1 Технико-экономическое обоснование проектируемого автомобиля

Разрабатываемый автомобиль в дипломном проекте – седельный тягач, который будет эксплуатироваться в составе автопоезда.

Основное назначение автопоездов – перевозка различных грузов по дорогам общего пользования.

Для обеспечения максимальной эффективности (то есть экономичности) применения автопоездов к ним предъявляются требования по минимальным затратам при транспортировке грузов. Это достигается следующими условиями:

- максимальное соотношение грузоподъемности к полной массе автотранспортного средства;

- минимальное время простоя автотранспорта (в частности под погрузкой-разгрузкой);

- высокая средняя скорость движения;

- минимальные эксплуатационные затраты, в частности минимальные расход топлива, затраты на техобслуживание, ремонт, максимальный межремонтный интервал.

Также к автопоездам, как и к другим транспортным средствам, предъявляются следующие требования:

- максимальный комфорт водителя;

- минимальное загрязнение окружающей среды.

Для удовлетворения этих требований проектируемый автопоезд имеет следующую конструкцию:

В настоящее время применяют следующие компоновочные схемы грузовых автомобилей. Двигатель над передним мостом, кабина за двигателем, преимущества: хорошая доступность к двигателю, удобство входа-выхода, наименьшая возможная нагрузка на передний мост, недостаток - ограниченная обзорность.

Двигатель над передним мостом, кабина частично надвинута на двигатель (коротко капотная компоновка). Преимущества: возможность уменьшения колесной базы и длины автомобиля, умеренная нагрузка на передний мост; недостатки: повышение высоты пола кабины, затрудненный доступ к задней части двигателя, меньшая ширина двери, повышенный уровень шума.

Двигатель над передним мостом кабина над двигателем. Преимущества: возможность получить минимальную колесную базу и длину автомобиля и увеличить нагрузку на переднюю ось, хорошая обзорность. Недостатки: большая высота пола кабины, затрудненный вход-выход, необходимость подымать кабину для доступа к двигателю.

Двигатель сзади переднего моста кабина максимально сдвинута вперед. Преимущества: хорошая обзорность, удобство входа и выхода, умеренная высота пола, ровный пол. Недостатки: необходимость подъема кабины, увеличение полной массы приходящейся на передний мост позволяет повысить грузоподъемность, не выходя за пределы дорожных ограничений.

Проанализировав вышеперечисленные компоновочные схемы остановимся на последней. Т.к. она также позволяет боле полно использовать колесную базу автомобиля для размещения груза, что с экономической точки зрения позволит перевозить больше грузов в более длинном полуприцепе.

Двигатель тягача – дизельный восьмицилиндровый V-образный. Такой двигатель обеспечивает минимальный расход топлива и повышенный крутящий момент по сравнению с бензиновыми двигателями, V- образная компоновка позволяет сократить длину моторного агрегата. Также дизельный двигатель меньше загрязняет атмосферу выхлопными газами, при установке каталитического нейтрализатора газов и правильной настройке. Также у дизельного двигателя значительно меньший расход топлива по отношению к бензиновому. Дизельное топливо дешевле, что приводит к снижению стоимости перевозки грузов, что выгодно с экономической точки зрения.

В грузовом транспорте применяют различные виды сцеплений. Для нашего автомобиля с двигателем, передающим значительный крутящий момент, применим фрикционное, сухое двухдисковое с переферийными пружинами. Такое сцепление сравнительно просто по конструкции и надежно в эксплуатации, требуя при этом минимального обслуживания. Однодисковое сцепление имело бы больший диаметр, что привело к увеличению габаритов моторного отсека, также по этой причине невозможно применение иных видов сцеплений (центробежного или электромагнитного). Привод сцепления оснащен пневмоусилителем, что снижает утомляемость водителя при выжимании педали. Воздух пневмоситемы поставляется компрессором, снабжающим так же тормозные системы. Применение гидравлического усилителя нецелесообразно в виду использования дорогостоящих масел и повышенных требований к точности изготовления пар трения, соединительных и уплотнительных элементов что повышает стоимость автомобиля, что не выгодно с экономической точки зрения.

Коробка передач автомобиля 4-х ступенчатая полностью синхронизированная с ручным управлением с 2-х ступенчатым демультипликатором, позволяющим увеличить количество передач до 8-ми. Применение ступенчатой коробки передач обосновано их относительной низкой стоимостью на ряду с автоматическими и полуавтоматическими КПП, которые нашли большее распространение в легковых автомобилях и микроавтобусах. Наличие синхронизаторов исключает ударную нагрузку и шум в процессе включения передач, что повышает ресурс шестерен и КПП в целом. В КПП применена трехвальная схема, что позволяет иметь прямую передачу замыканием ведущего и ведомого вала без лишней пары шестерен, что позволяет повысить КПД КПП ( в отличие от 2-х вальных и многовальных КПП). Имеющиеся остальные виды трансмиссий такие как гидробъемная неприемлема в виду своей дороговизны, а электромеханическая трансмиссия целесообразна только для грузовых автомобилей особо высокой грузоподъемности (карьерные самосвалы).

Привод переключения передач оснащен пневматическим усилителем. Привод включения демультипликатора пневматический дистанционный. Данная конструкция позволяет более полно использовать мощность двигателя при разных условиях движения и снижает утомляемость водителя при оперировании рычагом перемены передач, что благотворно сказывается на ресурсе деталей, что хорошо с экономической точки зрения

Задние мосты с 2-ступенчатой передачей, что позволяет разделить нагрузки между 2-мя парами шестерен, что положительно сказывается на их ресурсе. Применение таких передач обусловлено их простотой (простая схема с парой конических и цилиндрических зубчатых колес) в отличие от гипоидной передачи, которая менее шумна и имеет больший КПД, однако она подразумевает установку также колесного редуктора, что приводит к возрастанию стоимости и пересмотре компоновочной схемы колесного узла, что невыгодно экономически при модернизации автомобиля.

Привод ведущих мостов осуществляется карданными валами, при этом средний мост проходной с межосевым дифференциалом. Проходной мост позволяет снизить количество карданных валов в приводе мостов, отпадает потребность в раздаточной (делительной) коробке передач, снижается цена автомобиля, что экономически выгодно. В межколесном и межосевом дифференциале предусмотрены блокировки с пневматичесим приводом, включение блокировки дистанционное с кабины. Устройства самоблокировки дифференциалов не применяются в грузовых автомобилях в виду их сложности и дороговизны. Применение блокировок позволяет двигаться автомобилю непродолжительное время с низкой скоростью в тяжелых условиях. Дифференциалы выполнены коническими, конструкция их проста и компактна по сравнению с другими конструкциями, такими как роликовые и кулачковые, которые приводят к усиленному износу шин или применяются на автомобилях повышенной проходимости.

В качестве несущей системы автомобиля-тягача использована лестничная рама, которая проста по конструкции и более ремонтно пригодна. Система с несущим кузовом на грузовых автомобилях не применяется и используется только для легковых автомобилей и микроавтобусов. Иная конструкция рамы – хребтовая, является патетованой конструкцией фирмы TATRA, что приводит к патентным отчислениям за ее использование, что невогодно с экономической точки зрения.

Подвеска всех колес автопоезда зависимая, сзади – пневматическая, спереди – рессорная с амортизаторами на всех колесах. Преимущества пневмоподвески - широкий диапазон настройки жесткости, допустимой нагрузки на ось, пневмоэлементы имеют прогрессивную характеристику, более полно используется грузоподъемность автомобиля и даже допускается легкий перегруз без ущерба комфорту и безопасности водителя и окружающих, что выгодно с экономической точки зрения. Остальные виды подвесок, такие как торсионная или пружинная обязывают внедрить автономное направляющее устройство, что усложняет конструкцию подвески. В подвеске применены двутрубные амортизаторы, которые в отличие от однотрубных имеют меньшие габариты и в них более просто организовывается уплотнение рабочих полостей.

Тормоза на всех колесах автопоезда – барабанные с пневмоприводом. Несмотря на основной недостаток – меньшую эффективность торможения – барабанные тормоза до сих пор применяют на большегрузных автомобиля благодаря тому, что они более долговечны и требуют меньше ухода, чем дисковые. Пневмопривод избавляет водителя от чрезмерных усилий при торможении. Привод стояночной тормозной системы осуществляется растормаживанием энергоакумуляторов. Привод стояночной системы такой как ленточный или трансмиссионный тормоз не применяется в виду несовершенства их конструкции. Также на автомобиле применен тормоз-ретардер, который перекрывает выпускной коллектор двигателя, позволяя выполнять торможение им на затяжных спусках тем самым сохраняется ресурс колесных тормозных механизмов, что выгодно экономически.

Рулевой механизм на проектируемом тягаче – типа винт-шариковая гайка с гидроусилителем. Гидроусилитель облегчает труд водителя, снижая необходимые усилия на рулевом колесе. Применение иных рулевых механизмов, таких как реечное или червячное не рассматривалось в виду следующих причин: для реечного - высокий обратный КПД, для червячного - низкий КПД и трудности в регулировке при износе пар трения. Распределитель внедрен на рулевой механизм и применен силовой гидроцилиндр с воздействием на сошку, т.к. это простой способ модернизации существующего рулевого механизма и его привода. Больший ресурс рулевого механизма с гидроусилителем выгоден экономически.