Компоновка грузовых автомобилей и автобусов
Компоновочные схемы автобусов
Цикл
1 Компоновочные схемы автотранспортных средств, их влияние на эксплуатационные свойства.
Расположение силового агрегата, число и расположение ведущих мостов, тип кузова, число дверей, расположение багажника определяют компоновочную схему легкового автомобиля.
По расположению силового агрегата и ведущего моста установились три характерные компоновочные схемы (рис. 1).
Классическая схема— двигатель, сцепление, коробка передач расположены впереди, ведущий мост задний, его привод осушествляется через карданные валы главную передачу с дифференциалом (рисунок 1, а). Переднеприводная схема— двигатель, сцепление, коробка передач, главная передача, дифференциал расположены впереди, поперечно или продольно относительно осевой линии автомобиля, ведущий мост передний (рисунок 1, б).
Схема с задним расположением двигателя (заднемоторная)— двигатель, сцепление, коробка передач, главная передача, дифференциал расположены сзади, продольно или поперечно относительно осевой линии автомобиля, ведущий мост задний (рисунок 1, в).
Заднемоторная схема, имевшая широкое распространение в прошлом, не перспективна по двум причинам: недостаточной устойчивости автомобиля и малого объема багажника, который размещается впереди, так как большой объем занимают ниши управляемых колес и элементы рулевого управления. Наибольший объем багажник имеет при переднеприводной схеме, а наименьший — при заднемоторной схеме. Распределение нагрузки на переднюю и заднюю оси заднемоторного автомобиля соответственно составляет 40 и 60 %. Такие автомобили отличаются излишней поворачиваемостью, что ухудшает управляемость автомобиля при движении по скользким дорогам и увеличивает снос от бокового ветра.
Переднеприводная схема имеет широкое применение по двум основным причинам: обеспечение недостаточной поворачиваемости, что улучшает устойчивость автомобиля; улучшение условий компоновки салона (отсутствует тоннель для карданной передачи и выступ для главной передачи). При нагрузке на передний мост в пределах 51. 52% полной массы обеспечена хорошая проходимость автомобиля.
При классической схеме компоновки происходит некоторое увеличение длины массы автомобиля, ухудшается комполка салона.
сравнительная оценка трех компоновочных схем легковых автомобилей приведена в табл. 1.
Тип кузова легковых автомобилей определяется числом объемов функциональных отсеков и конструктивным выполнением.
Характеристики легковых автомобилей с кузовами различных типов приведены в табл. 3.
Расположение багажника в кузовах различных типов может быть разнообразным: сзади, впереди, вне салона и в салоне.
По числу мест автомобили делятся на двухместные спортивного типа, четырех-, пяти-, семиместные и автомобили особо малого класса с числом мест 2-f—+-2, т. е. два передних сиденья — полноценные места и два задних места для детей или для багажа (например, ВАЗ-1Ш «Ока»).
Тенденции развития компоновочных схем определяются различными факторами, однако наиболее общими являются следующие направления: заднемоторная компоновка практически не имеет перспектив развития, переднеприводная и классическая компоновки будут существовать и развиваться практически как равноценные.
В нашей стране до настоящего времени легковые автомобили имели кузова в основном типов седан и универсал. В перспективе намечен выпуск автомобилей ВАЗ с кузовами типа хетчбек, универсал и седан, автомобилей АЗЛК с кузовами типа хетчбек, универсал, автомобилей ГАЗ с кузовами типа седан и универсал.
За рубежом имеют применение кузова типа спейс, объем которых увеличен, так как кузов имеет большую высоту. Это позволяет не изменяя длину автомобиля разместить третий дополнительный ряд сидений (рис. 3).
За последние годы получили распространение полно приводные легковые автомобили (ВАЗ-2121). Они отличаются от полно приводных автомобилей повышенной проходимости меньшим дорожным просветом, применением стандартных дорожных шин и компоновкой, характерной для легковых автомобилей общего значения.
За рубежом появились легковые автомобили со всеми управляемыми колесами, обладающие хорошей маневренностью.
Компоновочные схемы грузовых автомобилей.
Наиболее распространены четыре варианта компоновочных схем грузовыхавтомобилей, они характеризуются расположением двигателя и кабины (рис. 4).
Двигатель над передним мостом, кабина за двигателем— капотная компоновка (рисунок 4, а), представитель — КрАЗ-6505; преимущества: хорошая доступность к двигателю, удобство входа и выхода, наименьшая возможная нагрузка на передний мост; недостаток — ограниченная передняя обзорность.
Двигатель над передним мостом, кабина частично надвинута на двигатель— коротко капотная компоновка (рисунок 4, б), представитель — автомобильЗИЛ-433100; преимущества: возможность уменьшения колесной базы и длины автомобиля, уме умеренная нагрузка на передний мост; недостатки: повышение высоты Пола кабины, затрудненный доступ к задней части двигателя, меньшая ширина двери, повышенный уровень шума.
Компоновки I и II применяют для автомобилей, предназначенных для движения по дорогам любой категории с выходом на грунтовые дороги. Нагрузка на дорогу от переднего моста должна соответствовать 27. 30 % полной массы и 50 % массы снаряженного автомобиля. Это улучшает проходимость автомобиля.
Двигатель над передним мостом, кабина над двигателем(рисунок 4, в), представитель — ГАЗ-66. Такая схема компоновки называется кабина над двигателем; преимущества: возможность получить минимальную колесную базу и длину автомобиля и увеличить нагрузку на передние колеса для полно приводных автомобилей, хорошая обзорность; недостатки :большая высота пола кабины, затрудненный вход и выход, невозможность разместить в кабине трех человек, необходимость откидывания кабины на шарнирах передней опоры для доступа к двигателю.
Двигатель сзади переднего моста, кабина максимально сдвинута вперед —передняя кабина (рисунок 4, г); преимущества: хорошая обзорность, удобство входа и выхода, умеренная высота пола, ровный пол; недостатки: необходимость подъема кабины или капота, объединенного с крыльями, для доступа к двигателю, воздействие на водителя больших вертикальных ускорений.
Нагрузка на дорогу от переднего моста соответствует 33. 35 %полной массы автомобиля, что приемлемо для полно приводного автомобиля, но для автомобилей с колесной схемой 4×2 или 6х4 это приводит к ухудшению проходимости. Поэтому такая компоновка применяется для автомобилей, предназначенных для движения по хорошим дорогам. Увеличение полной массы автомобиля, приходящейся на передний мост, позволяет повысить грузоподъемность, не выходя за пределы дорожных ограничений (автомобили МАЗ-5432 иМАЗ-6422).
Компоновочные схемы автобусов.
По расположению двигателя автобусы бывают трех вариантов (рисунок 5).
Двигатель впереди, представитель — ЛИАЗ-677 (рисунок 5, а, б). Для городского автобуса вагонного типа эта схема обладает непреодолимыми недостатками и не перспективна; недостатки: перегрузка переднего моста, неудобная компоновка места водителя и салона; шум и загазованность кабины, высокий уровень пола салона, невозможность размещения двери на переднем свесе..Для автобусов, используемых в сельской местности, выполненных на шасси грузового автомобиля (КАвЗ-685), переднее расположение двигателя вне кузова под капотом вполне оправдано, так как при этом не перегружается передний мост.
Широко распространено переднее расположение двигателя на автобусах малого класса универсального назначения, имеющих вагонную компоновку (ПАЗ-672). В этом случае преимуществом является возможность унификации двигателя и трансмиссии с этими агрегатами базового грузового автомобиля. Возможно использование шасси грузового автомобиля полностью (школьные автобусы в США).
Двигатель под полом в пределах колесной базы, представитель — «Ика-рус-260» (рисунок 5, в). Недостатки: необходимость применения специального двигателя с горизонтальным расположением цилиндров, высокий уровень пола (сумма размеров дорожного просвета, высоты двигателя, просвета между двигателем и полом и толщины пола), уменьшение объема багажного помещения под полом (междугородные автобусы). Преимущества: ровность пола, возможность применения стандартного заднего моста, удовлетворительное распределение нагрузки по мостам.
Двигатель сзади, продольно или поперек, вертикально или горизонтально(рисунок 5, г—е) преимущества: наилучшее распределение нагрузки по мостам, наименьший уровень пола в передней зоне салона, наименьшие загазованность и уровень шума в салоне; недостатки: нестандартный задний мост, необходимость подъема пола по заднему свесу над двигателем, затруднение размещения двери на заднем свесе. Схема компоновки с задним расположением двигателя имеет наибольшее распространение и наиболее перспективна для больших и средних городских и междугородных автобусов.
Ниже приведены сравнительные данные по трехбалльной системе (высший балл 1) трех компоновочных схем городских автобусов.
Компоновка автомобилей
Наиболее распространены четыре варианта схем компоновки грузовых автомобилей. Они различаются расположением двигателя и кабины.
I. Капотная компоновка. Двигатель располагается над передним мостом, кабина за двигателем (КрАЗ-6505). Обеспечивается хороший доступ к двигателю, удобный вход и выход из кабины, наименьшая нагрузка на передний мост. Недостаток – ограничена передняя обзорность.
II. Короткокапотная компоновка. Двигатель располагается над передним мостом, кабина частично надвинута на двигатель (ЗИЛ-433100). Уменьшается длина автомобиля, умеренная нагрузка на передний мост. Недостатки: повышается высота пола кабины, затруднен доступ к задней части двигателя, уменьшается ширина двери, увеличивается уровень шума.
III. Кабина над двигателем. Двигатель располагается над передним мостом, кабина над двигателем (ГАЗ-66). Преимущества: уменьшается длина автомобиля, для полноприводного автомобиля увеличивается нагрузка на переднюю ось, хорошая обзорность. Недостатки: большая высота пола кабины, затруднен вход и выход, в кабине не размещаются три человека, для доступа к двигателю нужно откидывать на шарнирах всю кабину.
IV. Передняя кабина. Двигатель располагается сзади переднего моста, кабина сдвинута вперед (МАЗ-5432). Преимущества: хорошая обзорность, удобство входа и выхода, умеренная высота пола, ровный пол. Недостатки: для доступа к двигателю нужно поднимать кабину, действие на водителя больших вертикальных ускорений (больше трясет).
Применяются три варианта компоновочных схем автобусов.
I. Двигатель впереди (ЛиАЗ-677). Применяется для городского автобуса, вариант считается не перспективным. Недостатки: перегрузка передней оси, место водителя стеснено, неудобная компоновка салона, шум и загазованность кабины, высокий уровень пола салона.
II. Двигатель под полом между передней и задней осями (Икарус-260). Недостатки: требуется специальный двигатель с горизонтальным расположением цилиндров, высокий уровень пола, уменьшается объем багажного отделения по полом. Преимущества: ровность пола, применяется стандартный задний мост, удовлетворительное распределение нагрузок на оси.
III. Двигатель сзади. Преимущества: наилучшее распределение нагрузок по осям, наименьший уровень пола в передней части салона, снижены уровень шума и загазованность салона. Недостатки: нестандартный задний мост, в задней части салона поднимается пол. Этот вариант наиболее перспективен.
Существует классификация автомобилей по числу осей. Автомобили подразделяют на двухосные, трехосные, четырехосные и многоосные автомобили. Для обозначения многоосных автомобилей применяют колесную формулу, показывающую число осей и число ведущих осей.
Наибольшее распространение имеют двухосные автомобили. Трехосные автомобили имеют широкое распространение и применяются для повышения несущей способности и проходимости. Выпускаются специальные автомобили с четырьмя и более осями.
У седельных тягачей ведущими являются мосты тягача. Редко применяются активные автопоезда, которых мосты полуприцепа выполняются ведущими. На сочлененных автобусах ведущим мостом чаще является мост базового автобуса, реже оба моста. Часто применяется сочлененный автобус с одним ведущим задним мостом: это позволяет существенно уменьшить высоту пола.
Схемы трансмиссий
Двигательпреобразует тепловую энергию сгорания топлива в механическую работу. С маховика двигателя снимается крутящий момент. Двигатель закрепляется на кузове (легковой автомобиль) или на раме (грузовой автомобиль).
Трансмиссия автомобиля состоит из следующих агрегатов.
Крутящий момент двигателя передается к колесам через сцепление. Сцепление предназначено для плавного троганья с места и кратковременного отсоединения двигателя от трансмиссии при переключении передач.
От сцепления крутящий момент подводится к коробке передач. Коробка передач представляет собой редуктор с различным передаточным числом. Коробка передач предназначена для подвода наибольшего крутящего момента к колесам при движении автомобиля с различной скоростью.
От коробки передач крутящий момент передается к ведущему мосту с помощью карданной передачи. Она обеспечивает передачу момента при изменяющемся угле и расстоянии (от коробки передач до моста) к ведущему мосту.
Ведущий мост обычно включает главную передачу и дифференциал. Главная передача обеспечивает увеличение крутящего момента и передачу его под углом 90 градусов. Дифференциал обеспечивает независимое вращение колес оси. Он распределяет крутящий момент поровну между колесами. Это позволяет колесам вращаться с разной скоростью при движении автомобиля на повороте и по неровной дороге. Снижается износ шин и деталей трансмиссии, повышается безопасность движения на повороте, сокращается расход топлива, но снижается проходимость автомобиля.
Автомобиль с приводом на задние колеса и расположением двигателя спереди часто называют автомобилем классической компоновки (рис.1, а).
Рис. 1. Трансмиссии автомобилей: а) заднеприводный автомобиль;
б) Переднеприводный; в) – Полноприводный 4х4; г) трехосный автомобиль 6х4;
д) Полноприводный 6х6; Заднеприводный с электрической трансмиссией 4х2
Крутящий момент двигателя 1 снимается с маховика и подается к сцеплению 2. Затем он преобразуется в коробке передач 3 и подводится к карданной передаче 4. На некоторых грузовых автомобилях выходной вал коробки передач используется для торможения автомобиля стояночной тормозной системой. Карданная передача раскручивает ведущий вал моста 5, и крутящий момент подводится к ведущим колесам. Передние колеса крепятся к балке переднего моста, которая подвешивается на пружинах передний подвески. Широко применяется независимая подвеска передних колес, обеспечивающая лучшую плавность хода автомобиля.
В настоящее время легковые автомобили выпускаются с приводом на передние колеса (рис.1,б). К двигателю 1 крепится сцепление 2, коробка передач 3, карданная передача и дифференциал 5. Образуется единый силовой агрегат. К ведущим колесам крутящий момент подводится с помощью двух карданных передач. В них используются карданные шарниры равных угловых скоростей 6.
При применении переднего привода задние колеса не нагружены тяговыми силами. Сопротивление боковому уводу задних колес выше, возрастает критическая скорость движения автомобиля. Повышаются безопасность движения и проходимость автомобиля. Недостаток: снижается максимальный, преодолеваемый угол дороги при движении в гору.
Полноприводные автомобили оснащаются более сложной трансмиссией (рис.1,в). Для подвода крутящего момента к передним и задним колесам устанавливается раздаточная коробка передач 7. Равные по величине моменты передаются карданными передачами 4 к ведущим мостам. На передней оси устанавливается ведущий мост, включающий главную передачу и дифференциал 5. Такие автомобили предназначены для перевозки грузов и пассажиров по бездорожью.
Трехосные автомобили чаще всего оборудуются двумя ведущими мостами (рис.1,г). Применяются ведущие мосты одинаковой конструкции. Их устанавливают на одной подвеске, образующуюся конструкцию называют тележкой. На современных автомобилях в средний мост устанавливает дополнительный, межосевой дифференциал.
Трансмиссия полноприводных, трехосных автомобилей (рис.1,д) оснащается раздаточной коробкой 7, с которой снимаются три одинаковых крутящих момента. На передней оси останавливается ведущий мост с главной передачей и дифференциалом. Для сокращения расхода топлива применяют межосевые дифференциалы, снижающие проходимость автомобиля. Для повышения проходимости используют блокировку дифференциалов.
В настоящее время для большегрузных, карьерных самосвалов применяется электрическая трансмиссия (рис.1,е). К дизельному двигателю подсоединяется генератор постоянного тока 9. В ведущие колеса большого размера устанавливают электродвигатели и редукторы.
Компоновка грузовых автомобилей и автобусов
Кузов автобуса является важнейшей составной частью данного вида транспортных средств. На сегодняшний день, подавляющее большинство автобусов и микроавтобусов имеют несущий тип кузова, каркасного типа, который изготавливается из прямоугольных труб и штампованных стальных элементов, соединенных между собой заклепками или сваркой и облицованных стальными листами или листами из алюминиевого сплава. О классификации автобусных кузовов пойдет речь в данной статье.
Виды автобусных кузовов по компоновке
В зависимости от компоновки, специалисты выделяют два основных вида кузова:
Главным образом строение кузова автобуса влияют на несколько основных параметров, например вместимость салона, удобство компоновки, звукоизоляцию и степень комфорта пассажиров.
Составляющее кузова автобуса
Конструкция кузова автобуса разделена на несколько связанных и взаимодополняющих частей:
Внутреннее строение салона меняется. Оно влияет на расположение кресел, максимальную вместимость и зависит от конкретного назначения модели автобуса (микроавтобуса).
Классификация автобусных кузовов по назначению
По назначению все кузова автобусов разделяют на городские, туристические и междугородние. Таким образом определяется компоновка салона, расположение кресел и комплектация дополнительным оборудованием.
Кузов городского автобуса имеет сокращенное число мест для сидения, но при этом конструкторы увеличивают ширину центрального прохода между сиденьями и так называемых накопительных площадок, в городских автобусах также используются более широкие двери. В совокупности всё вышеописанное позволяет увеличить пассажировместимость автобуса, обеспечить быстроту и безопасность входа, прохода и выхода пассажиров.
Междугородние автобусы имеют улучшенную вентиляцию и отопление, комфортный пассажирский салон и отдельное багажное отделение. Высокий уровень пола позволяет разместить под ним отделение для багажа, двигатель и трансмиссию, тем самым улучшая изоляцию салона и повышая безопасность пассажиров в случае дорожно-транспортного происшествия.
Туристические автобусы имеют повышенную комфортабельность салона, которая заключается в установке специальных сидений, улучшенной шумоизоляцией, в салоне есть имеются отдельные бытовые помещения (гардероб, туалет и др.). Чаще всего для комфортной, длительной поездки устанавливается телевизор. Отличительной чертой туристического автобуса является наличие места для экскурсовода и радиоподготовки для проведения экскурсии.
Стоит отметить, что на рынке производителями, также представлены и специальные разновидности автобусов. Они созданы под особенности установки оборудования разных категорий.