Особенности эксплуатации и требования к конструкции автомобилей в условиях жаркого климата
Пустынные районы Специфика природно-климатических условий зоны жаркого климата (высокая температура воздуха; резкие ее колебания в течение суток: за 8 ч - до 25°С; низкая относительная влажность: при температуре 40°С - около 10 %; высокая солнечная радиация) обусловливает ряд особенностей эксплуатации автомобилей. При эксплуатации в пустынных районах стандартных автомобилей имеет место существенное ухудшение таких их эксплуатационных качеств, как скоростность, топливная экономичность, надежность, безопасность, удобство использования. Высокие температуры воздуха, особенно при движении автомобиля с большой нагрузкой и малой скоростью, вызывают частые перегревы двигателя. Этому способствует также то, что воздух в двигатель у стандартных автомобилей поступает из подкапотного пространства, где он нагревается в жаркое время до 8О...1ОО°С. В результате существенно ухудшаются показатели эффективности работы двигателя. При температуре наружного воздуха выше 40°С мощность двигателя уменьшается почти на 12 %, а расход топлива увеличивается на 17,5 %. Кроме того, значительно повышается содержание токсичных компонентов в отработавших газах. Перегрев приборов системы электрооборудования (катушки зажигания, реле-регулятора, аккумуляторной батареи), особенно интенсивный при размещении последних в подкапотном пространстве, приводит к нарушению режима их работы, более частым отказам. Высокая температура окружающего воздуха, а также интенсивное солнечное облучение вызывают переход легких фракций бензина в топливопроводах из жидкого в парообразное состояние. Это приводит к тому, что к карбюратору подается смесь топлива в жидкой фазе и его паров. При этом рабочая смесь, поступающая в цилиндры двигателя, оказывается обедненной настолько, что может вызвать перебои в работе двигателя или даже прекращение его работы. Парообразование в системе питания зависит от давления в ней, температуры ее деталей и склонности бензина к испарению. Чем ниже давление, тем благоприятнее условия для парообразования. Самое низкое давление в топливной системе имеет место во всасывающем тракте и особенно над диафрагмой бензонасоса во время впуска топлива. Именно для этого места парообразование топлива характерно в наибольшей степени. Давление же над диафрагмой зависит от взаимного расположения топливного бака и насоса, гидравлического сопротивления топливопроводов.
Высокие температуры приводят к плавлению консистентных смазочных материалов и вытеканию их из негерметизированных узлов, повышению давления нагретого воздуха в картерах агрегатов трансмиссии и вследствие этого течи масла через сальники, прокладки. В некоторых узлах (спидометрах, стеклоочистителях) из-за высыхания смазочного материала происходит интенсивное изнашивание деталей, что влечет за собой снижение их надежности. Высокие температуры вызывают снижение вязкости тормозной жидкости и подтекание ее, образование паровых пробок в гидравлическом приводе тормозов и отказ тормозов. Высокие температуры и солнечное облучение отрицательно сказываются на работоспособности и сроке службы деталей из резины, пластмассы и других материалов. Вследствие высокого нагрева (до 7О...8О°С) при движении по раскаленным дорогам интенсивно изнашиваются шины. В 2...3 раза сокращается срок службы ремней вентилятора. Быстро выходят из строя резиновые втулки амортизаторов, уплотнения дверных проемов и стекол. Детали из пластмассы теряют свою форму, размягчаются, обивочные материалы, лакокрасочные покрытия выгорают.
Высокая запыленность воздуха приводит к интенсивному изнашиванию двигателей (особенно деталей цилиндропоршневой группы), деталей подвески, рулевого управления, карданной передачи и др. Вследствие высокой температуры окружающего воздуха, сильной запыленности ухудшаются условия работы водителей, снижается комфортабельность поездки пассажиров. Особенности эксплуатации автомобилей в условиях пустынных районов жаркой зоны определяют рад требований к их конструкции. Это касается в первую очередь приспособленности двигателя к работе в этих условиях. В целях предотвращения его перегрева, снижения показателей эффективности целесообразны такие меры конструктивного характера, как: применение герметичной системы охлаждения с расширительным бачком; организация забора воздуха в систему питания не из подкапотного пространства, а снаружи; использование масляного радиатора; применение топливных насосов повышенной производительности; установка насоса и топливопроводов, исключающая нагрев их от двигателей или прямыми солнечными лучами, а также сводящая к минимуму гидравлическое сопротивление всасывающей ветви топливопровода (лучшим решением является установка насоса в топливном баке, при этом всасывающая ветвь топливопровода вообще отсутствует); применение бензинов, имеющих высокую температуру 10 %-ной точки, более высокую детонационную стойкость. Для обеспечения необходимого уровня надежности автомобиля в целом, его агрегатов, узлов необходимо: применение более эффективной системы очистки воздуха, подаваемого в двигатель, в частности двухступенчатой фильтрации (фильтр типа «циклон» на первой ступени и масляно-инерционный на второй); использование более надежной пылезащиты всех смазываемых узлов; применение тугоплавких (с температурой плавления не ниже 1О5...11О°С) смазочных материалов для трудногерметизируемых узлов, невысыхающих для смазывания приборов (стеклоочистителей, спидометров и др.); повышение герметичности картеров агрегатов; применение теплостойкой резины при изготовлении шин, различных резиновых изделий; использование термостойких пластмасс при изготовлении различных деталей, теплостойких клеевых композиций, лакокрасочных покрытий, стойких против выгорания обивочных материалов и др.
Для автомобилей, предназначенных к эксплуатации в пустынных районах жаркой зоны, необходимо применение тормозных жидкостей с необходимыми вязкостными свойствами при высоких (до +50°С) температурах, не склонных к образованию при повышении температуры паровых пробок. Для обеспечения надлежащих условий работы водителя и комфортабельности поездки пассажиров необходимы: защита кабины водителя и пассажирского салона от проникновения пыли, горячего воздуха из подкапотного пространства, отработавших газов, паров топлива; оборудование кабины и салона системой кондиционирования воздуха; термоизоляция крыши кузова пассажирского автомобиля и кабины грузового от действия солнечных лучей, а также кабины и пассажирского салона от двигателя; окрашивание кузова и кабины, особенно их крыш, в светлые тона и т.д. Субтропические районы Эксплуатация автомобилей в этих районах имеет те же особенности, что и в пустынных районах жаркой зоны, и, кроме того, свои специфические. Высокая относительная влажность воздуха вызывает уменьшение коэффициента избытка воздуха в цилиндрах двигателя, что ведет к ухудшению его мощностных показателей и топливной экономичности. При этом повышенная влажность всасываемого в цилиндры воздуха способствует снижению склонности рабочей смеси к детонации, чем компенсируется требование повышения октанового числа топлива в связи с повышением температуры попадающего в цилиндры воздуха. Вследствие высокой влажности воздуха интенсифицируются процессы коррозии деталей автомобиля, особенно кузова легковых автомобилей и автобусов, кабины и крыльев грузовых. Постоянная смена сухого времени года и периодов дождей приводит к тому, что пыль, проникшая в различные механизмы (подъема стекол, дверные запоры и т.д.), насыщается влагой, затем снова высыхает. Образовавшиеся в результате этого твердые отложения в механизмах приводят к отказам в их работе.
В связи с изложенным следует отметить некоторые дополнительные требования к конструкции автомобилей, предназначенных для эксплуатации в субтропических районах: учет влияния влажности воздуха на эффективную мощность двигателя и расход топлива; надежная антикоррозионная защита металлических деталей автомобиля, подверженных коррозии; надежная влагоизоляция проводов высокого напряжения системы зажигания (так как влага, сконденсированная внутри них, будет приводить к перебоям в работе двигателя или остановке его и затруднительному пуску) и др. Высокогорные районы В связи с тем, что в высокогорных районах строительство развитой сети железных дорог, аэродромов вызывает серьезные трудности, основной объем перевозок здесь осуществляется автомобильным транспортом. Условия эксплуатации автомобилей в горных районах имеют свои особенности, обусловленные, с одной стороны, спецификой дорог, с другой - большой высотой над уровнем моря. Для дорог высокогорных районов характерны длительные крутые подъемы и спуски протяженностью до 15...20 км с уклонами продольного профиля до 110... 120 %о. В плане для горных дорог характерны частые (до 10... 15 на 1 км пути) крутые (с радиусом кривизны до 15...20 м) повороты. При строительстве перевальных участков, когда уклон местности по прямому направлению превышает предельно допустимый продольный, прибегают к развитию трассы дороги по склонам, устраивая сложные закругления - серпантины, углы поворота которых Достигают 180°. На горных дорогах в пределах сравнительно коротких Участков вследствие влияния вертикальной зональности (изменения климатических условий по мере возвышения над уровнем моря) и экспозиции склонов по отношению к сторонам света в значительной степени могут различаться природные Условия: от летнего климата у подножия горы до зимнего в зоне вечных снегов. Температура воздуха в горах понижается в среднем на 0,5°С на каждые 100 м подъема. Имеют место значительные суточные колебания температур. По мере возвышения над уровнем моря годовое количество осадков, выпадающих в горах, увеличивается в среднем на 40...60 мм на каждые 100 м высоты, достигая максимума в зоне интенсивного образования облаков. Летом в горах выпадают ливневые дожди. С высотой в горах уменьшается давление воздуха и его плотность. Поэтому работа автомобилей в специфических высокогорных условиях отличается рядом особенностей. Вследствиe частых крутых поворотов, затяжных подъемов и спусков на горных дорогах имеют место следующие особенности работы автомобилей:
-> максимальные скорости движения грузовых автомобилей составляют 40...50 км/ч, легковых - 50...60 км/ч; -> значительную часть времени автомобили работают на понижающих ступенях коробки передач, ускоряющая передача используется редко; -> вследствие работы на форсированных режимах при движении на затяжном подъеме имеет место перегрев двигателей. Этому способствует и то, что при малой скорости движения ухудшается охлаждение двигателя из-за снижения интенсивности встречного потока воздуха; -> значительно ухудшается топливная экономичность автомобилей. Это является следствием повышенного расхода топлива при движении на подъемах, невозможности использования при движении под уклон потенциальной энергии, накопленной при подъеме, так как при этом, исходя из соображений безопасности движения, водитель часто тормозит, что ведет к преобразованию большей части накопленной энергии (до 75 %) в тепловую энергию в тормозах, которая затем рассеивается в окружающую атмосферу. Возрастает расход топлива также вследствие увеличения сопротивления качению на крутых поворотах, количество которых на горных дорогах велико; -> на затяжных спусках имеют место частые и длительные торможения вследствие необходимости снижения скорости при движении под уклон до 10... 15 и даже до 5 км/ч, что приводит к перегреву тормозов. Тормозные накладки нагреваются до 300...350°С, тормозные барабаны - до 28О...ЗОО°С. Это влечет за собой значительное снижение эффективности торможения вследствие уменьшения коэффициента трения и интенсивное изнашивание тормозных накладок. У автомобилей с пневмоприводом тормозов вследствие повышения расхода воздуха при спусках и уменьшения производительности компрессора из-за снижения плотности воздуха на высоте часто не хватает воздуха для торможения; -> при остановках на крутых подъемах или спусках автомобили, особенно тяжелые грузовые и автопоезда, могут сползать или скатываться под уклон. Это происходит при недостаточно надежно работающем ручном тормозе (скатывание) или на скользкой дороге (сползание); на горных дорогах интенсивнее изнашиваются шины,что объясняется частыми торможениями, передачей больших крутящих моментов ведущими колесами при движении на подъем, проскальзыванием шин на поворотах с малыми радиусами, а также наличием на поверхности дорожного покрытия мелких осколков скальных пород; -> для горных дорог характерно ухудшение комфортабельности поездки пассажиров, в частности из-за больших боковых кренов автомобиля на крутых поворотах; -> усложняется управление автомобилем из-за недостаточной видимости дороги на поворотах, необходимости часто и быстро вращать рулевое колесо, пользоваться тормозами и т.д. Особенно сложно управлять автомобилем в ночное время, так как на крутых поворотах водитель не видит дорогу вследствие недостаточного угла рассеивания света фар; -> увеличивается возможность бокового заноса под действием центробежных сил, действующих на автомобиль при движении на повороте. Уменьшение плотности воздуха на больших высотах приводит к снижению мощности двигателей вследствие уменьшения наполнения цилиндров и ухудшения процесса сгорания в результате падения давления в конце сжатия (табл. 3.1). Таблица 3.1. Изменение показателей работы автомобиля в зависимости от высоты над уровнем моря
Динамический фактор автомобиля при работе его на перевале Памирского тракта Ак-Байтал, находящегося на высоте 4800м над уровнем моря, составляет лишь 44% номинального. Снижение плотности воздуха с увеличением высоты над уровнем моря приводит также к уменьшению массы воздуха, проходящего через радиатор системы охлаждения двигателя, что является еще одной причиной перегрева двигателей и закипания воды в них. Кипение воды в открытой системе охлаждения двигателя может происходить и при нормальном нагрузочном и тепловом режиме двигателя по причине низкой плотности воздуха на больших высотах, так как при этом температура кипения воды снижается (см. табл. 3.3). Уменьшение плотности воздуха на больших высотах является существенной причиной ухудшения топливной экономичности двигателей. Это происходит вследствие переобогащения рабочей смеси (в карбюраторных двигателях) из-за малой плотности воздуха, снижения мощности при движении на подъем. Переобогащение рабочей смеси отрицательно сказывается на сроках службы двигателей, так как топливо при этом сгорает не полностью, смывает масляную пленку со стенок цилиндров, разжижает масло, уменьшая его вязкость и смазывающую способность, что ведет к ускоренному изнашиванию деталей. Для обеспечения высокопроизводительной, экономичной и безопасной работы автомобилей в специфических высокогорных условиях необходима приспособленность их конструкции к эксплуатации в этих условиях. Для обеспечения нормального теплового режима работы двигателя при движении автомобиля на затяжных подъемах и спусках необходимы следующие меры. С одной стороны, применение усиленной замкнутой системы охлаждения с расширительным бачком, что должно способствовать предотвращению перегрева двигателя при работе на форсированных режимах при движении на подъем, с другой - наличие термостата и жалюзи для предотвращения переохлаждения двигателя на затяжных спусках. В целях повышения мощности двигателя и улучшения топливной экономичности при работе автомобилей на большой высоте целесообразно применение нагнетателей воздуха в цилиндры двигателя, высотной корректировки состава рабочей смеси или подачи топлива, позволяющих устранять переобогащение смеси. При этом корректоры должны работать в автоматическом режиме в зависимости от высоты. При назначении параметров двигателя и расчете трансмиссии следует исходить из того, что в рассматриваемых условиях из соображений безопасности движения могут быть реализованы максимальные скорости в пределах 60 км/ч для грузовых автомобилей и 70...80 - для легковых. Двигатель и трансмиссия (ее передаточные числа) должны обеспечивать преодоление на прямой передаче преобладающих подъемов (до 70 %о), на передаче, предшествующей прямой, подъемов до 90... 110 %о, на более низких передачах - максимальных подъемов (до 160 %о), а на ускоряющей - движение с максимальной скоростью и преодоление подъемов до 30 %о. Коробка передач должна рассчитываться на длительную работу на понижающих передачах. Ряд конструктивных мер должен обеспечивать необходимый уровень безопасности автомобиля. Это применение усиленных тормозных механизмов, рассчитанных на длительное торможение без перегрева и снижения эффективности действия, обеспечение эффективного охлаждения тормозных накладок и барабанов; использование тормозов-замедлителей, обеспечивающих возможность надежного торможения на крутых спусках и позволяющих разгрузить при этом колесные тормоза; применение компрессоров тормозной системы с пневмоприводом повышенной производительности; снабжение грузовых автомобилей средней и большой грузоподъемности и автопоездов противооткатным устройством типа «горный упор», предотвращающим скатывание или сползание автомобилей вниз при остановках на крутых подъемах; снабжение автомобилей с пневматическим приводом тормозов аварийным тормозным устройством; применение гидроусилителей рулевого управления; повышение прочности каркаса кузова автобуса и другие дополнительные меры, обеспечивающие как и пассивную безопасность. Автобусы, предназначенные для эксплуатации в горных условиях, снабжаются например, электродинамическим тормозом-замедлителем, противооткатным устройством, ремнями безопасности для водителей и всех пассажиров, в кузове предусмотрена только одна дверь для пассажиров. В конструкции «горных» автомобилей должны быть предусмотрены меры, улучшающие удобство их использования. Подвеска, например, должна иметь более высокую угловую жесткость для недопущения большого бокового крена кузова на крутых поворотах, вызывающего неприятные ощущения у пассажиров. Способствуют облегчению управления автомобилем усилители рулевых управлений. Необходимо применение фар, обеспечивающих большой угол рассеивания света в горизонтальной плоскости перед автомобилем, чтобы водитель мог хорошо видеть дорогу на крутых поворотах при движении в ночное время. В зоне жаркого климата в связи с ограниченными возможностями развития железнодорожного, водного транспорта роль автомобильного возрастает. Недостаточная приспособленность конструкций стандартных автомобилей к работе в этих условиях в значительной мере снижает эффективность автоперевозок и безопасность движения. Поэтому целесообразен выпуск специализированных автомобилей в южном и горном исполнении, конструкция которых обеспечивала бы получение наибольшего эффекта в увеличении производительности подвижного состава и снижении себестоимости перевозок, уменьшении расхода топлива, обеспечении безопасности движения, облегчении труда водителей, улучшении комфортабельности поездки пассажиров.
Воспользуйтесь поиском по сайту: ![]() ©2015 - 2025 megalektsii.ru Все авторские права принадлежат авторам лекционных материалов. Обратная связь с нами...
|