ЭЛЕКТРОКАРТИНГУ — БЫТЬ!

Многочисленные эксперименты по созданию карта с электроприводом до сих пор приводили к появлению машин, по своим скоростным качествам способных стать лишь учебными, не гоночными. Проанализировав конструктивные недостатки, мы попытались создать электрокарт (рис. 1). способный стать конкурентом традиционных, с двигателем внутреннего сгорания.

Достоинства электрокартинга очевидны, но имеет смысл еще раз перечислить их. Традиционный картинг — сезонный вид спорта, переход же гоночных машин на электротягу позволит сделать его всесезонным, не зависящим от погоды и времени года. Организация соревнований на таких микроавтомобилях в крытых помещениях позволит культивировать этот интереснейший вид спорта в северных районах нашей страны, а гонки в присутствие многочисленных зрителей сделают этот спорт еще более массовым.

Для создания гоночного электрокарта необходимо было в одной конструкции обеспечить выполнение целого ряда достаточно жестких требований. В их числе использование наиболее анергоемких аккумуляторов, а также электродвигателя с максимальным коэффициентом полезного действия. Нелегким оказалось решение проблемы оптимального согласования характеристик двигателя с возможностями аккумуляторов и дорожными условиями.

Вот небольшой сравнительный анализ используемых на электрокартах двигателей. На машине «ХАДИ-электро» («М-К», 1977, №10) применен мотор типа Д-2500 последовательного возбуждения. Его мощность 2,5 кВт при номинальной частоте вращения ротора 1800 об/мин. Напряжение питания — 24 В, потребляемый ток — до 400 А. Масса двигателя — 11,5 кг. Карт, оборудованный таким двигателем и двенадцативольтной аккумуляторной батареей, развивал скорость до 20 км/ч.

Несколько иными выглядят характеристики машины, разработанной экспериментальной лабораторией микроавтомобилей Курского Дворца пионеров и школьников. Привод этого карта — электродвигатель типа CT-8 (автомобильный стартер) последовательного возбуждения. Его мощность — 0,98 кВт, частота вращения вала — 1500 об/мин. напряжение питания — 12 В. Средний потребляемый ток — около 100 А. Двигатель был доработан — заменены подшипники, повышена надежность щеточного механизма, введена принудительная вентиляция.

Рис. 1. Компоновка электрокарта:

1 — ведомая звездочка заднего моста, 2 — цепь, 3 — задняя ось, 4 — исполнительный тормозной механизм, 5 — тормозной диск, 6 — аккумуляторная батарея, 7 — главный тормозной цилиндр, 8 — педаль сцепления, 9 — тормозная педаль, 10 — педаль хода, 11 — рукоятка переключения передач, 12 — электродвигатель, 13 — двухрядная цепь, 14 коробка передач.

Рис. 2. Основные узлы электрокарта:

1 — тормозной диск, 2 — аккумуляторная батарея, 3 — система управления электродвигателем, 4 — четырехступенчатая коробка передач, 5 — сцепление, 6 — двухрядная втулочно-роликовая цепь, 7 — электродвигатель, 8 — электровентилятор, 9 — рычаг переключения скоростей, 10 — педаль хода, 11 — тормозная педаль, 12 — педаль сцепления, 13 — главный тормозной цилиндр

На нашем карте установлен электродвигатель типа МУ-1000. Это реверсивный мотор с последовательным возбуждением. Он способен работат в длительном режиме при напряжении питания 18 В и в кратковременно-повторном — при напряжении питания 24 В. Мощность — 1700 Вт (около 2,3 л. с.) при частоте вращения ротора 6000 об/мин. Средний потребляемый ток а номинальном режиме работы 35 А при 24 В. Масса двигателя — 5,2 кг.

Источник тока — щелочная серебряно-цинковая аккумуляторная батарея, собранная из элементов СЦК-45. Характеристики каждого аккумулятора следующие: электродвижущая сила нормально заряженного аккумулятора — 1,85 В, после снятия 30% емкости она снижается до 1,55 В, после чего номинальная емкость на пятичасовом режиме разряда составляет 45 А·ч. Непрерывный разрядный ток до 753 А. На рисунке 3 представлен график зависимости емкости аккумулятора от величины тока разряда.

Мы соединили последовательно 15 «банок» СЦК-45 и получили таким образом батарею весом около 15 кг с габаритными размерами 432X129 мм. Продолжительность работы двигателя с такой батареей при номинальном токе разряда в 135 А составляет 15 мин.

Аккумуляторная батарея крепится на раме из стального уголка 20х20 мм, установленной за сиденьем карта. Электродвигатель зафиксирован на раме карта справа от водителя с помощью стального кронштейна.

Одной из основных особенностей машины является применение четырехступенчатой коробки передач. Связь между ней и двигателем, а также между коробкой и задним мостом — с помощью втулочно-роликовой цепи с шагом 12,7 мм. Такое построение кинематической связи двигатель — колеса позволяет выбирать наиболее выгодное передаточное отношение па любых режимах движения, то есть дает возможность согласовать номинальный крутящий момент на валу и номинальную частоту вращения. Это необходимое условие работы мотора с максимальным коэффициентом полезного действия при нагрузках, зависящих от характеристики гоночной дорожки, веса водителя, карта, а также диаметра задних колес. Передаточное отношение коробки передач, а также подбор ведущей и ведомой звездочек осуществляют экспериментальным путем, в процессе прохождения машиной мерного участка — например, од «ого круга гоночной дистанции.

Рис. 3. График зависимости емкости аккумуляторной батареи от разрядного тока при работе с полной нагрузкой.

Рис. 4. Принципиальная схема электрооборудования карта.

На рисунке 4 приведена электросхема карта. Двигатель его включается дистанционно, с помощью контактора КМ-200Д. Напряжете на обмотку подается при замыкании кнопки, связанной с педалью «газа». Контактор такого рода достаточно надежно работает и при пониженном напряжении аккумулятора (до 19 В) в момент максимального потребления тока электродвигателем. Скорость электрокарта регулируется периодическим включением и выключением двигателя. Схемой предусмотрено и использование заднего хода — реверсом двигателя. Рычаг реверса установлен на рулевой колонке.

В настоящее время электрокарт проходит дорожные испытания. Уже первые прикидки показали, что наши конструкторские задумки в основном реализовались в этой быстроходной и бесшумной машине. Скорость карта достигает 40 км/ч. а заряда аккумуляторов вполне хватает на прохождение стандартной гоночной дистанции.

А. ЛАСТОВКИН, инженер