Возможности трактора с передним и полным приводом
Общая характеристика[править | править вики-текст]
В первую очередь стоит отметить, что главными преимуществами переднего привода, обусловившими его широкое распространение в современном автомобилестроении, являются технологичность и дешевизна массового производства, достигнутые в автомобилях данной компоновки. Остальной набор плюсов и минусов либо всецело относится к области конструирования и производства, либо проявляется главным образом в более или менее экстремальных условиях, характерных для спорта или очень активного стиля вождения, но не в каждодневной эксплуатации.
Абсолютное преимущество автомобилей переднеприводной схемы имело место лишь в начальный период её массового распространения, при сравнении моделей более старых поколений (например, ВАЗ-2105) и приходящих им на смену современных переднеприводных (ВАЗ-2108), которые превосходили модели старой разработки не за счёт использования переднего привода как такового, а благодаря всему комплексу применённых в них конструктивных и технологических новшеств. Современные технологии, включая управляющую электронику, позволяют при отсутствии финансовых ограничений практически уравнять передне- и заднеприводные автомобили с точки зрения потребительских качеств, безопасности и управляемости, так что выбор между тем и другим оказывается всё больше обусловлен такими находящимися далеко за пределами круга чисто технических проблем соображениями, как — имидж и позиционирование автомобиля и его производителя, целевые рынок и аудитория, и так далее.
В целом, однако, переднеприводные модели считаются при прочих равных беспроблемными для водителя средней квалификации в подавляющем большинстве условий и обладают стабильными показателями устойчивости и управляемости, в то время, как заднеприводные автомобили требуют от водителя большей аккуратности и лучших навыков вождения в условиях гололёда и мокрого покрытия.[2]
С точки зрения эффективности использования пространства переднеприводная компоновка является одной из наиболее совершенных: построенный по ней автомобиль получается ощутимо короче, чем при классической, особенно в случае использования поперечно расположенного силового агрегата, а в сравнении с заднемоторной — обеспечивается более удобное расположение багажного отделения в задней части кузова, облегчается создание грузопассажирских модификаций. Отсутствие проходящего под полом пассажирского отсека приводного вала в сочетании с вынесенным далеко вперёд двигателем позволяют получить в тех же габаритах более просторный интерьер, а простая конструкция задней подвески и отсутствие редуктора заднего моста — опустить пол багажника и сделать его практически ровным, за счёт чего увеличить его объём либо при том же объёме уменьшить наружные габариты автомобиля.[3]
Снаряжённая масса переднеприводного автомобиля в среднем на 3…5 % меньше, чем у построенного по классической компоновке за счёт отсутствия ряда узлов (отдельный картер заднего моста, приводной вал), причём и здесь имеет преимущество схема с поперечным расположением силового агрегата. Выигрыш в массе максимален для микролитражных и малолитражных автомобилей, но не столь велик для автомобилей среднего и более высокого классов. Хотя грузоподъёмность автомобиля в целом от типа привода не зависит, переднеприводный автомобиль сильно страдает от уменьшения нагрузки на переднюю ведущую ось при размещении в кузове пассажиров и груза, что существенно ухудшает его тягово-сцепные свойства в гружёном состоянии — именно по этой причине переднеприводные грузовики так и не получили широкого распространения. Масса буксируемого прицепа у переднеприводного автомобиля также ограничена сильнее, чем у других компоновочных схем.[3]
Распределение масс (развесовка) при переднем приводе сильно зависит от конструктивной схемы, но в целом у большинства переднеприводных автомобилей нагрузка на колёса передней оси достигает 56…65 % снаряжённой массы, что обуславливает хорошие тяговые свойства в зимних условиях, но отрицательно сказывается на устойчивости к боковому ветру. Та же хорошая статическая загрузка колёс передней оси обуславливает и большие усилия на рулевом колесе, так что для переднеприводного автомобиля желательны использование реечного рулевого редуктора или даже установка усилителя рулевого управления. При разгоне и торможении происходит динамическое перераспределение масс между осями, при этом во время разгона передняя ведущая ось разгружается, вплоть до потери сцепления колёс с покрытием, а при торможении — напротив, нагружается до 80 % массы, что обуславливает худшие разгонную и тормозную динамику в сравнении с другими компоновочными схемами, особенно при необходимости наиболее динамичного разгона и экстренном торможении.[3]
Несмотря на перераспределение нагрузки на заднюю ось при разгоне и движении на подъём, современные переднеприводные автомобили имеют достаточно благоприятные возможности разгона и преодоления подъёмов, что достигается за счёт изначально высокой статической нагрузки на переднюю ось, характерной для преимущественно используемых в настоящее время конструктивных схем с расположением двигателя за пределами колёсной базы, а также достаточно высокой мощности двигателя. Худшее использование мощности двигателя при разгоне из-за динамической разгрузки передней оси проявляется главным образом лишь в условиях спортивных соревнований, а не при повседневной эксплуатации. Между тем, динамические качества и способность преодоления подъёмов переднеприводного автомобиля существенно ухудшаются по мере загрузки его пассажирами и грузом — уже при нагрузке более чем три человека его тяговые свойства могут стать недостаточными для тяжёлых дорожных условий. И если на современных автомобилях с их сравнительно невысокой нагрузкой на мощность это ощущается в меньшей степени, то переднеприводные малолитражки середины XX века с мощностью двигателя в 30-50 л.с. и полным салоном пассажиров на крутой подъём могли и не забраться, особенно в дождь, гололёд или при движении по грунтовой дороге с невысоким коэффициентом сцепления. По тем же причинам переднеприводный автомобиль имеет более низкую проходимость по сравнению с заднеприводными, в особенности — заднемоторной компоновки, обеспечивающей постоянную высокую нагрузку на ведущую ось с дополнительной динамической догрузкой при разгоне и движении на подъём. При нагружении переднеприводного автомобиля пассажирами и грузом его проходимость будет ухудшаться из-за перераспределения массы в пользу неведущей задней оси, в то время, как заднеприводного — напротив, улучшаться за счёт повышения нагрузки на ведущую ось.[3]
Из-за того же самого перераспределения нагрузки между передней и задней осью при размещении пассажиров и багажа, которая может достигать 12 %, для переднеприводного автомобиля весьма затруднён подбор упругих характеристик подвесок, что сказывается на комфортабельности и плавности хода. Обеспечение высокого комфорта зачастую требует применения пружин с прогрессивной характеристикой или даже дополнительных пневматических элементов для регулировки уровня кузова. В прошлом для переднего привода также были характерны более высокие уровни вибронагруженности и шума, что происходило из-за сложности обеспечения эффективной работы подвески двигателя, которой приходится воспринимать сильные колебания массивного трансэксла с вынесенным далеко вперёд центром тяжести и моменты, возникающие при передаче вращения на ведущие колёса, а также вибро- и шумоизоляции. В настоящее время эта задача нашла удовлетворительное решение за счёт применения гидравлических и пневматических опор силового агрегата.[3]
С точки зрения ездовых качеств, наиболее выраженными преимуществами переднеприводных автомобилей являются великолепная курсовая устойчивость на прямой траектории и достаточно высокая устойчивость против ветрового сноса благодаря хорошо нагруженным в нормальных условиях передним ведущим колёсам и малому расстоянию между центром тяжести автомобиля и центром давления ветра. Для переднего привода свойственна врождённая лёгкая недостаточная поворачиваемость — стремление автомобиля при прохождении поворота за счёт тяги расположенных спереди ведущих колёс вернуться к прямолинейному движению, что оценивается как большое достоинство и считается безопасным поведением, желательным для автомобиля общего назначения и водителя средней квалификации. Предельная скорость прохождения поворота у переднеприводного автомобиля при сравнимых техническом уровне шасси и угловой жёсткости подвески практически такая же, что и у автомобилей других компоновочных схем — предельное боковое ускорение до 8 м/с?. Хотя граничное значение сцепления передних колёс с покрытием при этом достигается раньше, устойчивость и управляемость переднеприводного автомобиля сохраняются несмотря на их проскальзывание (снос передней оси), причём как на сухом, так и на скользком покрытии. В противоположность этому, при заднем приводе потеря сцепления колёсами задней оси (занос) приводит к потере управляемости. Между тем, в граничных условиях многие переднеприводные автомобили проявляют сильную недостаточную поворачивоемость, что уже является недостатком и даже может угрожать безопасности движения. Во избежание этого подвеска серийных переднеприводных моделей настраивается обычно таким образом, чтобы снос происходил раньше, но имел более мягкий характер и предупреждал водителя о том, что выбранная им скорость движения не соответствует дорожным условиям. Углы поворота передних колёс переднеприводного автомобиля ограничены шарнирами равных угловых скоростей, что приводит к ухудшению маневренности из-за увеличения радиуса разворота относительно заднеприводного автомобиля при той же колёсной базе.[3]
Себестоимость производства переднеприводного автомобиля ниже при прочих равных по сравнению с автомобилем «классической» компоновки, но выше, чем у заднемоторной. Это достигается за счёт меньшей металлоёмкости и большей технологичности в производстве — так, двигатель и вся трансмиссия переднеприводного автомобиля устанавливается при сборке за один приём, часто вместе со смонтированной с ними на одном подрамнике передней подвеской. Также при переднем приводе появляться возможность резко упростить и удешевить конструкцию задней подвески практически без ухудшения устойчивости и управляемости, в то время, как в случае заднеприводного автомобиля получение высоких ездовых качеств требует применения сравнительно сложных и дорогих многорычажных задних подвесок, призванных компенсировать врождённую склонность заднего привода к избыточной поворачивоемости и заносу. Меньшее количество узлов привода положительно сказывается на его надёжности и уменьшает потери энергии при передаче от двигателя к колесам — правда, в большинстве трансмиссий переднеприводных автомобилей технически не может быть реализована «прямая» передача, при которой шестерни не задействованы в передаче крутящего момента, что является режимом наименьших потерь энергии в трансмиссии. Компоновка агрегатов при переднем приводе более плотная, что делает проектирование, обслуживание и ремонт автомобиля такой схемы в целом более сложным, а также делает более сложным обеспечение высокой пассивной безопасности, особенно в случае поперечного расположения двигателя.
Разновидности компоновки автомобиля с передним приводом[править | править вики-текст]
Всего выделяется шесть разновидностей переднеприводной компоновки:
- Двигатель установлен продольно, перед передней осью;
- Двигатель установлен продольно, за передней осью;
- Двигатель установлен продольно, над передней осью;
- Двигатель установлен поперечно, перед передней осью;
- Двигатель установлен поперечно, за передней осью.
- Двигатель установлен поперечно, над передней осью;
Также выделяют три типа компоновки самого силового агрегата при переднем приводе:
- Последовательная компоновка — двигатель, главная передача и коробка передач размещены друг за другом на одной оси;
- Параллельная компоновка — двигатель и трансмиссия расположены на параллельных друг другу осях на одном уровне по высоте;
- «Этажная» компоновка — двигатель расположен над трансмиссией.
Продольная установка двигателя перед осью[править | править вики-текст]
