CC BY
167
Влияние распределения крутящих моментов по осям автомобилей КамАЗ-4350, 5350 и 6350 на их опорную проходимость
к.т.н. с.н.с. Комаров В.А., к.т.н. с.н.с. Острецов А.В., Кондрашов В.Н.
НИИЦ АТ 3 ЦНИИ МО Р Ф, Университет машиностроения (495) 223-05-23, доб. 1587, avt@mami.ru
Аннотация. В статье приведены результаты влияния распределения крутящих моментов по осям автомобилей КамАЗ-4350, КамАЗ-5350 и КамАЗ-6350 на их опорную проходимость.
Ключевые слова: полноприводный автомобиль, опорная проходимость, нагрузка на ось, давление воздуха в шинах, удельная сила тяги на крюке автомобиля, удельная сила сопротивления качению, скорость движения, деформируемая опорная поверхность.
В настоящее время оценка опорной проходимости автомобилей, как правило, осуществляется на стадии испытаний опытных образцов. В такой ситуации представляется возможным только констатировать достигнутый уровень опорной проходимости путем сравнения его с уровнем эталонного образца, испытанного в одно и то же время в тех же самых условиях.
Это достаточно трудоемкий процесс, требующий, с одной стороны, оснащения испытуемых образцов необходимой аппаратурой и приборами для определения заданных ГОСТ Р В 52048-2003 [1] параметров опорной проходимости, и, с другой стороны, наличия соответствующих участков опорных поверхностей (сухого сыпучего песка, сырого суглинка, снежной целины) и метеоусловий для проведения испытаний.
Единственными же методами оценки эффективности принимаемых на стадии проектирования автомобилей решений по совершенствованию конструкции и прогнозирования уровня их опорной проходимости являются расчетные методы.
С этой целью во ФГУП «21 НИИИ МО РФ» (в настоящее время НИИ АТ 3 ЦНИИ МО РФ) была разработана математическая модель прямолинейного движения автомобиля, в основу которой положена модель качения одиночного деформируемого колеса по деформируемому грунту.
Математическая модель применима для любых автомобилей (с любым числом осей, полноприводных или неполноприводных, с независимой или зависимой подвеской, с механической (блокированной или дифференциальной), электрической или гидравлической трансмиссией). Она позволяет рассчитывать большинство определяемых по ГОСТ Р В 520482003 параметров опорной проходимости автомобиля, в первую очередь:
• максимальную удельную силу тяги на крюке Кт тах;
• коэффициент сопротивления качению 1А
• глубину образуемой колеи Нка;
• наибольшую скорость прямолинейного равномерного движения одиночного автомобиля
Утах.
Математическая модель обеспечивает расхождение значений показателей, полученных в результате расчетов с экспериментальными, не превышающее по Кт тах - 11 %, 1 - 9 %, Нка
- 8 %, Утах - 18 %.
Известно [2, 3], что наилучшие показатели опорной проходимости полноприводных автомобилей на деформируемых грунтовых поверхностях достигаются при минимально допустимом давлении воздуха в шинах и ограничиваются сцепными свойствами с опорной поверхностью.
В связи с этим, влияние распределения крутящих моментов по осям автомобилей Ка-мАЗ-4350, 5350 и 6350 на их опорную проходимость определялось расчетным методом только при минимальном давлении воздуха в шинах (0,10 МПа).
Расчеты проводились для движения по двум наиболее представительным грунтовым поверхностям:
• сухому сыпучему песку влажностью около 4 % (грунт 1);
• свежевспаханному суглинку влажностью около 26 % в осенний период (грунт 2).
Исходные данные для расчетов представлены в таблицах 1 и 2.
Таблица 1
Исходные данные для расчетов
Параметры Автомобили
КамАЗ-4350 КамАЗ-5350 КамАЗ-6350
m 2 3 4
Gi/Ga, кг 5100/11700 5250/15850 5600/22300
Колея Ba, мм 2050 2050 2050
112 / h-з / h-4, мм 4180/-/- 3340/4660/- 1940/5280/6600
Zmay, мм 970 960 970
Ne max, кВт/ ndN, мин"1/ ndM, мин"1 176/2200/1200 191/2200/1200 266/2200/1300
uo / ирк1 / ирк2 6,53/1,692/0,917 6,53/1,692/0,917 7,22/1,692/0,917
uKn (понижающий ряд) 7,82/4,03/2,50/1,53/1,0 11,54/7,93/5,46/3,82/ 2,53/1,74/1,20/0,84
Шины 425/85R21 (модель - Кама-1260)
Таблица 2
Характеристика грунтов
Тип грунта Параметры
W, % рг, МПа m С0, МПа фс, град. кш §бм Уг, Н/м3
Грунт 1 (песок) < 4 0,882 0,25 0 28 0,4 0,4 14210
Грунт 2 (суглинок) 24...26 0,.245 0,50 0,045 12,5 0,2 0,35 11466
Принятые обозначения: W - влажность, %; рг - удельное сопротивление грунта вдавливанию на глубине 1 см, МПа; ц - степенной коэффициент изменения удельного сопротивления грунта по глубине вдавливания; ф0 - угол внутреннего трения, град.; с0 - удельное сцепление, МПа; кш - ко-
эффициент трения материала шины о грунт; вес грунта, Н/м3 8бм - коэффициент буксования колес; уг - удельный
Ранее [4] было установлено, что блокированный межосевой привод полноприводных автомобилей с равномерной нагрузкой на ведущие мосты при прямолинейном движении по деформируемым грунтам обеспечивает наиболее рациональное распределение подводимых к мостам крутящих моментов.
Результаты расчетов, проведенных для автомобилей КамАЗ-4350, 5350 и 6350 с шинами модели Кама-1260, имеющих дифференциальный межосевой привод и нагрузку на ведущие мосты, близкую к равномерной в режиме максимальной тяги (Кт тах) и без тяги на крюке 1 Нка и Утах), приведены на рисунках 1 и 2. У автомобилей типа 6х6 (КамАЗ-5350) и 8х8 (КамАЗ-6350) межосевой привод в тележках принят блокированным.
Из приведенных результатов следует, что у рассматриваемых автомобилей максимальная по сцеплению сила тяги на крюке соответствует несколько меньшей относительной величине распределения крутящих моментов М1/Ма по мостам (тележкам) по сравнению с относительным распределением нагрузки (01/0а), то есть большей доле суммарного крутящего момента на заднюю ось (тележку). Так, при движении по грунтам 1 и 2 наиболее рациональное для получения максимальной силы тяги распределение моментов у рассматриваемых автомобилей составляет: КамАЗ-4350 - 0,40 (01/0а = 0,44), КамАЗ-5350 - 0,30 (01/0а = 0,33), КамАЗ-6350 - 0,25 (01/ва = 0,25).
В режиме движения без тяги на крюке минимальные значения коэффициента сопротивления качению (1) и глубины колеи (Нка), а также максимальной скорости движения (Утах) практически соответствуют относительному распределению крутящих моментов по мостам с несколько большими значениями, превышающими соответствующее распределение нагруз-
ки по мостам автомобилей, особенно на уплотняемых грунтах. Например, такое распределение крутящих моментов М1/Ма при движении по суглинистой пахоте у автомобилей КамАЗ-4350, 5350 и 6350 достигает соответственно 0,45; 0,45 и 0,30.
а) б)
Рисунок 1. Показатели опорной проходимости автомобилей КамАЗ-4350 (а) и КамАЗ-5350 (б) по сухому сыпучему песку в зависимости от распределения крутящих моментов между передней и задней осями (задней тележкой):
1 — KT max? 2 — fa? 3 — Vmax? 4 — Нка
Указанное распределение моментов в режиме максимальной силы тяги и без тяги на крюке наблюдается примерно при одинаковых радиусах качения колес всех осей, что обеспечивается при прямолинейном движении с блокированным межосевым приводом в механических трансмиссиях и совпадает с ранее полученными рекомендациями для автомобилей с равномерной развесовкой.
Утях- км'ч
Нка: см 45
\ /
\ L J 1
Ч •ш. 4 /
2
-3 Ч1
35 25 15 5
0,1
о, г
М^Ма -
0,3 0,4 ->
0,5
а) б)
Рисунок 2. Показатели опорной проходимости автомобилей КамАЗ-5350 (а) и КамАЗ-6350 (б) по свежевспаханному суглинку в зависимости от распределения крутящих моментов между передней осью (передней тележкой) и задней тележкой:
1 - K
T max?
2 ■
f ? 3
'a? 3
■ Vm
4 - Нк
При отклонении распределения М1 /Ма от указанных значений в обоих режимах движения показатели опорной проходимости автомобилей заметно ухудшаются, особенно по тяго-во-сцепным показателям.
Худшие показатели опорной проходимости соответствуют полному отключению привода к колесам передней или задних осей, то есть неполноприводным автомобилям с теми же развесовками по колесам. При этом у таких неполноприводных автомобилей с отклонением вертикальных развесовок 01/0а в сторону уменьшения от равномерных более выгоден привод к задним мостам (М1/Ма = 0).
Эти автомобили способны двигаться по рассматриваемым грунтовым поверхностям с некоторым запасом силы тяги по сцеплению, а также с меньшим сопротивлением качению, глубиной образуемой колеи и с большей скоростью, чем переднеприводные автомобили.
Литература
1. ГОСТ Р В 52048-2003 «Автомобили многоцелевого назначения. Параметры проходимости и методы их определения». - М.: Издательство стандартов, 2003.
2. Острецов А.В., Есаков А.Е., Шарипов В.М. Результаты экспериментальных исследований опорной проходимости автомобилей КамАЗ-4350, КамАЗ-43114 и Урал-4320-31 на сухом сыпучем песке// Известия МГТУ «МАМИ». Научный рецензируемый журнал. Серия 1. Наземные транспортные средства, энергетические установки и двигатели. - М., МГТУ «МАМИ», № 1(19), 2014, т. 1. - С. 50-54.
3. Результаты исследований опорной проходимости полноприводных автомобилей по снежной целине/ А.В. Острецов, В.М. Шарипов, Е.В. Климова, Л.И. Тарасова // Тракторы и сельхозмашины, 2014, №6. - С. 27-29.
4. Чистов М.П. Исследование сопротивления качению при движении полноприводного автомобиля по деформируемым грунтам: Дис... канд. техн. наук. - М., 1971.
Конструктивные особенности автомобильных фар головного освещения
на светодиодах
доц. Пахомова Е.Э., Горкин В.П., Якунов Д.М. Университет машиностроения, ФГУП «НАМИ» 8 (495) 223-05-23, доб. 1574, light62@mail.ru, asmas42@yandex.ru,
8 (495) 223-05-23, доб. 1574, mxzer@mail.ru
Аннотация. В статье рассмотрены особенности конструкции и светораспреде-ления автомобильных фар головного освещения на светодиодах. Выполнены сравнительные светотехнические испытания светодиодных фар и обычных фар головного освещения.
Ключевые слова: автомобильные светодиоды, светотехнические характеристики, светораспределение фар головного освещения автомобилей.
В настоящее время светодиоды используются в освещении автомобильных салонов, панелей приборов и в фарах головного освещения. Однако переход на светодиодное освещение предполагает, что разработчики светотехнических изделий адаптируют их рабочие параметры в соответствии с требуемыми условиями эксплуатации, характерными для автотранспорта. Хотя светодиоды уже применяют в качестве источника света в светосигнальных фонарях на протяжении нескольких лет, стандартные источники света только сейчас начинают уступать свои позиции в фарах головного освещения автотранспортных средств.
Пока только в автомобилях премиум-класса с повышенным комфортом устанавливаются светодиодные фары головного освещения вместо галогенных или газоразрядных («ксено-новых») ламп. В качестве примера можно привести светодиодные фары головного освещения автомобиля Lexus LS600h.Общий вид фары показан на рисунке 1.
Рисунок 1. Общий вид светодиодной фары автомобиля Lexus LS600h
