧИНЫ ВИБРАЦИЙ В АВТОМОБИЛЯХ ОТЕЧЕСТВЕННОГО ПРОИЗВОДСТВА. МЕТОДЫ ИХ УСТРАНЕНИЯ
Комоликов А.С., аспирант 1 года обучения направления подготовки 35.06.04 «Технологии и средства технического обслуживания в сельском хозяйстве». Научные руководители: д.т.н., доцент Березина Н.А., к.т.н., доцент Мищенко Е.В.
ФГБОУ ВО Орловский ГАУ
АННОТАЦИЯ
В статье рассмотрены основные причины возникновения вибраций при эксплуатации автомобилей. Вибрация является естественным процессом, которая возникает при работе узлов автомобиля. Полностью от нее избавиться невозможно, но можно использовать различные методы по ее уменьшению. Систематическое проведение ТО, устранения неполадок путем проведения ремонтов (текущего, капитального),
применение виброщумоизоляции и т.д. помогут избавиться от нежелательных вибраций, сделая автомобиль комфортным и безопасным при его эксплуатации.
КЛЮЧЕВЫЕ СЛОВА
Вибрация; эксплуатация автомобиля; причины вибраций; нежелательные колебания; износ и ремонт деталей и узлов; методы снижения вибраций.
ABSTRACT
The article discusses the main causes of vibrations during the car use. Vibration is a natural process that occurs when the car elements are in use. It is impossible to get rid of it completely, but you can apply various methods to reduce it. Systematic maintenance, troubleshooting by carrying out different current and capital repairs, the use of vibration and noise insulation, etc. will help to get rid of unwanted vibrations, making the car comfortable and safe during its operation.
KEYWORDS
Vibration; vehicle operation; causes of vibrations; unwanted vibrations; wear and repair of parts and assemblies; methods of reducing vibrations.
Введение. Рынок по продажам автомобилей представлен широким ассортиментом, который включает различные марки, модели, классы и т.д. В нашей стране высокой популярностью пользуются авто отечественного производства, которые выпускались или продолжают сходить с конвейеров российских автозаводов. На настоящее время одним из распространенных отечественных автомобилей является LADA (ВАЗ) Волжского автомобильного завода, выпускающего различные модели, которые собирались или собираются на различных платформах.
Завод выпускал автомобили с так называемой «заднеприводной платформой», которая использовалась на «классическом семействе» (ВАЗ 2101 - 2107 и их модификации). Основой для нее стал итальянский автомобиль FIAT 124.
Позже, в апреле 1977 года, с конвейера Волжского автомобильного завода сошел первый в мире внедорожник с несущим кузовом - ВАЗ 2121, известный во всем мире как «НИВА» или «LADA 4*4». Данная модель является полноприводным автомобилем, поэтому до сих пор не теряет свою популярность в России, а также за границей.
На смену «классике» пришли переднеприводные автомобили, которые берут свое начало от ВАЗ 2108. Платформа «Гамма-1», разработанная конструкторами почти 40 лет назад совместно с Porsche, используется АвтоВАЗом и в настоящее время, претерпевая все большие изменения.
В настоящее время завод уже почти полностью перешел на платформу B0, на которой производят многие бюджетные автомобили в мире.
К сожалению, отечественные автомобили имеют ряд недостатков и недоработок, которые инженеры и главные конструкторы устраняют на более новых моделях. Одним из таких недостатков является сильная вибрация кузова, КПП, двигателя, вибрация при торможении и т.д., которые создают дискомфорт для водителя, при этом делая автомобиль менее удобнее и комфортнее.
Целью данной статьи является рассмотрение основных причин вибраций, возникающих в автомобиле при движении и основные методы их устранения.
Основная часть. Несмотря на разные марки и модели автомобилей, произведенных различными автозаводами, каждый узел автомобиля испытывает вибрации, которые приводят к износу деталей или даже самих узлов. Разберем основные причины вибрации автомобиля, возникающие в процессе его эксплуатации.
1. Вибрации при работе двигателя и трансмиссии на холостом ходу и при движении. Конструкционно данные узлы автомобиля всегда испытывают вибрацию. Поэтому они установлены в автомобиле на специальных опорах («подушках»). Без их
использования, вибрация будет передаваться на кузов без демпфирования. Опоры поглощают часть толчков и крутильных колебаний, возникающих при раскрутке валов и приводов, уменьшая резонансную вибрацию и «пинки» при изменении режимов работы двигателя и КПП. Со временем опоры изнашиваются. Это может быть ускоренно неправильной работой двигателя и/или трансмиссии (проблемы с зажиганием, топливной системой, нехваткой масла в двигателе или КПП, износ зубьев шестерен и т.д.), при которой увеличивается частота и амплитуда колебаний [1].
При работе двигателя на опоры передаются силы, которые вызывают колебания и вибрацию ДВС на подушках. Источник возникновения этих сил - это неуравновешенные силы и моменты внутри двигателя (рис. 1) [2].
Рисунок 1 - Неуравновешенные силы в ДВС
Силы инерции от поршневой группы (направлены вдоль оси цилиндра) рассчитываются по формуле (1):
Р]=Р,+Р„ (1)
Силы инерции от вращающихся масс (направлены вдоль кривошипа) рассчитываются по формуле (2):
Рс = - Мк2 Я о 2 (2)
Боковая сила N создает реакцию ДВС на передаваемый М кр :
М кр = N • Н (3)
Другие силы уравновешиваются внутри двигателя и на опоры не передаются и определяются по формулам (4), (5) [2]:
Р, = Мп 1 • ], = Мп 1 • Я ш 2 с о я р - силы инерции 1го порядка (4) Р,, = Мп 1 • ] ,, = Мп 1 • ЯЛ ш2 с о з 2 р - силы инерции 2го порядка (5)
2. Вибрации из-за проблем с шинами.Шины являются одной из самых распространенных причин вибрации автомобиля на скорости. На низкой скорости проблемы не всегда заметны, но дрожание усиливается по мере ускорения до 60 км/ч. При этом вибрация будет передаваться на рулевое колесо. Шины также будут испытывать вибрацию.
Давление в шинах необходимо соблюдать исходя из инструкции по эксплуатации автомобиля. Перекачанные или шины с низким давлением в них будут передавать неровности дороги на кузов автомобиля в виде вибраций [3]. Износ шин при неправильном давлении представлен на рисунке 2.
ДЯДКи вК^ВЬ Дв
а) б) в)
Рисунок 2 - Износ шин при неправильном давлении: а) нормальное давление; б) недостаточное давление; в) избыточное давление.
3. Вибрации из-за нарушения балансировки колесных дисков. Нарушение углов установки колес («развал-схождение»). Колесо в сборе является мягким и гибким, что позволяет поглощать удары, вызванные дорожными неровностями. Оно вращается без биений, не создавая вибраций транспортного средства. На практике же несовершенство при производстве шин, колёс, ступиц, тормозов и других частей вращающихся деталей может привести к неоднородностям трёх основных типов:
а) Дисбаланс масс
б) Изменения размеров
в) Изменения жёсткости
Изменения сил могут быть в радиальном направлении, тяговом направлении, и поперечном направлении.
Дисбаланс происходит от неравномерного распределения массы в отдельных компонентах механизма вдоль или вокруг оси вращения. Асимметрия относительно оси вращения наблюдается как статический дисбаланс. Полученный эффект является силой вращения в плоскости колеса с амплитудой, пропорциональной дисбалансу массы, расстоянию от центра вращения и квадрату скорости вращения. Поскольку вращение происходит в плоскости колеса, эта сила производит и радиальные, и продольные возбуждения [4]. Сила дисбаланса определяется по формуле (6):
р! = (тг>2(6)
где р! - сила дисбаланса; тг - величина дисбаланса ( масса и радиус); ш -скорость вращения, рад/с.
Регулировка развала-схождения - это коррекция углов установки колес для возвращения их к заводским показателям. Колеса всегда должны быть в строго вертикальной плоскости, однако по факту они демонстрирует непостоянство -перемещаются относительно кузова и поворачиваются относительно горизонтальной плоскости.
Развал колес - это угол между вертикальной плоскостью и плоскостью вращения колеса.
Схождение - это угол между плоскостью вращения колеса и продольной осью машины. Он заметен, если посмотреть на автомобиль спереди - колеса стоят не строго параллельно относительно друг друга, а расположены под углом [5].
В зависимости от настройки «развал-схождение» может быть положительным, нулевым и отрицательным.
Неверно настроенный хотя бы один из параметров приводит к биению и износу не только шины, но и тормозных дисков, ступиц, шаровых опор, сайлентблоков и т.д.
Угол установки колес представлен на рисунке 3.
Рисунок 3 - Угол установки колес: а) развал колеса; б) схождение колеса
4. Вибрации при торможении. Основная причина вибраций при торможении -это деформированные тормозные диски. Это определяется по вибрирующей отдаче в педаль тормоза. Вибрация также может появиться, если тормозные диски загрязнены, особенно маслянистыми продуктами. Через рулевую рейку это сразу будет передано на руль.
Причиной может стать также изношенный или ржавый штифт тормозного суппорта. Если это является причиной вибраций, то рулевое колесо начинает вибрировать при скорости 50 км/ч. При увеличении скорости, это явление усиливается и после остановки автомобиля можно почувствовать характерный запах.
При торможении происходит динамическое перераспределение веса автомобиля на переднюю ось. Поэтому при наличии там изношенных деталей в подвеске их роль усилится, люфты проявятся в виде возбуждения колебаний. Виной могут стать шаровые опоры, стойки и втулки стабилизаторов, сайлентблоки рычагов и растяжек [6]. Износ тормозного диска представлен на рисунке 4.
а)
б)
Рисунок 4 - Износ тормозного диска: 1) Искривленный диск; 2) Неравномерный износ диска;
3) Коррозия рабочей поверхности диска
С точки зрения безопасности тормозная система автомобиля является одной из самых важных систем в ТС. Она очень чувствительна к износу, поэтому необходимо регулярно и своевременно проверять тормозные колодки, диски и все другие компоненты тормозной системы.
5. Вибрации в подвеске автомобиля. Подвеска автомобиля служит для соединения колес с кузовом. С помощью подвески колеса могут спокойно вращаться, независимо от кузова. Поэтому она считается обязательным узлом «ходовой» любого автомобиля [7]. Главными элементами подвески являются амортизатор с пружиной.
Подвеска может быть разных типов (зависимая и независимая подвеска, ресорная подвеска, многорычажная подвеска и т.д.). Главной задачей подвески, независимо от ее типа и вида является - гашение ударов и вибраций с колес на кузов автомобиля.
Изношенные стойки или амортизаторы, опорные подшипники приводят к неравномерной работе подвески, что является причиной вибрации в автомобиле. Особенно тряска заметна на неровной дороге или на большой скорости.
Шаровые опоры часто приходят в негодность из-за неровных и плохих дорог. В нашей стране шаровые шарниры служат гораздо меньше, чем на автомобилях, которые эксплуатируются в Европе. Если эти компоненты имеют люфт, то при движении, это часто приводит к тряске в машине.
Рулевые наконечники со временем начинают «люфтить» из-за износа. Благодаря им колеса поворачиваются параллельно. Если рулевые наконечники пришли в негодность, то передние колеса могут быть не параллельны, из-за чего наблюдается вибрация на рулевом колесе.
Изношенность сайлентблоков на рычагах подвески также является следствием возникновения вибрации на кузове автомобиля.
Наиболее распространенной подвеской на отечественных автомобилях является подвеска типа MacPherson (передняя подвеска) и задняя зависимая подвеска, которая представляет собой балку, связывающие между собой задние колеса. На рисунке 5 представлены кинематические схемы подвесок, которые используются в легковых автомобилях.
Рисунок 5 - Кинематические схемы подвесок автомобилей: а - зависимая; б - однорычажная независимая; в - двухрычажная независимая с рычагами равной длины; г - двухрычажная независимая с рычагами разной длины; д - независимая рычажно-телескопическая; е - независимая двухрычажная с торсионом; ж- независимая с продольным качанием [8]
Методы устранения вибраций в автомобиле. Рассмотренные выше основные причины вибраций, которые возникают в автомобилях при их эксплуатации, являются проблемой не только автомобилей отечественного производства, но и автомобилей многих мировых брендов. Основная разница заключается в качестве разработки и сборки автомобилей, а также условиях их эксплуатации. Здесь, к сожалению, отечественные авто заметно уступают маркам иностранного производства. Российские заводы пользуются наследием разработок советских инженеров и конструкторов. К примеру, после испытания первой модели «жигулей», которая являлась прототипом Fiat 124, были внесены более 800 изменений, которые были необходимы для эксплуатации седана в советских условиях (климат, качество дорог и т.д.). Такими изменениями, например, были: увеличение дорожного просвета, замена задних дисковых тормозов на барабанные, т.к. итальянские разработки не выдерживали испытания на советских полигонах. В наше время использования высокого дорожного просвета и ЗДТ все еще является актуальным и российский автопром не спешит от них отказываться.
Полностью избавиться от вибраций, возникающих при движении автомобиля невозможно, можно лишь уменьшить его влияние на автомобиль. Для этого необходимо:
1. Следить за техническим состоянием автомобиля - во время менять опоры двигателя, обслуживать тормозную систему, элементы подвески, менять сайлентблоки и т.д.
2. Во время обслуживать двигатель и трансмиссию - менять (и доливать масло при необходимости), менять топливные и воздушные фильтры, производить техническое обслуживание системы зажигания.
3. Производить два видаремонтаавтомобиля: текущий или капитальный, которые могут выполняться как по отдельным агрегатам, узлам и механизмам, так и по автомобилю в целом.
4. Распространенным явлением по уменьшению вибрации и шума в салоне автомобиля, является его полная или частичная вибро-шумоизоляция. На рынке представлен различный ассортимент виброизоляции, шумоизоляции в виде листов различных геометрических параметров или даже в жидком виде (резинобитумная мастика, антигравий и т.д.). Места для нанесения вибро-шумоизоляции представлены на рисунке 6 [9].
Вибро шумоизоляция Вибро шумоизоляция Вибро-шумоизоляция
багажника
Рисунок 6 - Виброшумоизоляция автомобиля
5. Установка на автомобиль элементов «тюнинга», которые снижают вибрации. Это могут быть подрамники, распорки (растяжки), усиленные рычаги, сайлентблоки из более качественного материала, «защита» двигателя, более жесткие или мягкие элементы подвески (пружины, амортизаторы), и т.д. Перед установкой какого-либо элемента тюнинга на автомобиль необходимо изучить всю информацию о конструкции, все плюсы и минусы данной доработки, опыт других автовладельцев, после чего сделать выводы и уже устанавливать данный элемент на автомобиль либо отказаться от него.
Заключение. Вибрация является естественным физическим процессом, оказывающим негативное влияние на кузов автомобиля. Полностью вибрационное воздействие устранить нельзя. При работе двигателя, трансмиссии, подвески и остальных узлов автомобиля постоянно происходят виброакустические колебания. Конечно же, ощущение этого воздействия зависит от расположения узлов автомобиля, качества материала и сборки автомобиля, наличия виброшумоизоляции и т.д. Отечественные автомобили значительно уступают по этим показателям моделям иностранного производства. В настоящее время ситуация меняется с переходом автозавода на платформу ВО. Российские автомобили становятся более комфортабельнее, качественнее и практичнее в сравнении с более ранними моделями. Автомобили российской сборки на мировом рынке стали более конкурентно способнее с автомобилями иностранного производства.
Но какого бы класса, марки, модели, какой страны производства не был бы автомобиль - всегда важно поддерживать его в хорошем состоянии - вовремя проводить ТО, ремонт, антикоррозионную обработку, следить за внешним видом и тогда любой автомобиль прослужит долгие годы, выполняя свою основную функцию.
Библиография:
1. 5 основных причин вибрации автомобиля. Почему вибрирует ваш автомобиль? // URL: https://automotolife.com/services/5-osnovnyh-prichin-vibratsii-avtomobilya (дата обращения 17.08.2021).
2. Кинематика и динамика КШМ Кинематика КШМ. Уравновешенность ДВС // URL: https://present5.com/kinematika-i-dinamika-kshm-kinematika-kshm-v (дата обращения 17.08.2021).
3. Как влияет давление в шинах колес на поведение автомобиля на дороге // URL: https://zen.yandex.ru/media/twokarburators/kak-vliiaet-davlenie-v-shinah-koles-na-povedenie-avtomobilia-na-doroge-5daQd4318d5b5fQQb0d8f28f (дата обращения 18.08.2021).
4. Thomas D. Gillespie. Fundamentals of Vehicle Dynamics // Published by: Society of Automotive Engineers, Inc. 400 Commonwealth Drive Warrendalc, PA 150960001. // URL:http://dmilvdv.narod.ru/Translate/FVD/tire wheel assembly.html (датаобращения 18.08.2021)
5. Развал схождение: регулировка, проверка. // URL: https://nivovod.ru/ekspluatatsiya-i-obsluzhivanie/shod-razval-koles-avtomobilya-posle-kakih-rabot-nuzhno-i-ne (дата обращения 18.08.2021).
6. Причины вибрация руля автомобиля в движении, при торможении и на холостом ходу // URL: https://nivovod.ru/ekspluatatsiya-i-obsluzhivanie/shod-razval-koles-avtomobilya-posle-kakih-rabot-nuzhno-i-ne/ (дата обращения 20.08.2021).
7. Назначение, устройство и виды подвесок автомобиля // URL: https://techautoport.ru/hodovaya-chast/podveska/podveska-avtomobilya.html (дата обращения 20.08.2021).
8. Кинематические схемы // URL: https://studfile.net/preview/7386658/page:2/ (дата обращения (20.08.2021).
9. Создание шумозащиты автомобиля // URL: https://carmaker.ru/to motorist/kak-ustanovit-sumoizolaciu-avtomobila.html (дата обращения 20.08.2021).
УДК 621.311.1:621.3.014.7:621.3.014.33:621.3.064
МЕТОД ОЦЕНКИ ЧУВСТВИТЕЛЬНОСТИ ЗАЩИТНОГО КОММУТАЦИОННОГО АППАРАТА, УСТАНОВЛЕННОГО НА ТРАНСФОРМАТОРНОЙ ПОДСТАНЦИИ 10/0,4 кВ СЕЛЬСКОЙ ЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ СЕТИ 0,4 кВ
Лансберг А.А.1, инженер управления технологического развития и цифровизации. Научный руководитель: д.т.н., доцент, заведующий лабораторией электроснабжения и
теплообеспечения Виноградов А.В.2 1филиал ПАО «Россети Центр»-«Орелэнерго» 2ФГБНУ ФНАЦ ВИМ
АННОТАЦИЯ
В работе произведен обзор основных проблем, связанных с электробезопасностью эксплуатации распределительных электрических сетей промышленный предприятий, железнодорожного транспорта, сельского назначения. Рассмотрен алгоритм выполнения расчета по определению чувствительности защитных коммутационных аппаратов сельских электрических сетей 0,4 кВ на примере электрической сети, находящейся на балансовой принадлежности филиала ПАО «Россети Центр» -«Орелэнерго», запитанной от трансформаторной подстанции 10/0,4 кВ К-5-3 по воздушной линии 10 кВ №5 от подстанции «Куликовская» 110/35/10 кВ.
