CC BY
63
УДК 629.114.4
К ВЫБОРУ КРИТЕРИЕВ КАЧЕСТВА КОНСТРУКЦИИ
АВТОМОБИЛЯ
В.В. Буланов, профессор, д.т.н., И.Г. Шепеленко, доцент, к. т.н., ХНАДУ
Аннотация. Предложена методика оценки качественных и количественных характеристик наземных транспортных средств как на стадии проектирования, так и в процессе эксплуатации.
Ключевые слова: агрегаты, методика, относительные характеристики.
Введение
Автомобилестроение - наиболее динамически развивающася отрасль производства транспортных машин как по объему продаж, так и по объему инвестиций, вкладываемых не только в производство, но и в торговую сеть (существенно более прибыльную и быстро окупаемую).
Конкуренция среди мировых лидеров автомобилестроения, особенно возросшая после «интервенции» в Северную Америку и Западную Европу японских фирм, предопределила и определяет развитие автомобильного транспорта и, в наибольшей степени, легкового. Именно это заставляет три автомобильных гиганта США, начиная с 50-х годов прошлого века, выпускать ежегодно новые модели автомобилей либо их модификации [1].
Создание конкурентоспособной техники невозможно без полного и глубокого анализа предшествующих и современных конструкций. Но прежде всего необходимо установить объективные критерии оценки качества выпускаемой продукции.
Анализ публикаций
В настоящее время оценка объектов исследований в автомобилестроении в подавляющем числе случаев проводится по абсолютным значениям их конструктивных и эксплуатационных характеристик. Но такой подход не позволяет адекватно провести сравнение автомобилей каждого класса, выпускаемых различными фирмами и их модификаций. Это может сделать лишь опытный специалист, проработавший в отрасли не один десяток лет.
Следует отметить, что данные по эксплуатационным характеристикам автомобилей, приводимые не только в рекламных публикациях, но и в спе-
циальных изданиях, монографиях и учебниках рассчитаны, в основном, на торговую сеть и пользователей (кстати, эти данные могут быть коммерческой тайной) этой продукции. Для инженеров-конструкторов, технологов и эксплуатационников эти сведения большой информативностью не обладают.
Цель и постановка задачи
В связи с этим возникает необходимость введения новых критериев - относительных параметров и реализующей их методики, полученным приведением их абсолютных значений к общему знаменателю, например, массе автомобиля.
Методика расчета
Полный вес автомобиля Оа представим в виде суммы весов его агрегатов О^р, полезной нагрузки Опн, веса топлива От, веса кузова Окуз и веса силовой установки (двигателя) Ода (табл.1) [2, 3]
Оа = ОКуз + Одв + Опн + Оагр + От. (1)
Разделив левую и правую часть уравнения (1) на полный вес автомобиля Оа, получим
1 = Ткуз +Удв + Тин + Гагр + Уг . (2)
В соответствии с полученной зависимостью пересчитаем данные табл. 1 и представим их в табл. 2 [2]. Так, например, величину упн называют коэффициентом полезной нагрузки. Достигнутые значения упн лучших образцов мировой автомобильной техники находятся в пределах: грузовые автомобили - 1,0-1,3; седельные тягачи - 1,5-3,0; внедорожные автомобили - 1,1-1,4; фургоны изотермические, рефрижераторы - 0,4-0,9 [3]. Сравнительный анализ данных указывает на недостаточное использование возможностей применяемых конструкционных материалов.
Таблица 1 Массовые характеристики отечественных автомобилей и их агрегатов
Марка автомобиля см кЯ, мм С куз/£ ст/я От/Я Оагр/Я V, км/ч
1 2 3 4 5 6 7 8 9
Легковые автомобили
ВАЗ-2104 1475 581 287 138 29 455 566 137
ВАЗ-2105 1395 581 287 138 28 400 542 145
ВАЗ-2106 1435 581 275 143 28 400 589 150
ВАЗ-2107 1430 581 287 138 29 400 576 150
ВАЗ-2108 1325 578 245 116 28 425 511 148
ВАЗ-2109 1340 578 245 116 28 425 526 148
Москвич-412ИЭ 1400 596 245 116 27 400 562 145
Автобусы
ПАЗ-672М 7210 1250 2317 360 129 2675 1729 80
ПАЗ-3205 7460 1250 2100 304 67 2630 2359 80
ЛАЗ-695 11630 1263 3080 622 99 2675 2999 86
ЛАЗ-42021 13630 1140 3690 1073 108 2630 4129 90
ЛАЗ-4207 13250 1140 3600 1080 147 4830 4613 113
ЛАЗ-699Р 12931 1263 4610 706 180 4102 3333 100
ЛиАЗ-677М 14033 1200 3970 696 190 5670 3507 70
ЛиАЗ-5256 15727 1225 4296 715 152 6127 4337 70
Грузовые автомобили
МАЗ-53371 16000 1305 2043 1205 128 8850 3774 85
МАЗ-53362 16380 1305 2300 1600 128 7430 4822 115
КамАЗ-43101 15205 1310 2052 1020 160 6460 5513 77
КрАЗ-250 24000 1396 1536 1600 210 14800 5854 75
КрАЗ-260 21475 1396 1655 1600 210 9725 8125 80
Таблица 2 Относительные коэффициенты уравнения существования автомобиля
Марка автомобиля Ji = О1 / О а
У куз Уе= К /Оа Тдв Уг Тпн Уагр
1 2 3 4 5 6 7
Легковые автомобили
ВАЗ-2104 0,195 0,394 0,0935 0,0196 0,308 0,3845
ВАЗ-2105 0,206 0,416 0,099 0,02 0,287 0,388
ВАЗ-2106 0,192 0,405 0,100 0,0195 0,278 0,410
ВАЗ-2107 0,200 0,406 0,0965 0,020 0,279 0,404
ВАЗ-2108 0,185 0,436 0,0875 0,0211 0,320 0,386
ВАЗ-2109 0,183 0,431 0,0856 0,0209 0,317 0,393
Москвич-412ИЭ 0,175 0,426 0,118 0,0193 0,286 0,402
Автобусы
ПАЗ-672М 0,321 0,173 0,050 0,0179 0,371 0,240
ПАЗ-3205 0,281 0,168 0,0407 0,009 0,353 0,316
ЛАЗ-695 0,265 0,109 0,0535 0,0085 0,415 0,258
ЛАЗ-42021 0,270 0,084 0,0787 0,0079 0,340 0,303
ЛАЗ-4207 0,272 0,086 0,0815 0,011 0,287 0,348
ЛАЗ-699Р 0,356 0,098 0,0546 0,0139 0,317 0,258
ЛиАЗ-677М 0,283 0,086 0,0496 0,0135 0,404 0,250
ЛиАЗ-5256 0,273 0,078 0,0454 0,0096 0,389 0,283
Грузовые автомобили
МАЗ-53371 0,129 0,082 0,0753 0,008 0,553 0,234
МАЗ-53362 0,140 0,080 0,0976 0,0078 0,453 0,301
КамАЗ-5320 0,134 0,086 0,0712 0,0104 0,537 0,247
КамАЗ-4101 0,135 0,086 0,067 0,0105 0,424 0,363
КрАЗ-250 0,064 0,058 0,067 0,00875 0,616 0,244
КрАЗ-260 0,077 0,065 0,0745 0,00977 0,452 0,386
Для машин транспортного назначения, перевозящих грузы в кузове или на собственной грузовой платформе, тяговый КПД без учета сопротивления воздуха может быть представлен в виде
П = Пт
У п
1 + У п
(3)
где пт - КПД трансмиссии.
Важнейшим параметром, влияющим на устойчивость и тормозные свойства автомобиля, является его высота центра масс - к&. Эта величина определяет перераспределение нагрузок (веса подрессоренной массы) по колесам автомобиля и на системы управления автомобиля на режимах разгона, торможения, поворота. Поэтому за очередной относительный показатель целесообразно принимать отношение высоты центра масс к весу машины - уг = / Оа (табл. 1, 2). Так, например, для двухосного автомобиля удельное динамическое догружение оси уд в режимах разгона и торможения определяется зависимостью
У Д = 7 • та 'У 1
(4)
где ' - ускорение машины (' - замедление); та -масса машины т^О^; Ь - база машины; 1 - ускорение свободного падения.
Выводы
1. Изменение любого коэффициента в правой части, влечет за собой изменение одного, двух либо всех остальных коэффициентов. Так, например, увеличение полезной нагрузки автомобиля возможно за счет уменьшения массы кузова, двигателя и т.п.; увеличение дальности пробега автомобиля за счет увеличения объема топливного бака, что в то же время может привести к уменьшению полезной нагрузки.
2. Получена возможность сравнения как качественных, так и количественных параметров автомобилей различных фирм одного класса либо их модификаций.
Литература
1. Соубел Р. Автомобильные войны. - М.: Про-
гресс, 1998. - 336 с.
2. Краткий автомобильный справочник / А.Н. По-
низовский, Ю.М. Власко, М.Б. Ляликов и др.
- М.: АО «Трансконсалтинг», НИИАТ, 1994.
- 779 с.
3. Автокаталог: ежемесячный автомобильный
журнал. - К.: Мотор Прес. - №2(91). - 2004.
- 208 с.
4. Инженерный практикум по комплексным рас-
четам в автотракторостроении. - Часть 1. Принципы разработки конструкций и тяго-во-динамические расчеты самоходных машин / Под ред. М.Н. Коденко, В.М. Велико-дного. - Харьков: ХГПУ, 1997. - 215 с.
Анализ зависимости (2) и данных табл. 2 позволяет сделать следующие выводы:
Рецензент: М.А. Подригало, ХНАДУ.
профессор, д.т.н.,
Статья поступила в редакцию 15 января 2005 г.
