Тема лекции 7 Пути улучшения технико-экономических показателей автомобилей

7.1 Повышение производительности

Эффективность грузоперевозок в первую очередь определяется произ­водительностью автотранспортного средства. Наиболее перспективным направлением повышения производи­тельности грузовых автотранспортных средств общего назначения в условиях возрастания плотности движения на дорогах и ограниченных возможностей роста скоростей движения является увеличение грузоподъемности.

Известны два основных направле­ния повышения грузоподъемности ав­тотранспортных средств: за счет сни­жения собственной массы при сохранении полной массы и за счет повышения полной массы на базе максимального использования регламенти­руемых нагрузок на дорогу и шины пу­тем применения рациональных компо­новочных схем, перспективных типов шин, увеличения числа мостов автомо­билей и автопоездов, увеличения числа звеньев в автопоездах.

Широкое применение автопоездов является наиболее эффективным спо­собом повышения грузоподъемности, рентабельности и экономической эф­фективности использования автотранс­портных средств. Производительность перевозок автопоездами по сравнению с одиночными автомобилями возраста­ет более чем в 1,5 раза, себестоимость перевозок снижается на 25...30 %, зна­чительно снижается расход топлива на единицу транспортной работы и ма­териалоемкость конструкции.

Основными направлениями работ по снижению собственной массы АТС являются: совершенствование конст­рукции, обеспечивающее снижение ма­териалоемкости узлов и агрегатов; применение новых неметаллических материалов, алюминиевых сплавов, ле­гированных сталей, специального проката, легких композитных материалов и др.; ужесточение допусков на размеры деталей; отход в разумных преде­лах от унификации при создании моди­фикаций; совершенствование техноло­гии производства.

7.2 Улучшение скоростных свойств автомобиля

Средние скорости движения зависят как от усло­вий движения, так и от ряда техниче­ских параметров автомобилей и авто­поездов: типа двигателя и удельной мощности; сопротивления движению; возможности обеспечения оптимальных режимов работы двигателя и транс­миссии; показателей плавности хода автомобиля; его тормозных качеств, управляемости, устойчивости и др.

Основным резервом роста средних скоростей движения является повыше­ние удельной мощности АТС и опти­мизация параметров трансмиссии. Необходимой пред­посылкой получения высоких средних скоростей движения и топливной эко­номичности автомобилей, обеспечиваю­щих минимальные народнохозяйствен­ные затраты на осуществление перево­зок, является оптимизация удельной мощности АТС и параметров транс­миссии.

Улучшение скоростных свойств ав­томобилей (автопоездов) связано так­же с необходимостью уменьшения ко­эффициента сопротивления шин (осо­бенно важно для большегрузных авто­поездов, работающих на дорогах с усовершенствованным покрытием), улучшения аэродинамических качеств автомобилей (автопоездов), совер­шенствования тормозных систем за счет установки антиблокировочных устройств, высокоэффективных тормозов-замедлителей, дисковых тормозов, улучшения управляемости и устойчи­вости автомобилей.

Существенное влияние на средние скорости движения оказывает характер протекания кривых внешней и ча­стичных характеристик двигателя, определяющих приспособляемость двигателя к нагрузкам и число ступе­ней в коробке передач. Чем больше ступеней, тем больше степень исполь­зования мощности двигателя. Результаты технико-экономическо­го анализа для магистральных автопо­ездов показали, что оптимальное число ступеней находится в пределах 9..16 с диапазоном передаточных чисел 12... 14.

7.3 Развитие специализированных автотранспортных средств

Большим ре­зервом повышения производительности труда в автотранспортной отрасли яв­ляется расширение типажа и произ­водства специализированных автомо­билей и автопоездов, конструкции которых в наибольшей степени приспо­соблены к перевозкам определенных грузов в зависимости от условий экс­плуатации.

Расширение контейнерных перевозок потребовало создания специализированных автопоездов-контейнеровозов большой грузоподъемности.

Значительно увеличивается выпуск автомобилей-самосвалов, автомобилей с погрузочно-разгрузочными устройст­вами, фургонов различного назначе­ния, рефрижераторов, автоцистерн, автопоездов для перевозки различных строительных конструкций, транспорт­ных средств для перевозки скота, пти­цы, жидких удобрений, специализиро­ванного транспорта для доставки това­ров народного потребления и т. д.

Специализированный подвижной состав автотранспорта обеспечивает более полное использование грузо­подъемности АТС, сохранность груза, условия для механизации погрузочно-разгрузочных работ и др.

7.4 Улучшение топливной экономичности

Оснащение автомобилей дизельны­ми двигателями. Если ранее дизельные двигатели применялись в основном на грузовых автомобилях и автобусах, то в настоящее время область приме­нения дизелей значительно расшири­лась - вплоть до легковых автомоби­лей. Этому способствует их экономич­ность, больший крутящий момент, за счет чего повышаются тягово-скоростные свойства автомобиля. Кроме того, у дизелей примерно в два раза меньше выброс токсичных веществ, выше ре­сурс и показатели безотказности.Анализ отечественного и зарубеж­ного опыта эксплуатации автомобилей показывает, что замена карбюратор­ных двигателей дизелями позволяет снизить расход топлива грузовыми ав­томобилями и автобусами на 30...40 %, а легковыми - на 25...35 %.

Улучшение эксплуатационных ха­рактеристик двигателя. Токсичность и топливная экономичность во многом определяют технический уровень двигателей, их конкурентоспособность на мировом рынке.

Для повышения топливной эконо­мичности и снижения токсичности кар­бюраторных двигателей важным сле­дует считать: повышение степени сжа­тия рабочей смеси; введение подогрева всасываемого воздуха при пуске и прогреве двигателя; осуществление смесеобразования с расслоением за­ряда, совершенствование камеры сго­рания; применение трех -, четырехклапанных конструкций газораспределе­ния; использование микропроцессоров для оптимальной регулировки системы зажигания, управления впрыском топ­лива или регулирования режимов ра­боты двигателя. Затраты энергии в двигателе можно снизить за счет отключения привода вспомогательных агрегатов.

Наиболее перспективно для повы­шения топливной экономичности карбюраторных двигателей повышение степени сжатия до 13... 14 и отключение части цилиндров при работе на частич­ных нагрузках.

Повысить индикаторный КПД дизе­ля можно реализацией ряда мероприя­тий, основными из которых являются оптимизация процесса впрыска топли­ва и улучшение смесеобразования.

Получает широкое применение турбонаддув с промежуточным охлажде­нием воздуха, когда температура воз­духа снижается с помощью воздушно­го радиатора или теплообменника, охлаждаемого водой.

Применение турбонаддува в дизе­лях способствует улучшению тягово-скоростных характеристик автомоби­лей (автопоездов), снижению рабочего объема цилиндров двигателя и числа цилиндров последних при той же мощности.

Снижение затрат мощности при движении. На тягово-скоростные свойства и топливную экономичность автомобиля оказывает влияние коэффициент сопротивления качению. Поэтому снижение данного коэффици­ента, в первую очередь за счет улучше­ния характеристик шин,- одна из наи­более эффективных мер повышения топливной экономичности и скорост­ных свойств автомобилей.

Анализ результатов испытаний по­казывает, что радиальные шины имеют почти на 25 % меньшее сопротивление качению, чем шины диагональной конструкции, что дает экономию топли­ва до 8 %. Еще лучшие показатели имеют шины с металлокордным брекером и полностью металлокордной конструкции.

Аэродинамическое сопротивление движению автомобиля определяется тремя факторами: совершенством его формы (коэффициентом лобового сопротивления С_х), лобовой площадью и скоростью движения.

В настоящее время широко исполь­зуются обтекатели различной конструкции. Их устанавливают на кабине тягача или на передней стенке полу­прицепа (фургона) для уменьшения лобового сопротивления воздуха и упорядочения воздушного потока, пол­ного или частичного перекрытия зазора между кабиной тягача и полуприцепа.

Большое внимание на ста­дии проектирования должно уделяться разработке кабин и кузовов с улуч­шенными аэродинамическими характеристиками.

Наиболее эффективными конструктивными мероприятиями по снижению аэродинамического сопро­тивления движению следует считать: увеличение угла наклона лобового стекла кабины; радиусов скругления углов передней и задней частей кузо­ва и кабины; уменьшение расстояния между кабиной и кузовом (для седель­ных автопоездов); уменьшение расстояния от переднего бампера до поверхности дороги; применение кузовов с гладки­ми боковыми стенками при уменьше­нии числа выступающих деталей.

Наиболее эффективны следующие меры по снижению потерь мощности в трансмиссии: уменьшение гидравличе­ских потерь за счет применения масла с меньшей вязкостью и замены смазы­вания разбрызгиванием на принуди­тельное; применение масел с присад­ками, обеспечивающими снижение тре­ния в контактах; уменьшение числа по­люсов зацепления; улучшение качества поверхностей трения; увеличение числа зубьев шестерен для исключе­ния проскальзывания в контактах меж­ду зубьями и др.

Оптимизация удельной мощности АТС и параметров трансмиссии.

Одним из первых вопросов, которые приходит­ся решать конструктору при проекти­ровании новой модели автомобиля, является выбор параметров двигателя и трансмиссии, обеспечивающих его наилучшие технико-экономические по­казатели. Данная задача решается методом комплексной оценки, которая осуществляется по комплексным показателям: удельной производительностью и удельной себестоимостью использования автотранспортного средства.

Удельная производительность авто­мобиля определяется как отношение часовой производительности (т •км/ч) к расходу топлива (л) на 100 км пути.

Удельная себестоимость использования автомобиля (автопоезда) представляет собой технико-экономический показатель, эквивалентный приведен­ным народнохозяйственным затратам. Этот показатель позволяет выбирать оптимальные удельную мощность АТС и параметры трансмиссии с учетом стоимостного фактора. Окончательная технико-экономическая оценка нового автомобиля производится на основе испытания.

Анализ результатов исследований показывает, что за счет оптимизации удельной мощности АТС и параметров трансмиссии можно повысить топлив­ную экономичность автобусов и грузо­вых автомобилей (автопоездов) на 10... 15 % без снижения их производитель­ности.

На магистральных автопоездах применяют коробки передач с числом ступеней 9... 16 с целью лучшего ис­пользования мощности двигателя.

Для облегчения выбора нужной пе­редачи в конкретных дорожных усло­виях некоторые зарубежные фирмы применяют на большегрузных автомо­билях специальные микропроцессор­ные системы, обеспечивающие эконо­мию до 10 % топлива.

Повышение надежности автомобилей. Надежность автомобиля значительно влияет на его производительность, топливную эконо­мичность, затраты на техническое об­служивание и эксплуатационный ре­монт и т. д. Пути повышения надеж­ности автомобиля рассмотрены выше.

Снижение себестоимости изготовления автомобиля

Себестоимость изготовления авто­мобиля в основном зависит от трудоемкости изготовления конструкции, определяемой ее технологичностью, а также степенью стандартизации и конструкторской унификации. Кроме того, себестоимость зависит от мате­риалоемкости изделия и выбора рацио­нального материала.

Выпуск изделий связан с использо­ванием различных по характеру и тех­ническому уровню технологических процессов - литья в песчаные формы или литья под давлением, механиче­ской обработки на универсальных станках или на токарных автоматах и автоматических линиях, сборки на стендах или на конвейерах, обработки с помощью универсальной или специ­альной высокопроизводительной осна­стки и т. д. Применение более совершенных технологических процессов приводит к уменьшению трудоемкости изготовления изделий и, как следствие, к снижению их себестоимости.

Если унификация не приводит к ухудшению эксплуата­ционных характеристик машины, ее высокая степень является характери­стикой прогрессивности конструктор­ского решения.

Правильный выбор процесса формо­образования детали, сближение гео­метрических форм и размеров заготов­ки с размерами готовой детали является одной из главных тенденций технического прогресса в автомобилестроении.

Резервы повышения коэффициента использования материалов при конст­руировании многообразны: перевод не­которых стальных литых изделий на сварные, получение заготовок с по­мощью горячей или холодной штам­повки, применение высадки с местным электронагревом и др. Применение стандартных профилей обеспечивает повышение коэффициента использования материала.

Повышенными прочностными ха­рактеристиками обладают низколегированные конструкционные стали. Поэтому при расчетах эффективности применения низколегированных сталей следует учитывать не только стоимостные характеристики, но и возможное повышение надежно­сти деталей, эксплуатационных харак­теристик автомобиля за счет снижения его массы (увеличение грузоподъемно­сти, улучшение тягово-скоростных характеристик и т. д.).

Существенное снижение себестои­мости проектируемых автомобилей мо­жет обеспечить применение модифици­рованных чугунов, металлокерамических материалов, алюминия и его сплавов, пластмасс и других материа­лов. Себестоимость модифицированно­го чугуна больше, чем обычного, одна­ко выше и его прочность, пластичность по удлинению.

Использование алюминия вместо стали при изготовлении колес приводит к снижению массы легкового авто­мобиля на 18...27 кг.

В автомобильной промышленности применяется более 40 видов пластмасс. Исследования показали, что полимерными деталями может быть заменено 8... 12 % металлических дета­лей. По целесообразности замены наиболее перспективную группу образуют детали и узлы, не несущие нагрузок (кожухи, крышки и др.), детали управ­ления, декоративные и пневмо- и электроаппаратуры.

Литература: 2[80-89]

Контрольные вопросы:

1) Каким образом можно повысить производительность автомобиля?

2) Назовите пути улучшения скоростных свойств автомобиля.

3) Роль специализированных автотранспортных средств при перевозке грузов.

4) Значение применения дизелей в автомобилях.

5) Пути улучшения эксплуатационных характеристик двигателей.

6) Назовите пути снижения себестоимости изготовления автомобиля.