Министерство образования АвтономнойРеспублики Крым
МАЛАЯ АКАДЕМИЯ НАУК ШКОЛЬНИКОВ КРЫМА«ИСКАТЕЛЬ»Технико – технологическое отделениеСекция транспортаМОДЕРНИЗАЦИЯУЗЛАБЛОКИРОВКИ КАПОТА ДВИГАТЕЛЬНОГО ОТСЕКА АВТОМОБИЛЯ ЗАЗ –1102 «ТАВРИЯ» И ЕГО МОДИФИКАЦИЙ
Работувыполнил:
КораблёвАртем, дч
(г.Ялта,пгт. Форос, Форосская ОШ, 10 кл.)
Научныйруководитель:
КораблёвА. Б., инженер – системотехник
санатория«Південний».
г. Ялта, пгт. Форос – 2003 г.
СОДЕРЖАНИЕ.
1. Введение…………………………………………………………..….32. Информация опроведенных тестах автомобиля ЗАЗ–1102 «Таврия» и егомодификаций…………………………….………….43. Анализ результатов краш – тестов и причин невыполнения узлом фиксации капота своих защитныхфункций………...………7
4. Предложение по модернизации узла фиксациикапота
автомобиля ЗАЗ–1102 «Таврия» и егомодификаций ….…………..9
5. Выводы………………………………………………….………….…11
6. Списокиспользованной литературы…………………………….…12
2
Введение
Пассивнаябезопасность автомобиля является одной из важнейших его характеристик.Действующие на Украине стандарты, описывающие требования к испытаниям пассивнойбезопасности автомобилей, предусматривают прямой лобовой удар о неподвижноепрепятствие на скорости 50 км/ч. С нынешнего года Европейская комиссия побезопасности автомобилей изменила Правила проведения испытаний пассивнойбезопасности автомобилей (EuroNCAP). По новым Правилам испытанияпроводятся не посредством лобового удара, а так называемым «оффсетным», илисмещенным ударом с перекрытием, при котором автомобиль врезается в препятствиеровно половиной передней части кузова.
Действительно,по данным ГАИ г. Ялты, в 80% случаев лобового столкновения автомобилей ударпроисходит левой половиной передней части машины. Это вызвано тем, что водители успевают увидеть приближающийсяавтомобиль и предпринимают попытку уйти от столкновения в сторону обочины, т.е. вправо, подставляя при этом под удар левую часть передка.
Такой удар является болеетяжким испытанием из – за того, что деформируется и поглощает ударную нагрузкулишь часть силовой конструкции кузова.
Я решил посвятить своюработу оценке уровня пассивной безопасности отечественного автомобиля ЗАЗ –1102 «Таврия» и его модификаций в соответствии с новыми Правилами испытаний EuroNCAP, а так же поиску техническихрешений, позволяющих увеличить его.
3
Раздел1Информация о проведенных тестах автомобиля
ЗАЗ – 1102 «Таврия» и егомодификаций.
Всоответствии с действующими на Украине требованиями испытаний пассивнойбезопасности, на отечественных автомобилях ЗАЗ – 1102 «Таврия» и последующихего моди-фикациях используется узел блокировки капота двигательного отсека от заднего смещения при лобовом ударе. Этотузел блокировки капота (УБК) состоит из двух мощных проушин, приваренных ккапоту, и двух крюков, приваренных точечной сваркой к задней стенкедвигательного отсека. В нормальных условиях крюки не достают до проушин, однакопри ударной деформации корпуса и смещениикапота назад проушины надеваются на крюки и капот блокируется от движения вверхи назад. Изучая устройство автомобиля ЗАЗ – 1102 «Таврия» на базе гаражасанатория «Пiвденний», я обратил внимание на то, что УБК выполнен, на мой взгляд, недостаточно прочнодля того, чтобы соответствовать требованиям новых Правил испытаний. Проушиныузла надежно приварены к капоту, а крюки- приварены к корпусу автомобиля точечной сваркой в четырех точках каждый (рис.1.1). Сами крюки УБК выполнены из тонкого, толщиной 1,5 миллиметра, стальноголиста методом штамповки. Его ребра жесткости работают при направлении векторанагрузки исключительно вперед и вверх. Эти условия выполняются при прямомлобовом ударе. Однако при смещенном ударе сила будет действовать и в боковомнаправлении, изгибая ближний к стороне удара крюк.
5
Рис. 1.4
Рис. 1.3
Рис. 1.2 Используяресурсы глобаль-ной сети Internetи данные крэш – тестов, проведенныхжурналом «Авто – ревю», сотрудниками Симеизской СТО «АвтоЗАЗ» и СТО ПКФ «Таврия– Авто» я проанализировал работу УБК при смещенном ударе об неподвижное препятствиена скорости около 50 км/час. При этом наиболее полными были данные,предоставленные журналом «Авто – ревю», использовавшем автомобиль ЗАЗ – 1105«Дана» и манекен с датчиками – акселерометрами в груди и голове. Динамикастолкновения автомобиля с препятствием показана на скоростных фотографиях,сделанных в ходе испытаний. На рисунке1.2 видно начало столкновения автомобиля с неподвижным препятствием на скорости50,4 км/час. На рисунке 1.3 мы видим,что через 30 мс капот поднялся уже очень высоко. Можно сделать вывод о том, чтокрюк УБК оторвался от корпусаавтомобиля или согнут и не выполнил своих функций. Через 60 мс после отрывакрюка острый край капота вошел в салон автомобиля (рисунок 1.4) и датчики вголове манекена зафиксировали резкий удар об него.
5 На рисунке 1.5 видно, что крюк УБКвывернут в сторону и буквально «с мясом» вырван из корпуса в местах сварки. Вдвух других
проведенных крэш – тестах использовалсяавтомобиль ЗАЗ – 1102 «Таврия» и результаты были аналогичными. Тестыпроводились со смещением удара, как влевую, так и в правую сторону.
Вывод из этого один — узел блокировки капота не выдержалиспытания по новым требованиям Правил пассивной безопасности. Автомобиль ЗАЗ –1102 «Таврия» и его модификации не соответствуют современным требованиямпассивной безопасности.
6
Раздел2
Анализрезультатов краш – тестов и
причин невыполнения узлом фиксации капота
своихзащитных функций.
Рис. 2.1 Проведенные тесты показали недостаточный уровень пассивнойбезопасности автомобиля ЗАЗ – 1102 и его модификаций. Причиной, на мой взгляд,является недоработка УБК при смещенном ударе. Конструкция узла рассчитана напрямой лобовой удар и быстро выходит из строя при смещенном ударе. Прочностькрюков рассчитана на то, что при прямом ударе работают одновременно оба крюка изамок капота. Ребра жесткости штампованного крюка сделаны так, что крюквыдерживает довольно большие нагрузки, но при этом вектор должен быть направлен прямо вверх иливверх – назад. Конструкция крюка (рис. 2.1) не рассчитана на боковые нагрузки,которые легко его согнут.
7 Никакойкритики не выдерживает крепление крюков к корпусу автомобиля. Используемоеконсольное крепление точечной сваркой в четырех точках является очень слабым.Крюк под нагрузкой работает на отрыв и точечное соединение с корпусом приводитк быстрому отрыву.
В чем же причина отрыва крюка УБК? При смещенном ударе корпус автомобилясминается неравномерно – он быстрее деформируется со стороны удара.Соответственно капот движется назад не всей плоскостью, а как бы поворачиваетсявокруг петли крепления на противоположной удару стороне автомобиля. При такомкосом движении проушина на капоте со стороны удара надевается на крюк гораздораньше противоположной. Косое движение капота вызывает большую нагрузку на крюке со стороны удара. При этомзначительно растет боковая нагрузка на крюк. Фактически в работу включаетсятолько один крюк со стороны удара. Нагрузка очень быстро вырастает докритической величины и крюк отрывается. Следует учитывать еще один фактор – присмещенном ударе происходит деформациякузова с поднятием вверх колесной арки. На ней со стороны водителя в моторномотсеке под капотом крепится запасное колесо. Оно при деформации и подъеме вверхколесной арки создает дополнительное давление на капот.
8
8
Раздел3Предложение по модернизации узла блокировки
капота автомобиля ЗАЗ – 1102 и егомодификаций.
Рис. 3.1 Я считаю, что сам принцип УБКразработан технически грамотно, однако элементы узла выполнены с недостаточнымзапасом прочности. Для того, чтобы сделать автомобиль «Таврия» более безопасными соответствующим новым Правилам пассивной безопасности автомобилей необходимоусилить узел блокировки капота. Я предлагаю механически усилить слабый элементаузла – крюк. Предлагаемый усиленный крюк УБК (рис. 3.1) изготовлен из стальногоуголка размерами 75 х 75 х 7,5 мм. Из материала изготавливаются две«зеркальные» половины крюка, которые затем соединяются вместе сваркой. Такойкрюк является как бы «монолитным» и имеет очень высокую прочность как привертикальных, так и при горизонтальных нагрузках.
9 На чертеже мыможем увидеть, что увеличилась площадь контакта крюка с корпусом. Это сделанодля того, чтобы нагрузка, передаваемая крюком на корпус автомобиля,распределялась на большую площадь. Это увеличит общую прочность УБК.
Однако при существующемконсольном креплении к задней стенке моторного отсека даже усиленный крюк будетотрываться и не выполнит своего назначения. С целью увеличения прочности УБК япредлагаю изменить способ крепления крюка к корпусу моторного отсека. Болеецелесообразно крепить крюк не снаружимоторного отсека, а изнутри. Для этогонеобходимо прорезать в корпусе автомобиля прямоугольное отверстие размерами 25х 30 мм., через которое из салона выводится рабочая часть крюка. При этомувеличенная площадка крепления остается внутри автомобиля и приваривается ккорпусу. Возможно использование контактной точечной сварки. Края отверстиянеобходимо также приварить к рабочей части крюка с целью увеличения общейжесткости конструкции. При предлагаемом креплении увеличение нагрузки на крюк УБК при ударе вызовет не отрыв, а прижиманиеплощадки крепления к корпусу. Чем больше будет нагрузка, тем сильнее прижметсякрюк к корпусу.
10
Выводы.
Предлагаемая модернизацияУБК обеспечит надежную блокировку капота двигательного отсека автомобиля ЗАЗ –1102 «Таврия» и его модификаций как при лобовом, так и при смещенном ударе всоответствии с требованиями Правил EuroNCAPза счет усиления механическойпрочности крюка и изменения способа его крепления.
При использованиипредлагаемого крюка и способа его крепления надежность УБК ограничивается только прочностью корпуса в местекрепления площадки крюка и прочностью проушины капота. Однако при деформациях,приводящих к излому этих элементов кузова, развиваются нагрузки, несовместимыес жизнью человека.
Усиленный узел блокировкикапота внедрен в практическое использование и установлен на автомобиле ЗАЗ –1102 ГНЗ 350-59КР, принадлежащемсанаторию «Пiвденний», а так же на кроссовом автомобиле «Таврия», принадлежащемСимеизской СТО.
11
Используемаялитература.
1. Ресурсыглобальной сети Internet:
http://www.zaz.comi.ru
http://ford.km.ru
http://tavria.org.ua
2. К.Фучаджи, Н. Струк «Автомобиль ЗАЗ – 1102 «Таврия», устройство, эксплуатация,ремонт». М.,«Транспорт», 1991 г., стр. 263 – 265.
3. «АвтомобильЗАЗ-1102. Руководство по эксплуатации». «Проминь», Днепропетровск, 1990 г. стр.109 – 112.
4.
12 «АвтомобильЗАЗ – 1102. Руководство по ремонту». М.,«Внешторгиздат», 1989 г., стр. 309 –343.