Тяговый расчет автомобилей при помощи гоночного соревнования 'Дрэг рейсинг'
Дипломная работа
Тяговый расчет автомобилей при помощи
гоночного соревнования «Дрэг рейсинг»
СОДЕРЖАНИЕ
Введение
. Исследовательская часть
.1 Виды автомобилей
.2 Тягово-скоростные свойства автомобиля
. Расчетная часть
.1 Поверочный тяговый расчёт
.1.1 Расчёт скоростной характеристики двигателя
.1.2 Расчёт характеристики силового баланса автомобиля
.1.5 Расчёт характеристики времени и пути разгона автомобиля
.1.6 Техническая характеристика силового агрегата TOYOTA Supra
.2 Проектировочный тяговый расчет
2.2.1 Определение массы автомобиля
. Подбор внешней скоростной характеристики двигателя
.2.3 Построение характеристики силового баланса
.2.5 Расчет характеристики динамического фактора
.2.6 Расчет характеристики ускорений модернизированного автомобиля
3. Конструкторская часть
3.1 Изменение конфигурации рамы
3.2 Переделка кабины автомобиля
3.3 Пневмобаллоны поставили между рамой и моста
(балкой)
3.4 Карданный вал автомобиля Газ 24 состоит из
основного и промежуточного вала. Имеет подвесной подшипник №128 на
3.5 Для дальнейшего увеличение мощности двигателя
рассмотрели выхлопную систему модернизированного автомобиля
. Охрана труда и промышленная экология.
.1 Требования к техническому состоянию переоборудованных
автотранспортных средств по условиям безопасности движения и соблюдения норм
экологического законодательства
.2 Требования к техническому состоянию переоборудованных
автотранспортных средств, предполагаемых к использованию на дорогах общего
пользования
. Экономическая часть
.1 Расчет затрат на подготовку автомобиля Газ-51 А к Drag racing
Заключение
Список использованной литературы
силовой баланс тяга двигатель гонка
Введение
Дрэг-рейсинг
(англ. <#"806621.files/image001.gif">
Рис. 1. Прогрев шин.
Рекорд
России 8,042 установлен 6 октября
<#"806621.files/image002.gif">
Рис. 2. Ford Mustang и Chevrolet Camaro на старте.
FS A - «Уличный быстрый А» (Fast Street A). Серийный или доработанный серийный
легковой автомобиль импортного производства. 4-цилиндровый. Объём двигателя
1.601 - 2.000 (не включая) куб.см. Минимальный вес - 550 кг.B - «Уличный
быстрый В» (Fast Street B). Серийный или серийный доработанный легковой
автомобиль импортного производства. 4-цилиндровый компрессорный или
6-цилиндровый атмосферный. Объём двигателя 2.000 - 2.500 (не включая) куб.см.
Минимальный вес - 900 кг.C - «Уличный быстрый С» (Fast Street C). Серийный или
серийный доработанный легковой автомобиль импортного производства.
4-цилиндровый компрессорный или 6-цилиндровый атмосферный. Объём двигателя
2.500 - 3.000 (включительно) куб.см. Минимальный вес - 900 кг.- «Уличный
неограниченный» (Unlimited Street). Серийный или серийный доработанный легковой
автомобиль импортного производства. 6-цилиндровый компрессорный или 8- и более
цилиндровый атмосферный. Объём двигателя свыше 3.000 куб.см. Минимальный вес -
1.000 кг.- «Серийный улучшенный» (Super Stock). Серийный легковой автомобиль
любого производства, проходящий дистанцию 402 метра (1/4 мили) быстрее 10 с,
подготовленный для дрэг-рейсинга по техническим требованиям и спецификации FIA
SFI (Международной федерации автомобильного спорта) или дорожный автомобиль
любого производства. 8-цилиндровый и более компрессорный. Без ограничения
объёма двигателя.
Для определения класса автомобиля применяются
дополнительные поправочные коэффициенты к объёму двигателя: наддув - 1,6,
роторный - 1,8, NOS - 1,5. Критерием для оценки объёма двигателя является
расшифровка VIN-кода.
Игра
NHRA Drag Racing <#"806621.files/image003.gif">. Условиями определения являются движение на высшей передаче
по специальному измерительному участку с наибольшей скоростью при полной подаче
топлива. По ГОСТ 21398-75 у полностью нагруженных грузовых автомобилей и
автопоездов 
должна быть, не менее 80 км/ч. По технико-эксплуатационные
требования к грузовым и легковым автомобилям в настоящее время повысились:
максимальная скорость легковых автомобилей до 135 км/час, одиночных грузовых
автомобилей до 110 км/час.
Условная максимальная скорость 
. Это средняя скорость автомобиля на
последних 400 м при его разгоне с места на участке 2000 м с полной подачей
топлива и начале переключения передач при номинальной частоте вращения 
коленчатого вала двигателя. Этот
показатель определяет верхний предел скоростных свойств на ограниченном пути.
От максимальной скорости скорость усл отличается тем, что она измеряется на ограниченном отрезке пути и более
объективно характеризует максимальную скорость автомобиля.
Время разгона на заданном пути 400 и 1000 м 
и 
и до заданной скорости 
. Эти параметры определяют при
разгоне в тех же условиях, в которых измеряют .
Скоростная характеристика разгон - выбег. Характеристика определяется
графиком v=f(t) и v=f(S), полученным при
разгоне с места с полной подачей топлива до на пути 2000 м и выбеге до
остановки. При разгоне переключение передач от низшей до высшей осуществляют
при частоте , затем быстрым выключением передачи автомобиль переводят в
режим выбега. Имея эту характеристику, можно оценить коэффициент полезного
действия трансмиссии - 
.
Скоростная характеристика разгона на высшей передаче. Графические
зависимости v=f(t) и v=f(S) на высшей передаче определяют эту характеристику.
Разгон происходит от 
до скорости, соответствующей при резком и полном нажатии на
педаль подачи топлива и удержании ее в таком положении до конца разгона. При
наличии прямой и повышающей передач эта скоростная характеристика определяется
на прямой передаче. Эта характеристика показывает диапазон скоростей, с
которыми автомобиль может двигаться на прямой передаче, т.е. возможность его
движения в городских условиях. Минимальная устойчивая скорость 
определяется на высшей передаче.
Эта скорость определяет низшую скорость, с которой можно начинать
движение на прямой передаче. Чем эта скорость ниже, тем меньше приходится
переключать передачи при движении в городских условиях.
Максимальный подъем 
. Подъем преодолевается на низшей передаче основной коробки
передач и дополнительной коробки, при v=const и полной подаче топлива. По ГОСТ 21398-75 для грузовых одиночных
автомобилей с полной нагрузкой должен быть не менее 25 %, для автопоездов - 18 %.
Ускорения j при разгоне
(максимальные и средние на передачах). Ускорения определяют потенциальные
возможности автотранспортного средства при обгонах.
Мы готовим грузовой автомобиль на базе широко известного несколько лет
назад грузового автомобиля Газ-51 к дорожным соревнованиям. Для оценки его
возможностей нам необходимо определение скоростей, ускорений и предельных
дорожных условий, в которых возможно движение автомобиля с имеющимися
конструктивными свойствами.
2. Расчетная часть
2.1 Поверочный тяговый расчёт
Основой для выполнения поверочного расчета автомобиля
является его техническая характеристика.
Техническая характеристика автомобиля Газ-24
Грузоподъемность,
кг......................................................400
Собственная масса буксируемого прицепа, кг.............1000
Полная масса,
кг..............................................................1820
Максимальная скорость, км/час....................................130
Двигатель.............................................................Газ-24Рядный, четырехтактный,
карбюраторный, с верхним расположением клапанов
Максимальная мощность,
л.с.........................................95 при 4500 об/мин Максимальный
крутящий момент, кгс-м......................186,3 при 2200-2400 об/мин
Коробка
передач............................................четырехступенчатая
Главная
передача............................................................одинарная
коническая со спиральными зубьями
Передаточные числа коробки передач.........................I - 3,5; II - 2,6; III -
1,45; IV - 1,00.
Передаточное число главной передачи.………………4,10;
Статический радиус колеса, м…………………………0,315
Примечание: приведены данные, используемые в поверочном расчете
2.1.1 Расчёт скоростной
характеристики двигателя
Скоростная характеристика двигателя - это зависимость его мощности 
и крутящего мо-мента 
от частоты вращения коленвала 
, т.е. 
и 
. Значения , и , используемых при расчёте скоростной
ха-рактеристики, берутся из технической характеристики исследуемого автомобиля.
Промежуточные значения определим по формуле
, кВт, где (1.1)
- - частота вращения коленвала двигателя, для которой
рассчитывается ;
a, b и c -
коэффициенты, зависящие от типа и конструкции исследуемого двигателя. Для
дизельного двигателя a =
0,53; b = 1,56; c = 1,09. Для бензинового двигателя a = b = c = 1,0.
При построении скоростной характеристики крутящий момент рассчитываем по
формуле 
, Нм.
Минимальную частоту вращения коленвала двигателя 
принимаем рав-ной 0,13 
. Для нашего двигателя =0,13
4500 = 600об/мин. Промежу-ток между и разбиваем на 6 отрезков, кратных 800. В нашем случае эти участки 600 - 1400
- 2200 - 3000 - 3800 - 4500
Расчётные данные заносим в таблицу.
Таблица 1. Исходные данные для построения скоростной характеристики
двигателя
|
Наименование
|
min max
|
|
 об/мин
|
600
|
1400
|
2200
|
3000
|
3800
|
4500
|
|
 кВт
|
10,4
|
26,4
|
42,7
|
57
|
66,9
|
70
|
|
 Нм
|
165
|
180
|
185
|
181
|
168
|
148
|
2.1.2 Расчёт характеристики силового
баланса автомобиля
Тяговый (силовой) баланс отражает соотношение между тяговой силой на
ведущих колёсах и силами сопротивления движению. При движении по горизонтальной
дороге
, Н, где (1.2)
- 
- сила сопротивления качению автомобиля;
- сила сопротивления воздуха;
- сила, затрачиваемая на разгон
автомобиля.
Тяговая характеристика представляет собой зависимость изменения тяговой
силы 
от скорости движения автомобиля на
различных передачах.
, H, где (1.3)
- - берётся из скоростной характеристики двигателя;
, 
, 
, 
- соответственно, передаточные числа
коробки передач, дополнительной (раздаточной) коробки, главной передачи,
статический радиус колеса - из технической характеристики исследуемого
автомобиля;
- кпд трансмиссии исследуемого
автомобиля выбирается из нижеприведен-ной таблицы.
Таблица 2. Значение кпд трансмиссий автомобилей
|
Тип автомобиля
|
Прямая передача
|
Понижающие передачи
|
|
Легковой Грузовой с одинарной главной передачей Грузовой,
автобус с двойной главной передачей Грузовой с колёсной формулой 4 4, 66
|
0,92 0,90 0,88 0,85
|
0,90 0,88 0,86 0,82
|
Для составления баланса сил на график наносится силы сопротивления качению
и сопротивления воздуха .
Силу сопротивления воздуха определяют по формуле
, Н, где (1.4)
- 
- коэффициент обтекаемости автомобиля в продольном
направлении. При отсутствии о коэффициенте обтекаемости в технической
характеристике исследуемого автомобиля, коэффициент определяется по таблице 3;
Таблица 3. Приблизительные значения коэффициента для различных типов автомобилей
|
Тип автомобиля
|
|
|
Легковые автомобили Автобусы: капотной компоновки вагонной
компоновки Грузовые автомобили: бортовые с кузовом-фургоном Автоцистерны
Автопоезда Гоночные автомобили
|
0,25…0,6 0,75…0,9 0,6…0,75 0,9…1,15 0,8…1,0 0,9…1,1
1,4…1,55 0,25…0,3
|
- 
- площадь лобового сопротивления автомобиля (площадь Миделя),
м2 -
лобовая площадь, равная площади проекции автомобиля на плоскость,
перпендикулярную её продольной оси. Приближённо площадь лобового сопротивления
грузовых автомобилей 
, где - 
- колея, м; - 
- габаритная высота, м.
- скорость автомобиля, определённая по формуле 
, км/час, где
- частота вращения коленвала двигателя, при которой
определяется скорость автомобиля;
- передаточное число передачи, на
которой определяется скорость автомобиля;
- передаточное число дополнительно
коробки передач, на которой определяется скорость автомобиля.
Силу считаем на скоростях выше 30 км/час, т.к. на скоростях ниже 30 км/час сила мала и существенно не влияет на
силовой баланс.
Силу сопротивления качению определяют по формуле
, H, где (1.5)
- 
- расчётный коэффициент дорожного сопротивления,
корректируемый в зависимости от скорости автомобиля.
Для легковых автомобилей можно приближённо считать 
,
для грузовых автомобилей и автопоездов 
.
Сила зависит от скорости движения автомобиля при его движении со
скоростями выше 70 км/час, поэтому при построении характеристики силового
баланса поправку коэффициента на скорость движения автомобиля производят при скоростях
движения больше 30 км/час. В нашем случае данные
тягового баланса нужны для расчётов динамической характеристики и ускорения
автомобиля во всём диапазоне движения автомобиля, поэтому сила вносится в расчёты со скоростей 30 км/час; корректировку значений силы на скорость производят также со
скоростей 30 км/час.
Данные расчётов для построения характеристики силового баланса заносим в
таблицу 4.
Таблица 4. Исходные данные для построения характеристики силового баланса
|
об/мин
|
600
|
1400
|
2200
|
3000
|
3800
|
4500
|
|
Нм
|
165
|
180
|
185
|
181
|
168
|
148
|
|
I
|
 км/час
|
4,96
|
11,21
|
18,24
|
24,87
|
31,50
|
37,30
|
|
 Нм
|
6915
|
7544
|
7753
|
7585
|
7041
|
6260
|
|
 Нм
|
-
|
-
|
11
|
20
|
32
|
45
|
|
 Нм
|
124
|
130
|
142
|
160
|
183
|
207
|
|
II
|
км/час
|
7,68
|
17,97
|
28,24
|
38,52
|
48,79
|
57,78
|
|
Нм
|
4465
|
4871
|
5006
|
4898
|
4546
|
4006
|
|
Нм
|
-
|
11
|
25
|
48
|
77
|
108
|
|
Нм
|
126
|
142
|
171
|
213
|
268
|
326
|
|
III
|
км/час
|
15,24
|
35,63
|
56
|
76,36
|
96,72
|
114,54
|
|
Нм
|
2864
|
3125
|
3212
|
3112
|
2917
|
2569
|
|
Нм
|
7
|
41
|
102
|
189
|
304
|
426
|
|
Нм
|
136
|
200
|
314
|
479
|
695
|
926
|
|
IV
|
км/час
|
17,37
|
40,62
|
63,84
|
87
|
110,24
|
130,58
|
|
Нм
|
1975
|
2155
|
2215
|
2167
|
2011
|
1772
|
|
Нм
|
9
|
53
|
132
|
246
|
395
|
554
|
|
Нм
|
140
|
223
|
372
|
586
|
867
|
1166
|
Примечания: 1. Строки 1, 2 заполняются по данным таблицы 1. 2. I, II,
III - номера передач.
По полученным данным строим тяговую характеристику автомобиля (рис. 4).
; 
.
Из графика можно определить 
на прямой (повышающей) пе-редаче при
движении на горизонтальной дороге, максимальную тяговую силу на каждой передаче, баланс сил при
любой скорости.
Сила целиком зависит от конструктивных параметров автомобиля и
зависит от скорости движения автомобиля. Сила 
также является функцией
конструктивных параметров автомо-биля и его скорости. Обе силы не зависят от
дорожных условий и ускорения. Разность сил 
- свободная сила тяги. 
. 
- при движении по дороге с укло-нами.
Таким образом, 
используется для преодоления дорожного сопротивления и
разгона автомобиля.
Рис.3. Характеристика силового баланс автомобиля Газ-24
3. Расчёт характеристики динамического фактора
Динамический фактор - удельная сила тяги автомобиля, отношение свободной
силы тяги к полному весу автомобиля:
= 
. (1.6)
После преобразований уравнение примет вид
. (1.7)
Т.к. 
, то и 
. Графическая зависимость называется динамической
характеристикой автомобиля.
Таблица 5. Исходные данные для построения характеристики динамического
фактора
|
I
|
км/час
|
4,69
|
11,26
|
18,24
|
24,87
|
31,50
|
37,30
|
|
( ) Н
|
6915
|
7544
|
7742
|
7565
|
7009
|
6157
|
|
D
|
0,5644
|
0,6158
|
0,632
|
0,1675
|
0,5721
|
0,5026
|
|
II
|
км/час
|
7,68
|
17,97
|
28,24
|
38,52
|
48,79
|
57,78
|
|
() Н
|
4465
|
4860
|
4981
|
4858
|
4469
|
3897
|
|
D
|
0,3644
|
0,3991
|
0,4066
|
0,3959
|
0,3648
|
0,3181
|
|
III
|
км/час
|
15,24
|
35,63
|
56
|
76,36
|
96,72
|
114,54
|
|
() Н
|
2857
|
3084
|
3110
|
2953
|
2613
|
2143
|
|
D
|
0,2232
|
0,2517
|
0,2538
|
0,2410
|
0,2133
|
0,1749
|
|
IV
|
км/час
|
40,62
|
63,84
|
87
|
110,26
|
130,58
|
|
() Н
|
1966
|
2062
|
2083
|
1921
|
1616
|
1218
|
|
D
|
0,1604
|
0,1683
|
0,1704
|
0,1568
|
0,1319
|
0,0994
|
Примечания: 1. Значения , и - из таблицы 4.
По полученным данным строим характеристику динамического фактора - рис. 4.
На характеристику наносим квадратичную параболу, характеризующую
изменение коэффициента сопротивления качению 
на прямой (повышающей) передаче.
4. Расчёт характеристики ускорений автомобиля
Ускорение автомобиля определяется по формуле
, м/сек2, где (1.8)
- 
- коэффициент учёта вращающихся масс.
Рис.4.
Характеристика динамического фактора автомобиля Газ-24
, где (1.9)
- 
= 0,04…0,09 (меньшее значение соответствует тяжёлым автомобилям).
Таблица 6. Значение ускорений автомобилей.
|
I
|
км/час
|
4,69
|
11,24
|
18,24
|
824,87
|
31,50
|
37,30
|
|
( ) Н
|
6791
|
7414
|
7600
|
7405
|
6826
|
5950
|
|
 м/сек2
|
2,621
|
2,862
|
2,933
|
2,858
|
2,635
|
2,296
|
|
II
|
км/час
|
7,68
|
17,97
|
28,24
|
38,52
|
48,79
|
57,78
|
|
() Н
|
4330
|
4718
|
4810
|
4637
|
4201
|
3571
|
|
м/сек2
|
2,326
|
2,534
|
2,584
|
2,491
|
2,257
|
1,918
|
|
III
|
км/час
|
15,24
|
35,63
|
56
|
76,36
|
96,72
|
114,54
|
|
() Н
|
2721
|
2884
|
2796
|
2474
|
1918
|
1217
|
|
м/сек2
|
1,750
|
1,855
|
1,797
|
1,591
|
1,233
|
0,782
|
|
IV
|
км/час
|
17,37
|
40,62
|
63,84
|
87
|
110,26
|
130,58
|
|
() Н
|
1826
|
1839
|
1711
|
1888
|
749
|
52
|
|
м/сек2
|
1,266
|
1,275
|
1,186
|
1,309
|
0,519
|
0,036
|
2.1.5 Расчёт характеристики времени и
пути разгона автомобиля
Расчёт характеристики времени разгона строится на основании
характеристики ускорений автомобиля. Построение характеристики начинается с
минимальной скорости на 1-ой передаче, соответствующей ne min. Данные I понижающей пере-дачи в
построении не участвуют.
Время трогания автомобиля (разгон от V0=0 км/час до Vmin) из-за его неопределённости из графика исключаем.
На каждой передаче автомобиль разгоняется от Viн до Viк (начальная и конечная скорости),
i -
номер передачи. Участок разгона на каждой передаче разбиваем на составляющие
участки: на 1-ой передаче ΔV
2…3 км/час для грузовых автомобилей
и 3…5 км/час для легковых автомобилей, на промежуточных передачах этот диапазон
увеличивается. На прямой передаче ΔV 10…15 км/час Время разгона
автомобиля на каждом интервале скоростей определяется по формуле
, сек, где (1.10)
- ΔV - принятый интервал скоростей, км/час;
jн - ускорение в начале интервала, м/сек2;
jн+1 - ускорение в конце интервала, м/сек2.
При переключении передач в связи с отключением трансмиссии от двигателя
на время переключения скорость автомобиля снижается. Величина этого снижения
п
, км/час, где (1.11)
- Рк+Рв - суммарная сила сопротивления
качения и воздуха, Н. Величина Рк и Рв берутся из расчёта
тяговой характеристики;
tп - время разгона в каждом интервале скоростей, сек. Для
автомобилей с бензиновым двигателем tп = 0,5 сек; с дизельным - tп = 1,5 сек.
Время разгона автомобиля на каждой передаче равно
, сек, где (1.12)
- 
- время разгона в каждом интервале
скорости на данной передаче, сек. Начальная скорость Viн равна конечной скорости на предшествующей передаче,
уменьшенной на величину снижения скорости во время переключения с предыдущей
скорости на искомую (
:
, км/час. (1.13)
Точки Viн и Viк , а также Vi пр -
промежуточные скорости на данной передаче находим на характеристике ускорений
автомобиля. Там же определяем соответствующие этим скоростям ускорения.
Таблица 7. Расчёт характеристики времени разгона автомобиля.
|
1
|
2
|
3
|
4
|
5
|
6
|
7
|
8
|
9
|
|
передача
|
обозначение
|
|
|
|
|
|
|
|
|
I
|
, км/час
|
1,55
|
3,88
|
6,21
|
8,54
|
10,87
|
|
0,37
|
|
, м/сек2
|
1,137
|
1,265
|
1,289
|
1,203
|
1,026
|
|
|
|
 , км/час
|
-
|
2,33
|
2,33
|
2,33
|
2,33
|
|
|
|
 , сек
|
|
0,538
|
0,506
|
0,519
|
0,580
|
|
|
|
передача
|
|
|
|
|
0,643
|
|
|
|
 , H
|
|
|
|
|
|
534
|
|
|
II
|
, км/час
|
10,50
|
14,60
|
18,70
|
|
22,79
|
|
0,51
|
|
, м/сек2
|
1,117
|
1,103
|
0,986
|
|
0,863
|
|
|
|
, км/час
|
|
4,1
|
4,1
|
|
4,1
|
|
|
|
, сек
|
|
1,025
|
1,089
|
|
1,231
|
|
|
|
передача
|
|
|
|
|
3,845
|
|
|
|
, H
|
|
|
|
|
|
726
|
|
|
III
|
, км/час
|
22,28
|
28,58
|
34,88
|
|
41,18
|
|
0,86
|
|
, м/сек2
|
0,697
|
0,653
|
0,570
|
|
0,450
|
|
|
|
, км/час
|
|
6,3
|
6,3
|
|
6,3
|
|
|
|
, сек
|
|
2,59
|
2,86
|
|
3,43
|
|
|
|
передача
|
|
|
|
|
9,38
|
|
|
|
, H
|
|
|
|
|
|
1228
|
|
|
IV
|
, км/час
|
40,32
|
51,16
|
|
|
62,00
|
|
|
|
, м/сек2
|
0,308
|
0,248
|
|
|
0,048
|
|
|
|
, км/час
|
|
10,84
|
|
|
10,84
|
|
|
|
, сек
|
|
10,82
|
|
|
20,33
|
|
|
|
передача
|
|
|
|
|
31,15
|
|
|
|
, H
|
|
|
|
|
|
47,018
|
|
На основании полученных данных строим характеристику времени разгона
автомобиля от 
на 1-ой передаче до .
( рис. 5.)
Рис. 5.
Характеристика времени и пути разгона автомобиля Газ 24.
Для определения пути разгона S используются данные предшествующего
расчёта, при этом используются те же временные отрезки 
которые использовались при
определении ускорений. Путь разгона в указанном интервале времени 
равен
м, где 
км/час. (1.14)
Скорости 
соответствуют начальной и конечной скоростям в период 
. Путь, проходимый автомобилем за
период переключения передач равен
/3,6 м. (1.15)
Таблица 8. Расчёт характеристики пути разгона автомобиля
|
1
|
2
|
3
|
4
|
5
|
6
|
7
|
8
|
|
передача
|
обозначение
|
|
|
|
|
|
Показатели за время переключения
|
|
I
|
, км/час
|
1,55
|
3,88
|
6,21
|
8,54
|
10,87
|
|
|
 сек
|
|
0,538
|
0,506
|
0,519
|
0,580
|
|
|
 км/час
|
|
2,715
|
5,045
|
7,375
|
9,705
|
10,68
|
|
 м
|
|
0,4
|
0,7
|
1,1
|
1,6
|
1,48
|
|
|
5,28
|
|
II
|
, км/час
|
10,50
|
14,60
|
18,70
|
|
22,79
|
|
|
сек
|
|
1,025
|
1,089
|
|
1,231
|
|
|
км/час
|
|
12,55
|
16,65
|
|
20,75
|
22,54
|
|
м
|
|
3,6
|
5,1
|
|
7,1
|
3,1,
|
|
|
18,93
|
|
III
|
, км/час
|
22,28
|
28,58
|
34,88
|
|
41,18
|
|
|
сек
|
|
2,59
|
2,86
|
|
3,43
|
|
|
км/час
|
|
25,43
|
31,73
|
|
38,03
|
40,75
|
|
м
|
|
18,3
|
25,2
|
|
36,3
|
5,66
|
|
|
85,46
|
|
IV
|
, км/час
|
40,32
|
51,16
|
|
|
сек
|
|
10,82
|
|
|
20,33
|
|
|
км/час
|
|
45,74
|
|
|
56,58
|
|
|
м
|
|
137,5
|
|
|
319,5
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Путь S как и в предыдущем графике времени разгона, заносим нарастающим
итогом. Путь, проходимый автомобилем за время переключения передач (0,5 сек)
очень мал по сравнению с масштабом графика, поэтому на кривой пути мы его не
отображаем.
. Итоги поверочного расчета
1. На прямой (четвертой) передаче автомобиль развивает максимальную
скорость va max = 62 км/час ( смотр. данные силового баланса и
динами-ческой характеристики).
2. Время разгона автомобиля до скорости 64 км/час составляет 44,2
сек (см. рис. 7 характеристику времени и пути разгона).
По своим скоростным характеристикам автомобиль не удовлетворяет
требованиям стандарта, согласно которому максимальная скорость одиночного
автомобиля должна быть 110 км/час.
Для участия автомобиля в Drag Racing нужно
кардинально изменить его динамические характеристики:
увеличить мощность двигателя
- подобрать коробку передач, позволяющую использовать повышающие
передачи.
снизить лобовое сопротивление автомобиля.
С этой целью на базовый автомобиль Газ 24 устанавливается силовой агрегат
(двигатель и коробка передач) с автомобиля TOYOTA SUPRA .
2.1.6 Техническая характеристика
силового агрегата TOYOTA Supra
Двигатель………………………………………... 2 jz GTE, рядное ,
четырехтактный,
шестицилиндровый,
двух распредвальный, 24 клапн
Максимальная мощность, квт, (л.с.)……………230, (169)
при 6000 об/мин
Максимальный крутящий момент, кгс-м……….284 при 4800
об/мин
Коробка передач………………………………… АКПП четырехступенчатая
Передаточные числа……………………………..I-2,804; II-1,531; III-1; IV-0,7;
Масса агрегатов, кг:
двигатель с оборудованием………………..190
коробка передач…………………………….110
При подборе двигателя на автомобиль используется формула:
Ne = 
, где (2.1)
- коэффициент запаса мощности;
- кпд трансмиссии;
- полный вес автомобиля, Н;
- коэффициент дорожного сопротивления;
- предельная составляющая аэродинамического сопротивления;
- площадь поперечного сечения, м2.
Для получения максимальной скорости, из анализа формулы, нам необходимо:
) Уменьшить вес автомобиля;
) Уменьшить лобовое сопротивление автомобиля путем уменьшения
коэффициента сх и площади поперечного сечения автомобиля F.
В случае достижения больших скоростей (
) автомобиль оборудуется расчетными
спойлерами. Мы же ограничиваемся только установкой обтекателей. Эти
мероприятия, по нашим предположениям, дадут возможность снизить сх до
0,4; а площадь поперечного сечения F уменьшить на 44%. Промежуточный кардан из конструкции трансмиссии
исключается, основной кардан укорачивается до размера 850 мм. Передний конец
укороченного кардана крепится к фланцу ручного тормоза.
Задний мост и колеса используются от базового автомобиля.
2.2 Проектировочный тяговый расчет
Цель расчета:
Определение массо-габаритных параметров модернизированного автомобиля.
Определение основных параметров двигателя и трансмиссии, которые
обеспечивают максимальную скорость и ускорение движение автомобиля по дорогам с
усовершенствованным покрытием с суммарным дорожным сопротивлением 
не ниже 0,4.
.2.1. Определение массы автомобиля.
Переоборудованный к гонкам автомобиль представляемый собой базовый
автомобиль со снятым силовым агрегатом и установленным на его шасси си-ловым
агрегатом автомобиля TOYOTA Supra.
собственная масса переоборудованного автомобиля
mс = mсб - mсаб + mсаЗил кг,
- mсб - собственная масса автомобиля
mсб
- 1475 кг;
mсаб - силовой агрегат базового
автомобиля
mсаб - 250 кг;
mса
- силовой агрегат
автомобиля TOYOTA Supra
mса
- 300 кг;
mс = 1475 - 250 + 300 = 1575 кг.
Эксплуатационная масса автомобиля - его масса, с которой он участвует в
соревнованиях, т. е. с водителем. Масса водителя - 75 кг.
Эксплуатационная масса mэ = mс + mв =400 + 75 = 475 (4233H)
. Подбор внешней скоростной характеристики двигателя.
Согласно технической характеристики двигателя TOYOTA Supra максимальная мощность ne max = 110 кВт. Максимальная частота
вращения коленвала 6000 об/мин Минимальная частота вращения коленвала равна
ne min = 6000
800 об/мин (2.2)
Интервал частоты от ne min = 780об/мин до nN = 800 об/мин разбиваем на 6 частей:
800; 1600; 2400; 3200; 4000.4800. 6000.
По приведенным выше формулам определяем промежуточное значения Ne и Ме Данные расчета
заносим в таблицу №9
Таблица №9. Данные для расчета внешней скоростной характеристики
двигателя 2 jz gte
|
наименование
|
min max
|
|
об/мин
|
800
|
1700
|
2600
|
3500
|
4400
|
5300
|
|
кВт
|
20,2
|
50,6
|
81,4
|
104,5
|
108.5
|
111
|
|
Нм
|
385
|
402
|
409
|
384
|
354
|
331
|
2.2.3 Построение характеристики силового
баланса
Для расчета характеристики силового баланса используем следующие данные:
Данные расчета скоростной характеристики двигателя (таб. 9)
Таблица 10 . Исходные данные для построения характеристики силового
баланса
|
об/мин
|
800
|
1700
|
2600
|
3500
|
4400
|
5300
|
|
Нм
|
385
|
402
|
409
|
384
|
331
|
302
|
|
I
|
км/час
|
6,58
|
15,81
|
25,01
|
34,24
|
37,67
|
40.65
|
|
Нм
|
9699
|
10126
|
10303
|
9673
|
8338
|
7985
|
|
Нм
|
|
|
46
|
85
|
102
|
125
|
|
Нм
|
288
|
317
|
370
|
445
|
475
|
498
|
|
II
|
км/час
|
11,75
|
28,19
|
44,64
|
61,09
|
67,22
|
75.69
|
|
Нм
|
5433
|
5673
|
5771
|
5419
|
4671
|
4065
|
|
Нм
|
|
58
|
148
|
278
|
337
|
394
|
|
Нм
|
301
|
394
|
563
|
809
|
920
|
1056
|
|
III
|
км/час
|
18,47
|
44,34
|
70,21
|
96,08
|
105,71
|
115.67
|
|
Нм
|
3452
|
3604
|
3667
|
3443
|
2967
|
2758
|
|
Нм
|
|
146
|
367
|
688
|
834
|
982
|
|
Нм
|
330
|
559
|
978
|
1585
|
1859
|
2145
|
|
IV
|
км/час
|
26,72
|
64,12
|
101,52
|
138,92
|
152,83
|
192,12
|
|
Нм
|
2387
|
2493
|
2536
|
2381
|
2052
|
1865
|
|
Нм
|
52
|
306
|
769
|
1440
|
1744
|
1886
|
|
Нм
|
382
|
962
|
1737
|
3006
|
3579
|
4085
|
Движение начинаем со второй передачи, первую передачу блокируем.
При заполнении таблицы 10 используем формулы приведенные в пункте 2,
главы А.
На основании
полученных данных строим график силового баланса (рис. 6.) В точке пересечения
кривой тягового усилия Рт на четвертой передаче и сил сопротивления
движению (Рк + Ра) определяем максимальную скорость,
которая равна 180 км/час.
Максимальная скорость на четвертой передаче равна 180 км/час.
Рис. 6. Характеристика силового баланса модернизированного автомобиля
2.2.5 Расчет характеристики
динамического фактора
При расчете характеристики динамического фактора используем данные
. Данные расчета скоростной характеристики двигателя (таб. 9)
. Методику расчета предложенную в пункте 3, главы А.
Данные расчета заносим в таблицу 11
Таблица 11. Исходные данные для построения характеристики динамического
фактора
|
I
|
км/час
|
6,58
|
15,81
|
25,01
|
34,24
|
37,67
|
47,15
|
|
() Н
|
9699
|
14,71
|
23,54
|
32,36
|
41,18
|
50.15
|
|
D
|
16496
|
18293
|
18635
|
17438
|
14959
|
12656
|
|
II
|
км/час
|
0,3268
|
0,3625
|
0,3692
|
0,3455
|
0,2964
|
0,2369
|
|
() Н
|
3,25
|
8,13
|
13,03
|
17,91
|
22,79
|
27.17
|
|
D
|
7867
|
8723
|
8886
|
8315
|
7042
|
6856
|
|
III
|
км/час
|
0,1558
|
0,1728
|
0,1761
|
0,1647
|
0,1395
|
0,1156
|
|
() Н
|
5,88
|
14,71
|
23,54
|
32,36
|
41,18
|
50.15
|
|
D
|
4444
|
4828
|
4821
|
4419
|
3652
|
3065
|
|
IV
|
км/час
|
0,0881
|
0,0957
|
0,0955
|
0,0876
|
0,0724
|
0,0657
|
|
() Н
|
10,06
|
25,15
|
40,24
|
55,34
|
70,42
|
80.81
|
|
D
|
2603
|
2776
|
2657
|
2212
|
1492
|
1223
|
|
|
0,0515
|
0,0550
|
0,0526
|
0,0438
|
0,0296
|
0,0296
|
2.2.6 Расчет характеристики ускорений
модернизированного автомобиля
Таблица 11. Значение ускорений автомобиля.
|
II
|
км/час
|
6,58
|
15,81
|
25,01
|
34,24
|
37,67
|
47,15
|
|
() Н
|
3411
|
9809
|
9887
|
9143
|
7761
|
6781
|
|
м/сек2
|
3,2
|
3,4
|
3,4
|
3,2
|
2,7
|
2.1
|
км/час
|
11,75
|
28,19
|
44,64
|
61,09
|
67,22
|
75.69
|
|
() Н
|
5132
|
5221
|
5060
|
4332
|
3414
|
2658
|
|
м/сек2
|
1,8
|
1,8
|
1,7
|
1,5
|
1,2
|
0.7
|
|
IV
|
км/час
|
18,47
|
44,34
|
70,21
|
96,08
|
105,71
|
115.67
|
|
() Н
|
3122
|
2899
|
2322
|
1170
|
274
|
45
|
|
м/сек2
|
1,1
|
1
|
0,8
|
0,4
|
0,09
|
0,02
|
|
V
|
км/час
|
26,72
|
64,12
|
101,52
|
138,92
|
152,83
|
192.12
|
|
() Н
|
1953
|
1325
|
30
|
-2065
|
-3271
|
-4568
|
|
м/сек2
|
0,6
|
0,4
|
0,01
|
-0,7
|
-1,13
|
-2.56
|
По полученным данным строим характеристику ускорений
автомобиля на разных передачах (рис. 7)
Рис.7. График ускорении модернизированного автомобиля.
Расчет характеристики времени и пути разгона автомобиля.
На основании характеристики ускорений автомобиля строим
характеристику времени разгона.
Таблица 12. Расчёт характеристики времени разгона автомобиля.
|
1
|
2
|
3
|
4
|
5
|
6
|
7
|
8
|
9
|
|
передача
|
обозначение
|
|
|
|
|
|
|
|
|
I
|
, км/час
|
6,58
|
15,81
|
25,01
|
34,24
|
37,67
|
|
0,4
|
|
, м/сек2
|
3,2
|
3,4
|
3,4
|
3,2
|
2,7
|
|
|
|
, км/час
|
|
9,23
|
9,2
|
9,2
|
3,43
|
|
|
|
, сек
|
|
0,77
|
0,75
|
0,77
|
0,32
|
|
|
|
передача
|
|
|
|
|
|
3,11
|
|
|
, H
|
|
|
|
|
|
577
|
|
|
II
|
, км/час
|
37,28
|
44,78
|
52,28
|
|
67,22
|
|
0,7
|
|
, м/сек2
|
1,7
|
1,7
|
1,6
|
|
1,2
|
|
|
|
, км/час
|
|
7,5
|
7,5
|
|
14,9
|
|
|
|
, сек
|
|
1,2
|
1,2
|
|
2,9
|
|
|
|
передача
|
|
|
|
|
|
5,8
|
|
|
, H
|
|
|
|
|
|
1257
|
|
|
III
|
, км/час
|
6,52
|
86,12
|
|
|
165,71
|
|
|
|
, м/сек2
|
0,8
|
0,5
|
|
|
0,1
|
|
|
|
, км/час
|
|
19,6
|
|
|
19,6
|
|
|
|
, сек
|
|
8,4
|
|
|
18,12
|
|
|
|
передача
|
|
|
|
|
|
25,52
|
|
|
, H
|
|
|
|
|
|
2693
|
|
Таблица 13. Расчёт характеристики пути разгона автомобиля
|
1
|
2
|
3
|
4
|
5
|
6
|
7
|
8
|
|
передача
|
обозначение
|
|
|
|
|
|
Показатели за время переключения
|
|
I
|
, км/час
|
6,58
|
15,81
|
25,01
|
34,24
|
37,67
|
|
|
сек
|
|
0,77
|
0,75
|
0,77
|
0,32
|
|
|
км/час
|
|
11,2
|
20,4
|
29,6
|
36,0
|
|
|
м
|
|
2,4
|
4,3
|
6,3
|
3,2
|
5,2
|
|
|
21,4
|
|
II
|
, км/час
|
37,28
|
44,78
|
52,28
|
|
67,22
|
|
|
сек
|
|
1,2
|
1,2
|
|
2,9
|
|
|
км/час
|
|
41,03
|
48,53
|
|
59,75
|
|
|
м
|
|
13,7
|
16,2
|
|
48,2
|
9,2
|
|
|
87,3
|
|
III
|
, км/час
|
66,52
|
86,12
|
|
|
165,71
|
|
|
сек
|
|
8,4
|
|
|
18,12
|
|
|
км/час
|
|
76,32
|
|
|
95,92
|
|
|
м
|
|
178,08
|
|
|
482,8
|
|
|
|
661,6
|
На основании полученных данных строим характеристику времени и пути
разгона автомобиля. Для наглядности совместим графики времени и пути разгона
автомобиля до модернизации( Газ- 24) и после модернизации.(рис. 8)
Рис.8. Характеристики времени и пути разгона автомобиля до
переоборудования ( I ) и после ( II ).
Выводы:
Согласно данным графо-аналитического анализа максимальная скорость
базового автомобиля Газ-24 была равна 100 км/час, время разгона до скорости 60
км/час составило 19,2 сек.
После произведенного преобразования максимальная скорость автомобиля
возросла до 180 км/час, время разгона до 100 км/час - 8.8 сек.
3. Конструкторская часть
Основными задачами по переоборудованию автомобиля Газ-24 в гоночный
автомобиль является:
. Переделка ходовой части автомобиля с целью:
размещения на ней двигателя TOYOTA Supra, который
имеет повышенный габарит;
изменение конфигурации рамы с целью уменьшения высоты центра тяжести и
уменьшения высоты автомобиля.
. Переделка кабины автомобиля с целью уменьшения ее высоты (в проекте
отображения не получило).
. Установка пневмоподвески с целью большей приспосабливаемости к дороге и
лучшей управляемости.
. Реконструкция карданного вала в связи с изменением растояния от заднего
фланца коробки передач до фланца ведущей шестерни главной передачи (смотр.
рис.)
. Возможности повышения мощности двигателя путем установки организованной
системы выхлопа.
Проведение работ по модернизации автомобиля.
3.1 Изменение конфигурации рамы
Рама автомобиля Газ-24 имеет плоскую лестничную конфигурацию. Верхняя
плоскость рамы имеет высоту над дорогой 850 мм, двигатель установлен над
передним мостом и его высота над дорогой по фильтру - 1530 мм. В итоге общая
высота автомобиля - 1350 мм. Клиренс автомобиля (по редуктору заднего моста) -
300 мм (рис…)
Самая главня цель была в занижении автомобиля на уровень
легкового, что бы сократить площадь переднего лобового сопротивления. Для этого
в первую очередь пришлось занизить кузов. Оставляя базу автомобиля в таком же
размере как и в прежнем, мы изготовили совершенно иную конструкцию рамы. Если
прежняя рама была прямой с передней оси до задней, то нынешняя рама начинается
после передней оси и на месте кронштейнов задней рессоры рама облизывает задний
мост с верхней стороны. Это нам дало максимальное занижение автомобиля не
трогая задний мост. При занижении всего автомобиля нам пришлось сместить кузов
назад. Так как если бы мы опустили его на месте, то не получили бы удовлетворяющюю
нами высоту автомобиля. Со смещением кузова облик машины изменился, стал более
подходить на легковой автомобиль. Старые кронштейны двигателя были убраны.
Установились новые кронштейны. Центр тяжести сместился назад. Ходовая часть
автомобиля изменилось. Рессоры были убраны вместе с кронштейнами. Вместо них
установили пневмо баллоны с амортизаторы. Усиленные реактивные тяги дали нам
устойчивость автомобиля, а так же задний стабилизатор ровномерное ускорение
автомобиля. Крепление тяги передней подвески крепляется в раме на уровне начало
двери. Передняя часть тяги крепляется на балку. Задняя подвеска имеет 4
реактивных тяг. Их крепление на раме установлены на месте конца кузова.
Наружные тяги заднего моста крепляются в районе полуосей, внутренние над редуктором.
3.2 Переделка кабины
автомобиля
Кабина автомобиля расположена так что водитель сидит за рулем
прямо, т.е. прямо перпендикулярно к раме автомобиля. За счет этого у таких
автомобилей идут высокие кабины и лобовые, боковые стекла. Это им дает хороший
обзор при вождении. При своей стандартной кабине автомобиль Газ-24 достигал
высоту 1490 мм. При такой высоте автомобилю было бы тяжело рагоняться, даже
если изменить ее динамические зарактеристики. Было принято решение изменение
кабины что бы максимально сократить лобовое сопротивление автомобиля. В первую
очередь занизили крышу кабины, путем среза крыши на половину высоты лобового
стекла. Следующие дороботки были поднятие днища. Как мы говорили в начале, в
кабине автомобиля водитель сидит с прямой спиной, а в нашей модернизированной
кабине он будет сидеть в полулежачем положении. Это нам дало сходство сидячего
положения водителя как и в легковом автомобиле. В старой кабине в лежачем
положении водитель не мог полностью выровнить ноги, для этого было смещено
часть кабины где оборудованны педали газа, сцепления и тормоза. Сидения
диванного типа были заменены на ковшы, спортивные сидения для получения
максимально удобной езды при резких маневрах. Между двух сидушек проходит
туннель под ним которой проходят коробка передач и карданный вал. Этот туннель
влез в салон автомобиля за счет занижения всего автомобиля. Рулевая колонка так
же снизилась и теперь перпендикулярна к водителю. В результате выполнения 1 и 2
общая высота автомобиля уменьшилась до 1350 мм. Что соизмеримо с леговыми
автомобилями среднего класса.
С уменьшением высоты автомобиля уменьшилась площадь
поперечного сечения автомобиля (площадь Миделя). Это привело к уменьшению
аэродинамического сопротивления автомобиля. Аэродинамическая сопротивление автомобиля
зависит от площади поперечного сечения и коэффициента Сх - продольная
составляющая коэффициента аэродинамической силы. На величину Сх влияют
следующие факторы. Габариты автомобиля, наличие выступающих элементов, перепады
высот между отдельными элементами автомобиля (кабина, кузов). Улучшают
обтекаемость автомобиля путем создания так называемой обтякаемой формы
(каплевидной, трелообразной), установкой взевозможных щитков, спойлеров,
канардов, вихревых гинераторов.
Канарды совместно с вихревыми генераторами создают турбулентности (вихри)
образующие в нижней части ,по бокам машины, особый "барьер". Если все
элементы расположены правильно, то канарды при помощи этого барьера удерживают
воздух под высоким давлением от попадания его под днище и/или другие области с
низким давлением. ( Примечание. Как многие из Вас знают, области с низким
давлением, особенно расположенные под днищем, создают эффект
"прилипания/присасывания" автомобиля к трассе . Эффект именуется
"Граунд Эффектом" (Ground Effect).
Есть и обратная сторона такого барьера - увеличение сопротивления. Но при
всем при этом, канарды в наши дни используются практически на всех гоночных
машинах, так как создаваемая ими, хоть и сравнительно небольшая, прижимная сила
повышает контакт передних колес с трассой, что в свою очередь приводит к
устранению недостаточной поворачиваемости или нормализации баланса.
поворачиваемости на обеих осях.
Вихревой генератор - несимметричный плоский закрылок треугольной формы
служащий для увеличения сопротивления потоку воздуха в определенной зоне. Форма
закрылка (генератора) определяется по нескольким факторам: какой необходим
диаметр потока (вихря), длина потока, создание симметричного (параллельно
машине) или ассиметричного потока (Например от переднего бампера вихряьдвижется
до заднего и попадает, "врезается" в него. (Это может быть
использовано для дополнительного направления этого вихря на задний генератор
для его усиления. Также нужно это в том случае, если требуется максимальная
прижимная сила, генерируемая от всех компонентов машины, в ущерб максимальной
скорости). Также вихревые генераторы Вы можете увидеть на крышах тех машин, у
которых линия заднего стекла резко ниспадает до багажника - седаны, хэтчбеки,
некоторые купе (Toyota MR2 первого поколения).В этом случае они похожи на
небольшие "зубья". Рассмотрим несколько видов функциональности.
Вихревые генераторы (зубья) установлены над задним стеклом автомобиля с
кузовом седан в сочетании с задним антикрылом. В этом случае генараторы
разбивают поток и теперь он движется к антикрылу с большими завихрениями. Это
снижает эффективность антикрыла, что в свою очередь увеличивает максимальную
скорость. Нужна данная настройка если выбраны все отрицательные позиции для
угла атаки антикрыла, т.е по регламенту крыло не может быть установлено еще
агрессивнее. В данном контексте генераторы снижают прижимную силу только на
высоких скоростях, оставляя высокое ее значение на средних. В гражданских целях
данная функция скорее служит для увеличения максимальной скорости - наиболее
яркий пример такой машины - Mitsubishi Lancer Evolution 9 MR FQ400. Здесь зубья
нужны для уменьшения давления на заднее антикрыло на высоких скоростях во
избежание его повреждений/перелома. "Пусть уберут крыло" - скажет
кто-то из Вас. Но тогда многократно возрастет подъемная сила на задней оси, что
определенно не будет способствовать управляемости и стабильности поведения.
"Пусть разработают новое заднее антикрыло": да, это возможно. Но
аэродинамика чрезвычайно сложная наука, что можно увидеть в Формуле 1, и на ее
исследования тратятся огромные суммы. Создание нового антикрыла потребует
пересмотра всех частей Lancer Evolution и может нарушить выверенный баланс
аэродинамических сил.
Второй случай. Вихревые генераторы (зубья) установлены над задним стеклом
автомобиля с кузовом седан, заднее антикрыло отсутствует. Создавая вихри, зубья
направляют организованные турбулентные потоки ближе к края крышки багажника.
Вихри, достигая крышки, усиливаются от вихрей создаваемых непосредственно самой
крышкой позади машины. Данная область "вытягиевает" часть воздуха
из-под днища автомобиля, увеличивая прижимную силу. Данный метод может
использоваться совместно с первым.
Вихри могут создаваться и на боковых концах антикрыльев, когда
встречается высокое давление над крылом, низкое за крылом, низкое под крылом и
возле краев. Эти вихри можно часто увидеть при влажной погоде в гонках Формулы
1. Однако эти вихри негативно влияют на максимальную скорость, так как их
высокая энергия (ведь их формируют 3 и более зон давления) вызывает огромное
сопротивление. Постепенно, поднимаясь от концов крыла вверх на несколько метров
и наружу, вихри рассеиваются встречным потоком воздуха. Чем выше разность
давлений, чем больше вихри.
Балка переднего моста была смещена вперед. Кабина сместилось
назад. Задние колеса стоят за кабиной, не давая потоку воздуха сталкиваться о
колеса, что бы не создовалось завихрение. Внутри кабины место крепления педали
тормозов, сцепления и газа сместились вперед, для того что бы при заниженной
кабине человек поместился во внутрь. как и в спортивных заниженныых
автомобилях, туннель под которой размещена коробка и проходит карданный вал
приподнялись. Если у нас прежняя форма сидении было цельной, то нынешняя совсем
другая. Стоят отдельно два ковша, т.е. спортивные сиденья. Рулевая опутилась
вниз, она перпендикулярна к раме.
3.3 Пневмобаллоны поставили
между рамой и моста (балкой)
Пневмоподвеска дает нам возможность в нужной нам ситуации
увеличить или уменьшить клиренс автомобиля. Рулевое управление с
гидроусилителем, управляетя модернизированный автомобиль без особых усилений.
В системе пневмопривода установлены 2 дополнительных
рессивера для питания пневмоподвески. Пневмоболлоны вполне могут заменить
пружины, так как по эксплуатационным характеристикам не уступают свойствам пружины.
На дороге машина ведет себя вполне устойчиво. Рассмотрим некоторые нужные
аспекты по поводу пневмоподвески:
Адаптивность. Пневмоподвеска дает широкий диапазон
настройки жесткости, клиренса и допустимой нагрузки на ось. Замена стандартных
пружин на заниженные и/или более жесткие не всегда позволяет с первого раза
получить требуемые клиренс и жесткость с учетом нагрузки , и в результате
фактическое занижение автомобиля может сильно отличаться от величин, указанных
производителем подвески. Пневмобалоны, в отличие от пружин, дают куда более
широкий диапазон оптимальных настроек и не так критичны к подбору их
характеристик.
Управляемость. Большинство
пневмобаллонов имеют прогрессивную характеристику - чем больше они сжимаются,
тем их жесткость становится выше. Таким образом прогрессивность характеристики
пневмоэлементов и возможность быстрой настройки давления в них прямо из салона
автомобиля дает широчайший диапазон рабочих характеристик пневмоподвески. При
повышенных требованиях к управляемости пневматические упругие элементы могут
устанавливаться совместно со спортивными амортизаторами, а так же с более
жесткими стабилизаторами поперечной устойчивости.
Настраиваимость. Каждый водитель
имеет собственное виденье того, как его автомобиль должен ехать и управляться.
С пневматической подвеской эти пожелания зачастую могут быть легко реализованы
без замены компонентов подвески. Изменяя давление в системе, вы можете добиться
того, что один и тот же автомобиль будет мягким и комфортным, жестким и
собранным или где-то посередине.
Индивидуальность. Пожалуй самое
эффектное свойство пневмоподвески это возможность быстрого изменения клиренса в
очень широких пределах. Вы можете прямо из салона максимально занизить свой
автомобиль как настоящий американский лоурайдер, вернуть в комфортное среднее
положение или максимально поднять. Многие считают, что только для американских
лоурайдеров и существует пневмоподвеска, но на самом деле лоурайдеры
представляют лишь маленькую долю рынка пневмоподвесок. Куда более типичное применение
- это установка пневмоподвески для получения возможности быстрого изменения
клиренса автомобиля, без какого-либо ущерба управляемости, надежности и
универсальности. Независимо от того, как низко изначально “стоит” автомобиль,
пневмоподвеска позволяет легко и быстро увеличить клиренс для переезда лежачего
полицейского, парковки на бордюре, заезда на дачу, проезда сугроба зимой или
бездорожья летом. А затем вы так же быстро можете вернуться в среднее
комфортное положение или эффектно опустить машину максимально низко.
Практичность. Пневмоподвеска позволяет более полно
использовать грузоподъемность автомобиля и даже допускает легкий перегруз без
ущерба комфорту и безопасности водителя и окружающих. Это свойство особенно
актуально для пикапов, легких коммерческих грузовиков и фургонов.
Пневмоподвеска так же помогает решить проблему излишней жесткости подвески на
джипах и кемперах, облегчить буксировку тяжелых прицепов и авто-дач.
Как видно, все эти преимущества позволяют широко
использовать пневмоподвеску на различных автомобилях для решения самых
разнообразных задач - улучшить комфорт и безопасность, скорректировать
управляемость, расширить возможности передвижения зимой и по плохим дорогам,
улучшить внешний вид. Кроме того, наличие пневмосистемы на борту автомобиля
дает возможность использовать сжатый воздух для различных целей - от подкачки
шин и установки пневматического клаксона до пневматического привода крышки
багажника или ламбо-дверей.
Виды пневмобаллонов
Различают три основных вида пневматических упругих элементов (рис.
9)convoluted пневмобаллон в общем случае обладает большей грузоподъемностью,
коротким ходом и наиболее прогрессивной характеристикой и поэтому оптимален для
установки на передней (более загруженной) оси автомобилей. Tapered-sleeve и
rolling-sleeve пневмобаллоны меньше в диаметре, имеют больший ход и более
линейную характеристику и оптимальны для установки на задней оси т.к. имеют
больший ход и меньшую грузоподъемность. Однако в каждом конкретном случае тип и
размер мпневмобаллонов выбирается индивидуально.
рис. 9. Виды пневмобаллонов.
Компрессоры
Разумеется пневмобаллоны можно было бы “надувать” от внешнего источника
на заправке или шиномонтаже, а то и вовсе шинным насосом, но очевидно, что реализовать
все их возможности без бортовой пневмосистемы невозможно. Добавляя нагрузку на
ось - будь это бензин, пассажиры или багаж, мы сжимаем воздух в пневмобаллонах
и автомобиль “приседает”. Чтобы иметь возможность компенсировать это
“приседание” или быстро изменить клиренс по своему желанию необходимо
закачивать или стравливать воздух из пневмобаллонов. Для этих целей и
устанавливается бортовая пневмосистема.
Бортовая пневмосистема состоит по крайней мере из одного компрессора,
резервуара для хранения сжатого воздуха (ресивера) и своего рода системы
управления и распределения воздуха. Производительность компрессора, давление в
системе, обьм ресиверов, размер клапанов, диаметры воздушных магистралей и
прочие параметры конкретной системы подбираются индивидуально в зависимости от
веса автомобиля, требований к быстродействию и возможностям подвески.
Рис. 10. Состав базовой системы.
Состав базовой системы - четрые пневмобаллона, компрессор, ресивер,
воздушные магистрали, четыре электромагнитных клапана, двухстрелочные манометры
и кнопки управления (рис. 10)
Двух - и четырехконтурные системы.
Когда пневмоподвески стали впервые устанавливаться на автомобили,
двухконтурные системы управления были наиболее распространенными. В этих
системах оба пневмобаллона на каждой оси соединены одной магистралью, это
наиболее простая система, требующая установки только одного распределительного
клапана на ось. Однако у такой системы есть серьезный недостаток - во время
движения в повороте внешний, более загруженный пневомобаллон стремиться
перекачать воздух во внутренний, менее загруженный, что способствует увеличению
кренов в повороте. На легких автомобилях проблему удавалось решить установкой
более жестких стабилизаторов поперечной устойчивости, но в настоящее время
наиболее совершенной является четырехконтурная система, которая управляет
каждой воздушной камерой отдельно. В такой системе от каждого пневмобаллона
идет своя магистраль со своим управляющим клапаном, что позволяет решить все
проблемы с перераспределением воздуха а так же наиболее точно управлять
клиренсом автомобиля даже при несимметричной загрузке.
Системы контроля служат для управления закачкой или стравливанием воздуха
из пневмобаллонов. Существуют бюджетные ручные двух- и четырехконтурные
клапаны, устанавливаемые совместно с аналоговыми манометрами. Более совершенные
и более удобные системы используют электромагнитные клапаны, управляемые
переключателями или контроллерами. В самых совершенных системах давлением в
системе и клиренсом самостоятельно управляет электронный контроллер, который
получает информацию от датчиков положения кузова и/или датчиков давления в
пневмобаллонах. При этом существуют варианты систем с управлением только по
давлению в каждой камере, систем с контролем только клиренса автомобиля и
наиболее сложные системы, отслеживающие все параметры.
Надежность пневмоподвесок доказана миллионными пробегами тяжелых
грузовиков на протяжении последних семидесяти лет. На заводских испытаниях
пневмобаллоны выдерживают десятки миллионов циклов, что эквивалентно сорока-
пятидесяти годам эксплуатации. Если пневмобаллон не трется о кузов и элементы
подвески, и не нагревается от близко расположенных выхлопных труб, то он
способен “пережить” автомобиль. Конечно, в Российских условиях пневмобаллоны
изнашиваются быстрее из-за холодного климата и реагентов на дорогах, но даже
при этом они остаются очень надежными и долговечными.
Более распространенная проблема это утечки воздуха через соединительные
элементы или негерметичные клапаны, но это скорее проблема некачественного
монтажа всей системы. Электрические и электронные компоненты так же надежны,
как и любое другое электрооборудование современного автомобиля.
3.4 Карданный вал автомобиля
Газ 24
Состоит из основного и промежуточного вала. Имеет подвесной
подшипник №128 на промежуточном карданном вале и
три крестовины. Основной
вал имеет длину 1140мм, промежуточный 600 мм. Длина от вланца ручного тормоза
коробки передач до фланца заднего моста составляет 1740 мм. При установке
двигателя TOYOTA Supra этот промежуток сократился да 855 мм.
Тоесть мы сократили карданную передачу. Модернизированный автомобиль имеет
кардан с двумя крестоинами. Из за посадки автомобиля градус карданного вала
изменился. Если старый образец вала опускался вниз с коробки передач до заднего
моста на 20 градусов, то нынешний, модернизированный карданный вал, на оборот
поднимается на 10 градусов с фланца коробки передач до заднего моста. Так как
мы изменили общий вид и конструкцию карданного вала, мы провели ряд мероприятий
по расчету карданного вала по разным условиям вращения.
Модернизация кардана заключается в следующем. Труба кардана
устанавливается в токарный станоки разрезается на две части. По внутреннему
диаметру карданного вала изготовляется стальная втулка котороя запрессовывается
в трубу с небольшим натягом. Втулка запрессовывается в одну из половин
карданного вала. Вторая его половина укорачивается на токарном станке так,
чтобы суммарная длина обоих труб составляла 855 мм при среднем положении компенсирующего
устроиства. После этого вторая половина карданной трубы напрессовывается на
втулку встык с первой половиной, стык разделывается под V - образным образом. Сварка
происходит в токарном станке при малых оборотах шпинделя. После сварки вал
балансируется. Допустимый дисбаланс составляет 50 г
см. После балансировки производится
сборка и установка кардана.
Расчет карданного вала по условию критической скорости вращения.
Во время работы карданный вал испытывает изгибающие, скручивающие и
осевые нагрузки.
Изгибающие нагрузки возникают в результате неуравновешенности карданного
вала, и в некоторой степени пары осевых сил, нагружающих шипы крестовины
карданного шарнира. В эксплуатации неуравновешенность может появиться не только
в результате механических повреждений карданного вала, но так же при износе
шлицевого соединения или подшипников карданных шарниров. Неуравновешенность
приводит к вибрациям в карданной передаче и возникновению шума. Карданный вал
подвергается тщательной динамической балансировке на специальных
балансировочных станках. Допустимый дисбаланс зависит от максимального значения
эксплуатационной угловой скорости карданного вала и находится в пределах
(15…100) гсм (например, ВАЗ-21013 - 22 гсм; КамАЗ-5320 - 50 гсм; МАЗ-5335 - 65 гсм). Для балансировки к валу
приваривают пластины в местах, которые автоматически определяются
балансировочным станком. Помимо этого проверяется биение карданного вала в
сборе с шарнирами. Допустимое биение устанавливается заводом-изготовителем (для
автомобиля ГАЗ-3102 оно составляет 0,3 мм, МАЗ-5335 - 1,5 мм). Некоторые заводы
предусматривают проверку биения карданного вала без шарниров.
Следует иметь в виду, что даже хорошо уравновешенный вал в результате
естественного прогиба, вызванного собственным весом, при некоторой угловой
скорости, называемой критической, теряет устойчивость; его прогиб возрастает
настолько, что возможно разрушение вала.
Пусть в статическом положении ось вала смещена на расстояние е от оси
вращения, а при угловой скорости 
получает прогиб f . Тогда при вращении карданного вала
центробежная сила
P=mв(e+f
2, (3.1)
где mв - масса вала.
Центробежная сила уравновешивается силой упругости вала
Pу = си f, (3.2)
где си - изгибная жесткость.
Поэтому
mв2(e+f)= си f или f = 
. (3.3)
Если cи 
mв2, то f 
.
Критическая угловая скорость, вызывающая бесконечно большой прогиб,
кр = 
, (3.4)
соответственно критическая частота вращения вала
nкр
= 30
, (3.5)
где cи = qвlв
f (qв - вес вала, отнесенный к его длине; lв - длина вала).
Прогиб вала определяется в зависимости от принятой схемы его нагружения.
Будем считать карданный вал нагруженной равномерно балкой на двух опорах со
свободными концами. Прогиб балки
f = 5qвlв4/(384EJи), (3.6)
где E=2
5 Мпа - модуль упругости
первого рода; Jи = 
/64(
) - момент инерции поперечного
сечения вала (dн и dвн - соответственно наружный и внутренний диаметр вала).
Масса вала определяется из выражения
mв
= (
) lв
, (3.7)
где 
- плотность материала вала.
Подставив значения си и mв , получим выражение для критической
частоты вращения вала по условиям прочности.
nкр = 12 4 
(3.8)
Максимальная скорость вращение укороченного коленчатого вала
переоборудованного автомобиля на высшей передаче равна
nкард
max = 
= 
= 7804 об/мин (3.9)
Допускаемая кинематическая критическая частота вращения должна быть в
1,5, 2,0 раза выше nкард max
n =
7804
2 = 15608 об/мин (3.10)
по условиям прочности nкр
max = 20333 об/мин, что больше n = 15608 об/мин. Таким образом, по
условиям прочности прочность карданного вала находится в пределах нормы.
Скручивающие нагрузки, которые воспринимает карданный вал, зависят от крутящего
момента, передаваемого валом. кроме того являясь элементом многомассовой
упругой системы трансмиссии, карданный вал участвует в крутильных и
воспринимает дополнительно скручивающие нагрузки, которые в случае резонанса
могут быть значительными, а иногда и разрушающими. Правильный подбор элементов
трансмиссии должен исключать возникновение резонансных крутильных колебаний или
предусматривать возможность гашения возникающих колебаний. Крутильные колебания
трансмиссии, как известно, гасятся демпфером, расположенным в механизме
сцепления. Применения упругих карданных шарниров (автомобили ВАЗ) также
способствует поглощению энергии крутильных колебаний и, кроме того, в
значительной степени снижает скручивающие нагрузки в карданной передаче при
резком включении сцепления и торможении автомобиля с невыключенным двигателем.
Трубчатый вал изготавливают из малоуглеродистой стали (сталь 15, сталь 20), не
подвергая ее закалке. Толщина стенок обычно не превышает 3,5 мм (для
автомобилей ВАЗ - 2 мм; КамАЗ - 3,5 мм).
Напряжение кручения трубчатого вала.
кр = 
; |
кр | = 100…120 Мпа. (4.1)
Приваренные к трубе шлицованный наконечник и вилку изготовляют из
легированной или углеродистой конструкционной стали 30, 35Х или 40.
В последние годы начинают получать некоторые применение трубчатые
карданные валы, изготовленные из композиционных материалов: стеклопластиков,
углепластиков или боропластиков. Плотность композиционных материалов примерно в
4 раза меньше плотности стали, а по прочности они ей не уступают. По видимому,
более широкому распространению этих материалов препятствует пока их высокая
стоимость.
Сплошной карданный вал применяется главным образом в приводе к ведущим
управляемым колесам и изготовляется из легированной стали. При передаче
крутящего момента карданный вал закручивается на некоторый угол.
3.5 Для дальнейшего
увеличение мощности двигателя рассмотрели выхлопную систему модернизированного
автомобиля
Прямой выхлоп дал нам 5 - 8 % дополнительной мощности. Так
как в старый образец коллектора нам этого не давал, мы заменили его на отдельно
расположенных друг от друга прямоточные трубы. Крепления остаются теми же,
трубы начиная с головки выходят наружу кузова. Отдельно расположенные друг от
друга, по 4 по сторонам 8 труб прямоточного выхлопа.
Выхлопные системы автомобилей
Общие сведения о системе выпуска отработавших газов автомобилей.
Выхлопная система автомобиля выполняет три основные функции: - выводит
горячие и токсичные газы подальше от моторного отсека и салона; - уменьшает
уровень шума; - уменьшает выброс вредных веществ(при помощи нейтрализаторов
различных типов).
После сгорания топлива, отработавшие газы поступают в выпускной
коллектор, обычно выполненный из стали, и его задача состоит в том, чтобы
соединить несколько выхлопных портов в один. Коллектор обычно создаёт высокое
сопротивление потоку газов, и на преодоление этого сопротивления затрачивается значительная
часть мощности двигателя, поэтому, каналы коллектора имеют плавные изгибы для
уменьшения сопротивления потоку газов. Такую систему часто называют «паук».
Паук можно настроить под особенности конкретного двигателя.
После коллектора газы проходят через отрезок трубы и попадают в
катализатор. Главная задача катализатора - дожечь вредные соединения. В
большинстве автомобилей он также дополнительно снижает уровень шума и придаёт
звуку выхлопа более глубокий и сочный звук. Существует мнение, что удаление
катализатора намного повысит мощность двигателя, однако, как показывает опыт
удаление катализатора у новой машины даёт незначительную прибавку. После
катализатора газы преодолевают ещё один отрезок трубы и попадают в глушитель -
систему из нескольких глушителей или резонаторов.
Выхлопные газы выходят из двигателя не сплошным потоком. Когда выпуск-ные
клапана закрываются, поток газов останавливается, и возобновляется когда клапан
открывается. Чем больше цилиндров в двигателе и чем выше обороты двигателя, тем
выше частота этих колебаний. Таким образом поток газов представляет собой
последовательность неких областей повышенного давления - «пуль-сов». Для того
чтобы «пульс» мог двигаться, его передняя часть должна быть под более высоким
давлением чем окружающая атмосфера. Основная его часть находится почти под
атмосферным давлением, а конец под более низким. Более того, в конце
практически вакуум. Разность давлений заставляет "пульс" двигаться.
Зная что выхлопной газ это последовательность таких "пульсов", можно
заставить их продвигаться по выхлопной трубе намного быстрее. Область низкого
давления переднего "пульса" как бы засасывает сжатую переднюю границу
последующего "пульса". Таким образом, «пауки» позволяют
"пульсам" быстрее двигаться. Но обороты двигателя изменяются, поэтому
это ускорение возможно только в определённом диапазоне оборотов. Обычно
стандартные коллекторы настраивают на зону низких оборотов, но лучше потерять
немного момента на низких оборотах, зато существенно поднять максимальную мощность.
Высокую максимальную мощность даёт коллектор с толстыми и короткими трубками.
Паук с длинными и тонкими трубками повышает экономичность и момент на низких
оборотах. Для четырёхцилиндровых двигателей обычно применяют коллекторы которые
похожи на три Y. Турбины также создают помехи потоку газов при турбонаддуве.
Турбонаддув немного снижает уровень шума, т.к по существу это глушитель
ограничивающего типа, поэтому на выхлопную систему двигателя с наддувом не
накладывается столь жёстких ограничений по поглощению шума. Элементы
конструкции выпускного тракта. Выпускной тракт современного автомобиля - это
сложная и тонко рассчитанная система, подобранная именно к данному двигателю.
Параметры этого тракта привязаны к таким характеристикам как рабочий объем и
мощность, а также степень сжатия и диапазон оборотов двигателя. Общий вид
системы выпуска отходящих газов автомобилей приведен на рисунке 11.
|
|
|
|
Рис. 11 - Элементы конструкции систем выпуска отходящих
газов: без каталитического нейтрализатора; с каталитическим нейтрализатором
|
Для каждой модели автомобиля существует своя конструкция системы выпуска
отработанных газов, имеющие свои особенности. Кроме снижения шума, современные
выхлопной тракт выполняет множество различных функций: пред-отвращение
попадания токсичных выхлопных газов в салон, сохранение мощности двигателя при
сниженном потреблении топлива, предотвращение загряз-нения окружающей среды.
Приемная труба крепится к блоку цилиндров двигателя, и отработанные газы
попадают в нее непосредственно из выпускного коллектора. Поэтому температура
здесь может достигать 1000 градусов, что накладывает дополнительные требования
к материалам.
Гибкое соединение, компенсатор колебаний, "гофра" и т.п. -
предназначены для компенсации тепловых расширений и механических колебаний
выхлопной системы. Гофры изготавливаются специальным образом из собранной в
гармошку нержавеющей трубы толщиной 0,25-0,3 мм или сварены из нержавеющей,
профилированной ленты методом навивки. Такая гофрированная труба герметична и
может гнуться и сжиматься, её техническое название - сильфон.
В конструкцию автомобильного компенсатора колебаний входят концевые
втулки для лёгкого монтажа к трубопроводу и армирующие экраны, которые
предотвращают сильфон от избыточных деформаций.
Каталитический нейтрализатор (катализатор) - предназначен для очистки
выхлопных газов автомобиля от вредных веществ.
Катализатор преобразует вредные примеси выхлопных газов в безвредные. Это
достигается прохождением газов через множество металлических или керамических
сот, поверхность которых покрыта благородными металлами, чаще всего платиной и
палладием. Благодаря этому происходит реакция нейтрализации. У большинства
автомобилей каталитический нейтрализатор расположен или же сразу за приемной
трубой глушителя или совместно с ней, составляя одну деталь. Другой вариант
расположения нейтрализатора - непосредственно в выпускном коллекторе (реже
после него, перед приёмной трубой). С точки зрения ремонта - это самый
неудачный вариант. На современных автомобилях (выпущенных позже конца 1990-х
годов), катализатор, как правило, находится в коллекторе - такая конструкция
облегчает выполнение экологических норм ЕВРО 4. Поскольку каталитический
нейтрализатор выхлопных газов находится близко к камере сгорания, он быстрее
прогревается до рабочей температуры и лучше сохраняется от внешних воздействий
и резких перепадов температуры. Сегодня на всех современных автомобилях
установлен один или несколько катализаторов.
Передний
глушитель, называемый часто резонатором или пламегасителем, кроме снижения
уровня шума, обеспечивает уравновешивание пульсаций потока выхлопных газов.
Точнее, пламегаситель (предварительный глушитель) является одним из видов
резонаторов. Резонатор устанавливается сразу после приемной части (штанов)
глушителя вместо катализатора
<#"806621.files/image150.gif">
Рис. 12 - Пламегаситель
Корпус пламегасителя должен быть прочным и выдерживать высокие
температуры и вибрации. Даже при самом экономичном исполнении предварительный глушитель
должен быть двухслойным, выполненным из стали 3-4 мм, а лучше всего - из 2-3мм
нержавейки.
По упрощённой схеме глушители шума делятся на активные, где используется
принцип поглощения звуковых волн, и пассивные, где звук гасится за счёт
отражения звуковых волн. Употребляемый в первом случае наполнитель (базальтовое
или синтетическое волокно) не выдерживает большой температуры выхлопных газов в
передней части глушителя и выгорает за несколько месяцев, если он защищён
нержавеющей сеткой, и за несколько дней, если не защищён ничем. Поэтому метод
отражения всё таки более приемлем для детали, подвергающейся большому
температурному воздействию.
Корпус пламегасителя должен быть обязательно двухслойным, чтобы колебания
внутреннего слоя гасились наружным, в противном случае сам корпус при резком
ударе в него звуковой волны будет издавать сильный звук. Требования к
материалу, из которого изготовляются внутренние части пламегасителя, уже не
такие строгие, так как в начале выхлопной системы коррозия внутри практически
не развивается, в отличие от задних частей, в которых скапливаются конденсат и
влага, попадающая через выходной патрубок глушителя. Так же не стоит забывать и
об объёме самого пламегасителя, от которого зависит, как будут работать
следующие за ним детали (резонатор и глушитель). При недостаточном его объёме в
резонаторе или в глушителе при резком нажатии на педаль газа обычно возникает
неприятное дребезжание.
На рынке автозапчастей - огромный выбор пламегасителей (резонаторов),
которые предлагаются в качестве альтернативы катализатору. Наиболее удачным
вариантом считается использование штатных резонаторов для без катализаторных
вариантов построения системы выпуска отработанных газов. Так же хорошо
зарекомендовали себя заменители катализаторов (пламегасители) фирмы MG-RACE. На
некоторые машины можно ставить более дешевые варианты фирм FEROZO PLATENIK.
Средняя труба, соединяет передний и задний глушитель, она обычно имеет
довольно сложную форму, так как должна обогнуть задний мост, и элементы
подвески.
Методы гашение звука в глушителях. Глушение звука выхлопа происходит
следующим образом. Звуковые колебания разной амплитуды и частоты посредством
тех или иных конструктивных приемов «разбиваются» о стенки нескольких камер и
сглаживаются в множестве отверстий определенной формы. При этом энергия волн
превращается в тепло. Естественно, что колебания каждого диапазона (низко-,
средне-, высокочастотные) при разных оборотах двигателя требуют строго
«индивидуального» подхода.
На мощность и акустические показатели напрямую влияют геометрия и размеры
выхлопной системы, количество и диаметр калиброванных отверстий в глушителе,
число камер в нем, длина и поперечное сечение выпускных и соединительных труб.
При этом возникает некое противоречие. Чем больше в выпускной сис-теме всех
этих элементов, тем эффективнее гасятся акустические волны. Но лю-бые элементы
создают дополнительное сопротивление потоку отработавших газов. Из-за этого
ухудшается продувка цилиндров, и часть газов остается внутри них, что приводит
к снижению наполняемости камеры сгорания свежим зарядом. А это, в свою очередь,
способствует снижению мощности двигателя. Исходя из этого определили, что
оптимальный общий объем глушителей легкового автомобиля должен быть в 3 - 8 раз
больше его двигателя.
Параметры элементов системы глушения, помимо прочего, зависят от частоты
вращения коленвала двигателя, поэтому расчет глушителя для конкретного
автомобиля производится на основе усредненных режимов работы мотора. При
проектировании также принимают во внимание «спектральный» анализ звука,
поскольку его составляющие по-разному влияют на организм человека. Так, при
одинаковом общем уровне шума в салоне водитель больше устает в том автомобиле,
где выхлопная система «басит» на низких частотах (50 - 300 Гц).
Снижение уровня шума базируется на двух физических явлениях: резонансе и
звукопоглощении. На них и построен принцип действия основных типов глушителей -
ограничительных, зеркальных, резонаторных и поглотительных.
Простейший из них работает по принципу ограничения. Суть его - «задавить»
поток пульсирующего газа ограниченным проходным отверстием и погасить колебания
в расположенной за ним камере. Уменьшение диаметра данного отверстия повышает
эффективность устройства, но заметно снижает мощность двигателя. Чаще
встречаются «зеркальные» глушители, работающие по принципу так называемых
акустических зеркал. Отражаясь от стенок камеры, звуковые волны расходуют свою
энергию на нагрев поверхности и в «организованных» зеркальных «лабиринтах»
вследствие интерференции. Данный способ гашения звука эффективнее, более того, сопротивление
выхлопным газам у таких конструкций намного меньше, следовательно, потери
мощности ниже. По такому принципу устроены глушители популярных отечественных
машин.
В качестве вспомогательного глушителя (обычно он стоит первым) используют
так называемые резонаторы. В конструкцию узлов резонаторного типа входят от
одной до четырех замкнутых камер, которые сообщаются между собой трубопроводами
с проделанными в них отверстиями. Последние составляют с камерами резонансные
пары с собственной частотой, которая не совпадает с колебаниями выхлопа. Это и
обеспечивает сглаживание акустических колебаний, т. е. снижение шума. В
многокамерных резонаторах шум гасится также за счет отклонения потока газов и
того, что у труб и камер сечения разные (особенно в диапазоне низких частот).
Для снижения шума в области собственных колебаний применяются резонаторные
каналы сквозного типа - без разрыва потока газов. Принцип работы поглотительных
систем основан на поглощении акустических волн определенным звукоизолирующим материалом.
Такой глушитель представляет собой заполненную шумопоглощающим материалом
камеру, через которую проходит перфорированная труба. Сквозь ее отверстия газы
попадают в массу базальтовой ваты и расходуют свою энергию на взаимное трение
волокон этого материала, преобразуясь все в то же тепло. Конструкция простая,
работает во всем диапазоне частот, однако в целом эффективность ее невысока.
Конструктивные особенности глушителей. В настоящее время существует два
основных типа глушителей: это прямопоточные и обратнопоточные. (рис. 13)
|
|
|
|
Рис. 13 - Прямопоточный и обратнопоточный глушитель
|
Как и следует из названия прямопоточный глушитель (MASTERFLOW) - имеет
прямую перфорированную трубу между входом и выходом (рис 2.11). Эта
перфорированная труба позволяет выхлопным газам расширяться вплоть до внешней
стенки. Заметьте что термин прямоточный подходит и для систем которые имеет
глушитель с левой и глушитель с правой стороны машины. Такие системы также
называются системами со смещенным прямоточным глушителем. Тесты доказывают, что
качественные прямоточные глушители имеют более 90% прямых труб от общей длины.
Другими словами, теряется всего 10% потока в сравнению с автомобилем без
глушителя, тогда как у обратнопоточных глушителей теряется 60-70 процентов от
потока, так как выхлопные газы вынуждены двигаться в обрат-ном направлении от
их первоначального направления (отсюда и название обратнопоточных), и
разворачиваются еще раз перед тем как выйти с об-ратной стороны глушителя. Так
что получается что они делают два 180-градусных разворота, что и приводит к
снижению потока в целом.
По способу работы глушители надо разделить на четыре группы. Это
ограничители, отражатели, резонаторы и поглотители. Принцип работы глушителя
достаточно прост. В его корпусе имеется существенное заужение диаметра трубы,
некое акустическое сопротивление, а за ним сразу большой объем, аналог емкости.
Продавливая через сопротивление звук, колебания сглаживаются объемом. Энергия
рассеивается в дросселе, нагревая газ. Чем больше сопротивление (меньше
отверстие), тем эффективней сглаживание. Но тем больше сопротивление потоку.
Рис. 14 - Глушитель типа с перфорированной трубой резонаторного
Глушители резонаторного типа используют замкнутые полости, расположенные
рядом с трубопроводом и соединенные с ним рядом отверстий (рис 14). Часто в
одном корпусе бывает два неравных объема, разделенных глухой перегородкой.
Каждое отверстие вместе с замкнутой полостью является резонатором, возбуждающим
колебания собственной частоты. Условия распространения резонансной частоты
резко меняются, и она эффективно гасится вследствие трения частиц газа в
отверстии. Такие глушители эффективно в малых размерах гасят низкие частоты и
применяются в основном в качестве предварительных, первых в выпускных системах.
Существенного сопротивления потоку не оказывают, т.к. сечение не уменьшают.
В корпусе глушителя организуется большое количество акустических зеркал,
от которых звуковые волны отражаются . Известно, что при каждом отражении часть
энергии теряется, тратится на нагрев зеркала. Если устроить для звука целый
лабиринт из зеркал, то в конце концов можно рассеять почти всю энергию и наружу
выйдет весьма ослабленный звук. По такому принципу строятся пистолетные
глушители. Значительно лучшая конструкция, однако так как в недрах корпуса мы
заставим также газовый поток менять направление, то все равно создадим
некоторое сопротивление выхлопным газам. Такая конструкция чаще всего
применяется в оконечных глушителях стандартных систем.
Рис. 15 - Глушитель с акустическими зеркалами
Способ работы поглотителей заключается в поглощении акустических волн
Рис. 16 - Глушитель с наполнителем
неким пористым материалом (рис 16). Если звук направить, например, в
стекловату, то он вызовет колебания волокон ваты и трение волокон друг о друга.
Таким образом, звуковые колебания будут преобразованы в тепло. Поглотители
позволяют построить конструкцию глушителя без уменьшения сечения трубопровода и
даже без изгибов, окружив трубу с прорезанными в ней отверстиями слоем
поглощающего материала. Такой глушитель будет иметь минимально возможное
сопротивление потоку, однако и хуже всего снижает шум.
Надо сказать, что серийные выпускные системы используют в большинстве
случаев различные комбинации всех приведенных способов. Глушителей в системе
бывает два, а иногда и больше. Следует обратить внимание на особенность конструкций
глушителей, которая в случае самостоятельного изготовления не позволяет достичь
эффективного снижения шума, хотя кажется, что все сделано правильно. Если
внутри глушителя у его стенок нет поглощающего материала, то источником звука
становятся стенки корпуса. Некоторые глушители имеют снаружи асбестовую
обкладку прижатую дополнительным листом фальшкорпуса. Это позволяет ограничить
излучение через стенки и предотвратить нагрев соседних элементов автомобиля.
Такая мера характерна для глушителей первого и второго типов.
4. Охрана труда и промышленная
экология.
4.1 Требования к техническому
состоянию переоборудованных автотранспортных средств по условиям безопасности
движения и соблюдения норм экологического законодательства
Под переоборудованием автотранспортных средств понимается внесение в его
конструкцию изменений, в результате которых автомобиль меняет свои параметры
(свойства), технические характеристики, заданные заводом-изготовителем.
Переоборудование осуществляется путём замены имеющихся составных частей
(двигателя, кузова и др.) или установки дополнительных устройств
(краноманипуляторной установки).
Переоборудование ставит своей целью улучшить эксплуатационные свойства
автомобилей. Так, например, замена бортового кузова на самосвальный или на
седельно-сцепное устройство в первом случае увеличивает сферу применения
автомобиля, а во втором - позволяет использовать автомобиль для перевозки
длинномерных грузов. Монтаж на шасси автомобиля краноманипуляторной установки
решает вопросы его погрузки и разгрузки, т.е. делает его более
конкурентоспособным на рынке грузоперевозок. Монтаж силового агрегата
увеличенной мощности, «лифтовка» подвески, установка авторезины с развитыми
грунтозацепами улучшает динамические характеристики автомобиля и учучшает его
проходимость.
Если переоборудованный автомобиль предполагается к использованию на
дорогах общего пользования, то его переоборудование согласовывается с органами
УДП и автомобиль после выполнения необходимых процедур ставится на учёт.
Правила переоборудования изложены в Государственном Стандарте РК СТ РК
1418-2005. Если переоборудованный автомобиль не предполагается к
систематическому использованию на дорогах общего пользования (автомобиль
предназначается для использовании в гонках на скорость или для испытательных
про-бегов на спецполигонах), автомобиль не ставится на учёт органах УДП и при
его изготовлении возможны отступления от Государственного Стандарта:
разрешается применять сварку рамы, не ограничиваются пределы изменения
мощностных, тяговых и других параметров двигателя и другие.
Но во всех случаях переоборудованный автомобиль должен нормам
безопасности движения и не превышать экологических норм выбросов отработанных
газов. Требования к техническому состоянию автотранспортных средств по условиям
безопасности движения определены Государственным Стандартом РК СТ РК ГОСТ Р
51709-2004.
. Требования к эффективности тормозных систем.
Эффективность рабочей тормозной системы при проверке в дорожных условиях
при начальной скорости торможения 40 км/час должна соответствовать следующим
нормативам:
Таблица 14.
|
Автомобиль весовой категории
|
Усилие на органе управления, Н
|
Тормозной путь Sт, м
|
Установившееся замедление Jуст, м/сек2
|
Время срабатывания тормозной системы  , сек
|
|
Легковой кат. М1
|
490
|
14,7
|
5,8
|
0,6
|
|
Грузовой кат. N1-3
|
686
|
18,3
|
5,0
|
0,8 (1,0)
|
Эффективность запасной тормозной системы при проверке в тех же условиях:
Таблица 15.
|
Автомобиль весовой категории
|
Усилие на органе управления, Н
|
Тормозной путь Sт, м
|
Установившееся замедление Jуст, м/сек2
|
Время срабатывания тормозной системы , сек
|
|
Легковой кат. М1
|
490
|
25,3
|
2,9
|
0,6
|
|
Грузовой кат. N1-3
|
686
|
33,8
|
2,2
|
0,8 (1,0)
|
Устойчивость АТС при торможении рабочей тормозной системой в дорожных
условиях с начальной скоростью торможения 40 км/час определяется линейным
отклонением АТС, которое должно быть не более:
1,25 м для АТС, габаритная длина и ширина которых равны или менее
соответственно 5 м и 2 м;
1,5 м для АТС, габаритная длина которых более 5 м или габаритная ширина
которых более 2 м, но не превышает 2,5 м.
Стояночная тормозная система для АТС полной массы должна обеспечивать
удельную тормозную силу не менее 0,16 или неподвижное состояние АТС на опорной
поверхности с уклоном не менее 16 %. Для АТС в снаряженном состоянии стояночная
тормозная система должна обеспечивать расчётную удельную тормозную силу, равную
0,6 отношения снаряженной массы, приходящейся на оси, на которые воздействует
стояночная тормозная система к снаряженной массе, или неподвижное состояние АТС
на поверхности с уклоном не менее 23 % для АТС категории М1 - М3
и не менее 31 % - для категорий N1 - N3.
Усилие, прикладываемое к органу управления стояночной тормозной системы
для приведения её в действие, должно быть не более:
392 Н для АТС категории М1;
588 Н для АТС остальных категорий.
Допускается падение давления воздуха в пневматическом или
пневмогидравлическом тормозном приводе при неработающем двигателе не более чем
на 0,05 МПа от значения нижнего предела регулирования регулятором давления в
течение:
30 мин - при свободном положении органа управления тормозной системы;
15 мин - после полного приведения в действие органа управления тормозной
системы.
. Требования к рулевому управлению.
Суммарный люфт в рулевом управлении не должен превышать предельных
значений, указанных изготовителем в эксплуатационной документации. Если такие
показатели изготовителем не указаны, то они не должны превышать следующих
предельных значений:
легковые автомобили и созданные на их базе грузовые автомобили и автобусы
- 10
;
автобусы - 20;
грузовые автомобили - 25.
. Требования к внешним световым приборам.
На АТС должны быть установлены внешние световые приборы, количество и
цвет которых должны соответствовать ГОСТ 8769. Изменения предусмотренных
изготовителем мест расположения внешних световых приборов не допускается.
Геометрические показатели расположения светотеневой границы пучка
ближнего света фар и сила света каждого из светосигнальных фонарей должны
соответствовать СТ РК ГОСТ Р 51709-2004.
. Требования к шинам и колёсам.
АТС должны быть укомплектованы шинами в соответствии с требованиями ГОСТ
4754 и ГОСТ 5513 или в соответствии с руководством по эксплуатации АТС.
Остаточная высота рисунка протектора шин должна быть не менее:
1,0 мм - для грузовых автомобилей;
2,0 мм - для автобусов;
1,6 мм - для легковых автомобилей.
Шины не должны иметь местных повреждений(пробои, порезы сквозные и
несквозные), которые обнажают корд, а также местные отслоения протектора.
Не допускается:
отсутствие хотя бы одного болта или гайки крепления дисков и ободьев
колёс, а также ослабление их затяжки;
наличие трещин на дисках и ободьях колёс;
наличие видимых нарушений формы крепёжных отверстий в дисках колёс;
эксплуатация АТС с погнутыми ободьями и деформированными дисками колёс,
приводящих к биению дисков колёс более, чем на 0,5 мм.
.Требования к двигателю и его системам (экологические требования).
Системы, агрегаты, узлы и детали автомобиля, влияющие на выброс
загрязняющих веществ, должны быть сконструированы, изготовлены и установлены
таким образом, чтобы эти выбросы не превышали установленных настоящим
стандартом значений в период всего срока эксплуатации автомобиля при условии
соблюдения правил эксплуатации технического обслуживания, указанных в
прилагаемой к автомобилю инструкции.
Содержание оксида углерода и углеводородов в отработанных газах
определяют при работе двигателя в режиме холостого хода на минимальной 
и повышенной 
частотах вращения коленвала
двигателя, установленных предприятием-производителем автомобиля.
При отсутствии данных, установленных предприятием-производителем
автомобиля, значение не должно превышать:
для автомобилей категории 
и 
- 1100 об/мин;
для автомобилей остальных категорий - 900 об/мин.
При отсутствии данных, установленных предприятием-производителем
автомобиля, значение устанавливают в пределах:
для автомобилей категорий и , не оборудованных системами нейтрализации отработанных газов
ДВС - от 2500 до 3500 об/мин;
для автомобилей категорий и , оборудованных системами нейтрализации отработанных газов
ДВС - от 2000 до 3500 об/мин;
для автомобилей остальных категорий независимо от их комплектации - от
2000 до 2800 об/мин.
Содержание оксида углерода и углеводородов (объёмные доли) должны быть в
пределах значений, установленных предприятием-производителем автомобиля, но не
более значений по ГОСТ Р 52033, указанных в табл. 16.
Таблица 16.
|
Комплектация автомобиля
|
Частота вращения коленчатого вала
|
Оксид углерода, объёмная доля %
|
Углеводороды, объёмная доля, млн-1
|
|
Автомобили категорий M1, M2, M3, N1, N2, N3, произведенные до 01.10.86 г.
|
Nмин
|
4.5
|
-
|
|
Автомобили категорий M1 и N1, не оснащённые системами
нейтрализации отработанных газов2
|
Nмин
|
3.5
|
1200
|
|
Nпов
|
2.0
|
600
|
|
Автомобили категорий M2, M3, N2, N3, не оснащён-ные системами
нейтрализации отработанных газов2
|
Nмин
|
3.5
|
2500
|
|
Nпов
|
2.0
|
1000
|
|
Автомобили категорий M1 и N1, оборудованные двухкомпонентной
системой нейтрализации отра-ботанных газов ДВС
|
Nмин
|
1.0
|
400
|
|
Nпов
|
0.6
|
200
|
|
Автомобили категорий M2, M3, N2, N3, оборудован-ные двухкомпонентной
системой нейтрализации отработанных газов ДВС
|
Nмин
|
1.0
|
600
|
|
Nпов
|
0.6
|
300
|
|
Автомобили категорий M1 и N1 с трёхкомпонент-ной системой нейтрализации
отработанных газов и те же автомобили, оборудованные встроенной (бортовой)
системой диагностирования3
|
Nмин
|
0.5
|
100
|
|
Nпов
|
0.3
|
100
|
|
Автомобили категорий M2, M3, N2, N3 с трёхкомпонентной системой
нейтрализации отработанных газов и те же автомобили, оборудованные встроенной
(бортовой) системой диагностирования3
|
Nмин
|
0.5
|
200
|
|
Nпов
|
0.3
|
200
|
|
1 В эксплуатационных документах автомобиля завод-изготовитель указывает
штатную комплектацию автомобиля оборудованием для снижения вредных выбросов;
предельно допустимое содержание оксила углерода, углеводородов и допустимый
диапазон значений коэффициента избытка воздуха λ.
|
|
2 Для автомобилей с пробегом до 3000км нормативные значения содержания
оксида углерода и углеводородов в отработавших газах установлены техническими
номами завода-изготовителя.
|
|
3 Значение коэффициента избытка воздуха λ в режиме холостого хода на Nпов у автомобилей, оборудованных
трёхкомпонентной системой нейтрализации отработанных газов, должно быть в
пределах данных, установленных заводом-изготовителем. Если эти данные
отсутствуют или не указаны, значение коэффициента избытка воздуха λ должно быть от0.97 до 1.03.
|
Предельно допустимый уровень дымности отработавших газов АТС с дизелями
должен находиться в пределах данных, установленных заводом-изготовителем
автомобиля, но не более значений по ГОСТ 21393, указанных в табл. 17.
Таблица 17.
|
Режим измерения дымности
|
Предельно допустимый натуральный показатель ослабления
светового потока Кдоп, м-1, не более
|
Предельно допустимый коэффициент ослабления светового
потока Nдоп, м-1, не более
|
|
Свободное ускорение для автомобилей с дизельными
двига-телями: - без наддува
|
1.2
|
40
|
|
- с наддувом
|
1.6
|
50
|
|
Максимальная частота вращения
|
0.4
|
15
|
Содержание вредных веществ в воздухе салона и кабины АТС категорий M1, M2, M3, N1, N2, N3 не должно превышать предельно
допустимых концентраций, указанных в ГОСТ Р 51206.
Уровень внешнего шума работающего двигателя АТС должен соответствовать
ГОСТ 27436, а внутреннего шума - ГОСТ 27435.
Уровень радиопомех от излучений изделий электрооборудования АТС и его
двигателя должны соответствовать требованиям ГОСТ 17822.
. Требования к прочим элементам конструкции должны соответствовать
требованиям Стандарта СТ РК ГОСТ Р 51709-2004.
4.2 Требования к техническому состоянию
переоборудованных автотранспортных средств, предполагаемых к использованию на
дорогах общего пользования
Эти требования изложены в Государственном Стандарте РК СТ РК 1418-2005.
. Общие требования к техническому состоянию переоборудованных АТС
.1. Техническое состояние АТС, по условиям безопасности дорожного
движения, должно соответствовать требованиям СТ РК ГОСТ Р 51709, а также
следующим требованиям:
тормозные системы и их свойства - СТ РК ГОСТ Р 51709;
пневматические, гидравлические приводы тормозных систем - ГОСТ 4364; ГОСТ
23181;
количество, расположение, цвет и углы видимости внешних световых приборов
ГОСТ 8769.
.2. Переоборудованные грузовые автомобили в седельные тягачи, их
агрегаты, сборочные узлы, составные части и характеристики должны соответствовать
ГОСТ 21398.
.3. Не допускается самовольно исключать предусмотренные или устанавливать
не предусмотренные конструкцией элементы тормозного и рулевого управления, а
также иных составных частей АТС, требования к которым установлены в СТ РК ГОСТ
Р 51709, без согласования с предприятием-изготовителем АТС или уполномоченной
на то организацией и региональными государственными уполномоченными органами.
. Общие требования к переоборудованию АТС
.1. Переоборудованные АТС, предназначенные для эксплуатации на территории
Республики Казахстан, должны соответствовать климатическим исполнениям У1, У2,
УХЛ1, УХЛ2 по ГОСТ 15150.
.2. Устанавливаемые или заменяемые составные части АТС при
переоборудовании должны быть полнокомплектными, технически исправными.
.3. При переоборудовании не допускается применять сварку на раме АТС и
сверлить отверстия в опасных сечениях рамы. Запрещается делать отверстия и
сварные швы в полках и примыкающих к ним оконечностях стенки лонжерона рамы
шасси без соответствующего разрешения изготовителя шасси. Кроме того, не
допускается сварка на раме, если она запрещена изготовителем шасси.
.4. Крепежные изделия, применяемые для крепления составных частей АТС при
переоборудовании должны быть заводского изготовления и соответствовать
установленным предприятием-изготовителем для данной модели АТС.
. Технические требования к переоборудованию АТС
.1 Замена двигателей или силовых агрегатов
.1.1. Ось симметрии коленчатого вала устанавливаемого ДВС в вертикальной
плоскости должна совпадать (быть параллельной в двух плоскостях -
горизонтальной и фронтальной) с осью симметрии заменяемого ДВС при продольной
компоновке силовых агрегатов в пределах, заданных предприятием изготовителем
для данной модели АТС или перпендикулярно - при поперечной компоновке оси симметрии
базового АТС с допускаемым смещением не более 80±5 мм.
.1.2. При замене ДВС или силовых агрегатов не допускается изменение
габаритных размеров АТС, формы, облицовки кабины и переднего бампера.
.1.3. При установке ДВС или силовых агрегатов не допускается нарушать:
кинематическую связь агрегатов и узлов трансмиссии, рулевого управления;
подачу сжатого воздуха или разрежения к приводам тормозных систем;
подачу сжатого воздуха к подвеске;
заданное давление масла к механизмам рулевого управления, опрокидывания
самосвальных кузовов и т. п;
расположение в салоне или кабине рукоятки переключения передач и на
панели приборов контрольных приборов, элементов управления подачей топлива,
экстренной остановки ДВС и внешними световыми приборами, предусмотренное предприятием-
изготовителем данной модели АТС;
.1.4. Соединение элементов системы питания, охлаждения, отопления,
вентиляции, контрольно-измерительных приборов, выпуска отработавших газов
должно осуществляться по схеме, соответствующей расположению и соединению
указанных элементов, приведенной в нормативной документации, действующей в
Республике Казахстан на данный вид переоборудования.
.1.5. При любом расположении ДВС должна быть обеспечена возможность
безопасного обслуживания узлов и агрегатов АТС, расположенных в моторном
отсеке, а также возможность проведения регулировочных работ, предусмотренных
эксплуатационной документацией.
.1.6. При замене ДВС необходимо соблюдать требования вибрационной
безопасности по ГОСТ 12.1.012.
.1.7. При переоборудовании, связанном с заменой ДВС одной модели на
другие, допускается повышение или снижение их параметров по отношению к
заменяемым ДВС на величины, приведенные в таблице 1, если иное не предусмотрено
заводом-изготовителем АТС. Такими параметрами являются рабочий объём цилиндров
двигателя, частота вращения коленвала, мощность двигателя и его крутящий
момент, масса двигателя.
.1.8. При замене бензинового ДВС на дизельный, у которого частота
вращения коленчатого вала ниже 30 %, чем у заменяемого бензинового ДВС,
необходимо произвести корректировку общего передаточного числа трансмиссии
базового АТС.
.1.9. Изменение общего передаточного числа трансмиссии допускается
производить за счет применения коробки передач с повышающей передачей,
передаточное отношение которой должно находится в пределах от 0,81 до 0,86 и
применения главной передачи с минимальным передаточным числом, предусмотренным
предприятием-изготовителем для данной модели базового АТС.
.1.10. При необходимости совмещения крепежных элементов блока цилиндров
ДВС с картером сцепления или корректировки длины первичного вала коробки
передач базового АТС, должны устанавливаться промежуточные стальные диски
соответственно между блоком цилиндров ДВС и сцеплением или картером сцепления и
картером коробки передач.
.1.11. Если бортовая сеть электрооборудования базового АТС рассчитана на
определенное напряжение (12 или 24 В), несовместимое с системой пуска
устанавливаемого ДВС, то ее необходимо доработать для обеспечения подачи
необходимого напряжения для запуска устанавливаемого ДВС.
.1.12. Топливная система питания переоборудуемых АТС в дизельные должна
быть изменена в соответствии с системой питания соответствующих дизельных АТС с
доработкой топливного бака под дизельное топливо или заменой его на бак
соответствующей вместимости, примененный с серийного дизельного АТС. При
изготовлении самодельных легковых автомобилей и прицепов к ним применяются
требования, изложенные в главах 10 и 11 Стандарта СТ РК 1418-2005.
5. Экономическая часть
Разработка и внедрение технических проектов требуют значительных
капитальных вложений на всех стадиях жизненного цикла данного вида
производства, а это, в свою очередь, должно сопровождаться тщательным
технико-экономическим обоснованием нововведений с определением экономического
эффекта реализации проекта.
Экономическая эффективность (эффективность производства) - это
соотношение полезного результата и затрат факторов производственного процесса.
Для количественного определения экономической эффективности используется
показатель эффективности, также это - результативность экономической системы,
выражающаяся в отношении полезных конечных результатов её функционирования к
затраченным ресурсам. Складывается как интегральный показатель эффективности на
разных уровнях экономической системы и является итоговой характеристикой
функционирования национальной экономики и получение максимума возможных благ от
имеющихся ресурсов. Для этого нужно постоянно соотносить выгоды и затраты, или,
говоря по-другому, вести себя рационально. Рациональное поведение заключается в
том, что производитель и потребитель благ стремятся к наивысшей эффективности и
для этого максимизируют выгоды и минимизируют затраты.
Экономическая часть дипломного проекта должна содержать итоговую
технико-экономическую оценку проекта в целом:
· анализа
и обоснования целесообразности разработки и реализации проекта;
· установления
основных направлений применения технических решений;
· выбора
наиболее экономически эффективного варианта разработки и внедрения проекта;
5.1 Расчет затрат на подготовку
автомобиля Газ-51 А к Drag racing
При переоборудовании автомобиля были следующие статьи затрат:
Материалы и запасные части;
Трудозатраты.
. Материалы и запасные части.
Таблица 18.
|
№
|
Наименование
|
ед. изм.
|
количество
|
цена тенге
|
|
|
1 2 3 4 5 6 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14
|
Двигатель, I
комплект, 2jz GE, б/у Коробка передач, 2jz GE, б/у Карданный вал, I комплект, 2jz GE Рулевой механизм, газ 31105 Свечи автомобильные, 4-х
контактные, NGK Свечные провода Сидения
спортивные, Recaro Мульти руль, Momo Амортизаторы, Koni Пневмо баллоны Услиенные болты и гайки Пневмо насос Уголок, 0,5 Труба, 15 Подушка матора Подушка АКПП
|
шт шт шт шт шт шт шт шт шт шт шт шт шт шт шт шт
|
1 1 2 1 6 6 2 1 4 4 4 1 2 4 2 1
|
150 000 35 000 5 000 23
000 6 000 4 000 12
000 75 00 20 000 25 000 4 000 8 000 3 000 2 000 3 000 2 000
|
|
2. Разборочно - сборочные и ремонтные работы.
Таблица 19.
|
№
|
Наименование работ
|
Затраты труда чел. час.
|
|
I. 1 2 3 4 II. 1 2 3 III. 1 2
|
Разборка автомобиля Газ-24 Установить на подъемник Снятие всех узлов Разборка ходовой части Демонтаж двигателя,
трансмиссии Модернизация карданного вала Газ-24 Режущие работы Сварочные работы
Сборка карданного вала Полная сборка модернизирован-ного автомобиля Сборка
ходовой части, двигателя и трансмиссии Кузовные работы
|
4 2 5 3 2 1 1 9 10
|
16 инструментов без которых не сделать
модернизированный автомобиль своими руками. Каждая работа требует соответствующего инструмента и создание
машины для дрэк рейсинга - не исключение. Большинство людей которые
собирают такие автомобили уже имеют все необходимое но для новичков в создании
хот-родов эта статья будет полезной. Список инструментов предлагаемых мной
предназначен для изготовления основных деталей этой машины своими руками,
скорее всего вам так же понадобятся дополнительные инструменты и оснастка. Все
зависит от сложности проекта.
Я являюсь сторонником того, что для изготовления
хот-рода своими руками совсем не нужно иметь дорогостоящее оборудование, ведь
если посмотреть то все автомобили 20-30-х годов изготавливались при помощи
простого инструмента, так в ранних 50-х годах итальянские мастера использовали
при изготовлении автомобилей самое простое оборудование, деревянные матрицы,
мешки с песком и набор молотков и киянок.
Для тех кто серьезно занимается изготовлением
хот-родов на продажу конечно нужно более профессиональное оборудование, но для
тех людей для изготовление дрэк рейсинг своими руками это хобби, вполне подойдет список инструментов
предлагаемый мной. Все это оборудование я использовал при создании описываемого
мной дрэк рейсинг.
Итак, вот эти 16 инструментов без которых не сделать дрэк рейсингсвоими руками:
Торцевая пила по металлу. Для строительства своих
хот-родов я использую обычную торцевую пилу по металлу DeWalt.
Набор угловых шлиф-машин из 4 шт. (болгарки). Вы
спросите, зачем мне для изготовления дрэг рейсинг своими руками, набор из 4-х болгарок? Ответ достаточно
простой - я пришел к выводу, что лучше использовать несколько недорогих
болгарок по 5000тг вместо одной дорогой от 25000тг, и при этом мне не нужно постоянно
менять насадки. А так у меня одна болгарка с проволочной щеткой, другая
болгарка со шлиф-насадкой, третья с отрезным кругом, а четвертая болгарка с
зачистным кругом. Так что это мой вам совет.
Сварочный аппарат. Альтернативой для своего сварочного
аппарата может быть чужой сварочный аппарат который вы можете одолжить на время
у кого-нибудь. Я использую сварочный полу автомат MIG для создания своих
хот-родов, а так же у меня есть сварочный аппарат на электродах. Стоит
заметить, что сварочный аппарат будет одним из самых дорогих приобретений если
вы решите сделать автомобиль своими
руками.
Станок сверлильный. Чем мощнее станок - тем лучше. У
меня стоит станок 1978г.в. мощностью 1 л.с. и до сих пор работает. Если у вас
до сих пор нет хорошего сверлильного станка значит это то, что вам нужно
приобрести. Что бы сэкономить можно купить б/у. Большой, мощный промышленный
станок послужит вам верой и правдой долгое время и вы не будете задумываться
над тем что сверлить будь то дерево или листовое железо.
Компрессор. Если вы решились на изготовление дрэк рейсинг своими руками то
компрессор вам понадобится не только во время окраски кузова, но и для
пневматического инструмента, шуруповерта, шлиф-машины, степлера и др.
Компрессор должен быть минимум мощностью 6-10 л.с. , а ресивер для воздуха
минимум 80 галлонов. Убедитесь, что технические характеристики компрессора
подходят под минимальные требования вашего пневматического инструмента. Итак,
компрессор будет следующим крупным капиталовложением для создания автомобиль своими руками, наряду со сварочным
аппаратом.
Тиски. Тиски понадобятся вам практически каждый день
пока вы будете собирать автомобиль своими руками, поэтому купите одни хорошие большие тиски.
Ориентировочная цена 14000 тг и выше.
Зажимы, прищепки. Чем больше тем лучше. Всех размеров
и всех форм и неважно сколько их у вас есть вы все равно будет использовать их
все.
Набор металлообрабатывающего инструмента. Молотки,
молоточки, киянки, оправки. Минимальный набор для изготовления кузовных деталей
автомобиль. Все это можно купить в
специализированном магазине.
Пластиковая киянка. Для формовки кузовного металла я
обычно использую пластиковую киянку в форме капли.
Пескоструйный аппарат - стационарный или мобильный.
При создании своих хот-родов я использую в основном старые б/у-шные детали, а
это означает, что большинство из них в ржавчине. Пескоструй обычно является
самым быстрым способом очистить необходимый для автомобиль детали от ржавчины. Для мелких
деталей я использую стационарную пескоструйку, а для очистки кузовных и других
крупных деталей я использую портативный пескоструй. Вполне возможно, что чем
покупать свой пескоструй, будет дешевле отдать деталь для очистки в
специализированную контору. При работе с пескоструйкой, важно знать что при работе
с мобильной установкой, вокруг становится пыльно, что создает дополнительный
трудности при работе с большим количеством деталей.
Точило или точильный круг. Альтернативой для точила
может стать болгарка с зачистным кругом, но точило будет намного удобнее для
выполнения многих операций при работе с металлом. Цена пристойного точила
колеблится от 750тг до 15000тг. Набор пневматического инструмента. Из
пневматического инструмента для постройки автомобиль своими руками вы можете использовать
лобзик, шлиф-машину, дрель, болгарку, гайковерты и другой инструмент.
Торцевая шлиф-машинка с длинным валом. Будет полезна
при работе с полыми и пустотными деталями и трубами.
Пульверизатор. Очень рекомендую обзавестись этим
инструментом, если вы планируете самостоятельно окрашивать и грунтовать свой драг рейсер. Конечно можно одолжить распылитель
на время, но если вы хотите набить руку на покраске то нужно купить свой
покрасочный пистолет. В зависимости от производителя комплектация
пульверизатора может быть разная.
Костюм автомобильного маляра. Если вы планирует не
часто красить детали автомобиль то
вполне можно обойтись и обыкновенно маской, но если вы планируете заниматься
строительством автомобиль на профессиональном уровне то
необходимо все таки обзавестись специальным костюмом автомобильно маляра с
удаленной подачей воздуха. Ориентировочная стоимость такого костюма 25000тг.
Швейная машина - однозначно необходима если вы
планируете сделать обшивку салона для автомобиль своими руками. Наиболее приемлемым вариантом будет купить
подержанную швейную машинку, а возможно и не одну, т.к. понадобится швейная
машинка с высокой лапкой, другим вариантом может быть - аренда швейной машины
для того что бы изготовить салон дрэк рейсинг. Кроме того, нужно будет
потратить около 26000тг на специальный швейный стол. Из
двигателей для швейных машинок предпочтение стоит отдавать сервоприводам, т.к.
благодаря им можно выполнять точную строчку. Конечно можно постараться пошить
обшивку салона дрэк рейсинг и на бытовой
швейной машинке, но имейте в виду, что для обшивки нужно будет работать с
пенкой 12 мм толщины и не все бытовые швейные машинки могут прострочить это.
Кроме того швейная машинка должна иметь достаточно мощности продвигать материал
с пенкой по ходу строчки.
Это приблизительный перечень необходимого инструмента
который вам понадобится для того что бы собрать своими руками. Кроме этого вам
могут понадобится и другие инструменты, но, как правило достать их не представляет особой проблемы (строительный нож,
ножницы, сверла и т.д.) Цель этой статьи было так же показать, что для создания
автомобиль своими руками совсем не нужно
обладать специальным дорогостоящим инструментом, который мы видим по ТВ.
Заключение
Cкоростные
соревнования
автомобилей по прямой дороге с дистанций 402 метра называют Drag racing-ом.
Для участия в гонках на серийные автомобили устанавливают двигатели мощностью свыше 1000 л.с., оснащённые
турбокомпрессорами, турбонагнетателями
в результате
чего разгон до 100 км/час достигается за 2-3 секунд. Скорости соревнований ограничиваются на уровне 350 км/час.
За базовый автомобиль был выбран серийный советский автомобиль
ГАЗ-24, который был выпущен в 1982 году, придя на смену легендарной «волге» ГАЗ-21.Он имел
максимальную скорость 120 км/час и
расход топлива 10 л/100 км.
Автомобилем-донором был выбран автомобиль Тоуота Supra, который выпускался с 1995 года, был оснащён рядной шестеркой, двигателем 2jz GE мощностью 230 л.с. и развивал скорость до 180 км/час.
В результате поверочного тягового расчёта графо-аналитическим методом
была определена максимальная скорость базового автомобиля Газ-24 - 120
км/час и время разгона до 100
км/час, равное 19 сек. Такие динамические показатели
не отвечают современным условиям движения.
Для достижения приемлемых показателей необходимо выполнить следующее:
. Увеличить максимальную мощность двигателя 
.
. Выполнить конструктивные мероприятия по уменьшению коэффициента
лобового сопротивления .
В связи с этим на автомобиль был установлен силовой агрегат (двигатель с
коробкой передач Toyota Supra), модернизирован карданный вал, переделана рама
базового автомобиля с целью уменьшения высоты расположения двигателя
относительно поверхности дороги и изменены размеры кабины с целью уменьшения её
высоты. Рассчитанные по этим параметрам коробки передач вполне допустимы для
участия автомобиля в соревнованиях: максимальная скорость = 180 км/час, время разгона с места
до 100 км/час 
= 8 сек.
В целом делая
вывод, можно сказать, было
принято правильное направление модернизации автомобиля для участия в Drag Racing'е. В дальнейшем, учитывая опыт проходивших
соревнований, в качестве силового агрегата надо брать ещё более мощный
современный двигатель с большой максимальной частотой вращения коленвала = 5000…6000 об/мин. Коробка передач
должна иметь повышающую передачу.
Передаточное число главной передачи должно быть не выше 4,0 (одинарная
главная передача от легкового автомобиля).
Модель автомобиля должна пройти продувку в аэродинамической трубе с целью
определения достоверного коэффициента лобового сопротивления .
При наличии электронной системы управления двигателем ЭСУД рекомендуется
произвести «чип-тюнинг» системы с целью улучшения скоростных характеристик
двигателя.
Список использованной литературы
1. Нарбут АН. Автомобили. Рабочие процессы и расчёт
механизмов и систем.
. Проскурин А.И. Теория автомобиля. Примеры и задачи.
Ростов-на-Дону. Изд. Феникс. 2006 г.
. Конструирование и расчет автомобиля. П.П. Лукин, В.Ф.
Родионов. “Машиностроение” 1984 г., 110-265 стр.
. Автомобили. Ленинград. “Машиностроение” 1973 г., 226-227
стр.
.Ховах М.С. Автомобильные двигатели. М. Машиностроение. 1977
г. 591 с.
. Осепчуков ВВ. Автомобиль. Анализ конструкций, элементы
расчёта. М. Машиностроение. 1989 г. 304 с.
. Литвинов АС. Автомобиль. Теория эксплуатационных свойств.
М. Машиностроение. 1989 г. 240 с.
. Вишняков НН. Автомобиль. Основы конструкции. М.
Машиностроение. 1986 г. 304 с.
. Вахламов КВ. Автомобили. Эксплуатационные свойства. М.
Академия. 2005 г. 240 с.
. Сарбаев ВИ. Техническое обслуживание и ремонт автомобилей:
механизация и экологическая безопасность производственных процессов. Р-Дон.
Феникс. 448 с.
. Богатырёв АВ. Автомобили. М. Колос С. 2004 г. 496 с.
. Родионов ВФ. Проектирование легковых автомобилей. М.
Машиностроение. 1980 г. 479 с.
. Тарасик ВП. Теория автомобилей и двигателей. Минск. Новое
знание. 2004 г. 400 с.
. AirDrive(c) по материалам журнала 2011 г. 566 стр. М.
Академия. 2007 г. 256 с.
. Мацкерле Ю. Современный экономичный автомобиль (пер. с
чешск.). М. Машиностроение. 1987 г. 320 с.
. Андреев Б.В. Теория автомобиля. Учебное пособие. Красноярск.
Изд. Красноярского университета. 1984 г.
. Автомобиль. Анализ конструкций, элементы расчета
В.В.Осепчуков, А.К.Фрумкин. Москва “Машиностроение” 1989 г., 116-124 стр.
. Краткий автомобильный справочник. М. АО «Трансколсантинг»,
НИИАТ 1994 г.
. Государственный Стандарт Республики Казахстан СТ РК ГОСТ Р
51709-2004. Автотранспортные средства. Требования к техническому состоянию по
условиям безопасности движения.
. Государственный Стандарт Республики Казахстан СТ РК ГОСТ
1418-2005.Автотранспортные средства. Переоборудование.
. Государственный Стандарт Республики Казахстан СТ РК
1433-2005. Автомобили и двигатели. Выбросы вредных веществ.