Тяговый расчет автомобилей при помощи гоночного соревнования "Дрэг рейсинг"

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)

Double-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 гсм. 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=m_в(e+f², (3.1)

где m_в - масса вала.

Центробежная сила уравновешивается силой упругости вала



P_у = с_и f, (3.2)

где с_и - изгибная жесткость.

Поэтому

m_в²(e+f)= с_и f или f = . (3.3)

Если c_и m_в², то f .

Критическая угловая скорость, вызывающая бесконечно большой прогиб,

_кр = , (3.4)

соответственно критическая частота вращения вала

n_кр = 30, (3.5)

где c_и = q_вl_в f (q_в - вес вала, отнесенный к его длине; l_в - 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 = 5q_вl_в⁴/(384EJ_и), (3.6)

где E=2 ⁵ Мпа - модуль упругости первого рода; J_и = /64() - момент инерции поперечного сечения вала (d_н и d_вн - соответственно наружный и внутренний диаметр вала).

Масса вала определяется из выражения



m_в = () l_в, (3.7)

где - плотность материала вала.

Подставив значения с_и и m_в , получим выражение для критической частоты вращения вала по условиям прочности.

n_кр = 12 ⁴ (3.8)

Максимальная скорость вращение укороченного коленчатого вала переоборудованного автомобиля на высшей передаче равна

n_{кард max} = = = 7804 об/мин (3.9)

Допускаемая кинематическая критическая частота вращения должна быть в 1,5, 2,0 раза выше n_{кард max}

n = 78042 = 15608 об/мин (3.10)

по условиям прочности n_{кр 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. Отличие пламегасителя от других резонаторов в том, что он подвергается наиболее высоким нагрузкам в системе выпуска отработанных газов.

Задачи пламегасителя: смешение потоков вхлопных газов из разных цилиндров в один поток,

снижение давления выхлопных газов (для уменьшения нагрузки на следующие части глушителя)

прием избыточной температуры (по возможности).

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.

Задний глушитель выполняет функцию окончательного глушения шума при помощи звукопоглощающего волокна или сложной внутренней структуры. Единственная часть выхлопной системы, которую видно на автомобиле со стороны.

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.

1. 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.

2. 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.

3. 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.

4. 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.

5.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 л.
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 л 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 л 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.

6. 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.

1. Общие требования к техническому состоянию переоборудованных АТС

1.1. 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.

1.2. Переоборудованные грузовые автомобили в седельные тягачи, их агрегаты, сборочные узлы, составные части и характеристики должны соответствовать ГОСТ 21398.

1.3. 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.

2. Общие требования к переоборудованию АТС

2.1. Переоборудованные АТС, предназначенные для эксплуатации на территории Республики Казахстан, должны соответствовать климатическим исполнениям У1, У2, УХЛ1, УХЛ2 по ГОСТ 15150.

2.2. Устанавливаемые или заменяемые составные части АТС при переоборудовании должны быть полнокомплектными, технически исправными.

2.3. 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.

2.4. Крепежные изделия, применяемые для крепления составных частей АТС при переоборудовании должны быть заводского изготовления и соответствовать установленным предприятием-изготовителем для данной модели АТС.

3. Технические требования к переоборудованию АТС

3.1 Замена двигателей или силовых агрегатов

3.1.1. 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.

3.1.2. При замене ДВС или силовых агрегатов не допускается изменение габаритных размеров АТС, формы, облицовки кабины и переднего бампера.

3.1.3. 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;

3.1.4. 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.

3.1.5. 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.

3.1.6. При замене ДВС необходимо соблюдать требования вибрационной безопасности по ГОСТ 12.1.012.

3.1.7. 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.

3.1.8. 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.

3.1.9. 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.

3.1.10. 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.

3.1.11. 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.

3.1.12. 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.