БЕЗОПАСНОСТЬ ПЕРЕВОЗОЧНОГО ПРОЦЕССА - ГРОМОВ
.docx
АННОТАЦИЯ Основное задание работы – исследование конструктивной безопасности ТС и разработка мероприятий, направленных на ее повышение. Задание на работу выбирается студентом из табл.1 в соответствии с последней цифрой зачетной книжки. На основании этого студент должен:
12. Сделать заключение по проделанной работе.
СОДЕРЖАНИЕ
ВВЕДЕНИЕ 2 1.ИСХОДНЫЕ ДАННЫЕ 2 2.Определение тягово-скоростных свойств автомобиля 2 2.1.Внешняя скоростная характеристика 2 2.2. Тяговая характеристика автомобиля 2 3. Расчет параметров торможения автомобиля 2 3.1. Определение остановочного пути автомобиля с полной нагрузкой и без нагрузки 2 3.2. Определение замедления автомобиля с полной нагрузкой на уклоне и на подъеме 2 3.3. Построение графика показателей тормозной динамики 2 4.Определение показателей устойчивости и управляемости автомобиля 2 4.1.Определение критической скорости автомобиля по опрокидыванию 2 4.2.Определение критической скорости автомобиля по условиям заноса 2 4.3.Определение времени, в течение которого центробежная сила увеличится до опасного предела 2 4.4.Определение критического угла косогора по опрокидыванию автомобиля 2 4.5.Определение критического угла косогора по условиям бокового скольжения 2 4.6.Определение критической скорости автомобиля по условиям управляемости 2 5.Определение динамического коридора автомобиля 2 5.1.Определение динамического коридора автомобиля при прямолинейном движении 2 5.2.Определение динамического коридора одиночного автомобиля на повороте 2 6.Определение расстояния до препятствия, на протяжении которого водитель сможетсовершить маневр отворота 2 7.Определение пути и времени обгона 2 7.1.Расчет пути и времени обгона при постоянной скорости обгоняющего автомобиля 2 7.2.Расчет пути и времени обгона при равноускоренном движении обгоняющего автомобиля 2 7.3.Определение параметров регулирования фар ближнего света 2 7.4.Определение дальности видимости в свете фар ближнего света 2 7.5.Определение максимальной скорости движения по условиям видимости пешехода 2 ВЫВОДЫ 2 БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК 2
ВВЕДЕНИЕ Существующий в настоящее время подход к регулированию транспортных потоков при движении с повышенной плотностью не может решить проблему образования заторов и пробок в крупных городах всего мира. Применяемые в настоящее время методы регулирования транспортных потоков на городских магистралях в условиях существенного повышения плотности движения, вызванного значительным приростом числа автомобилей, перестали быть эффективными. Свидетельством этого являются каждодневные многочасовые заторы и пробки почти во всех крупных городах мира. С пробками борются по-разному. Практически ни одному крупному городу мира не удается в часы пик избежать возникновения заторов и пробок на автомагистралях, несмотря на весь имеющийся арсенал мер борьбы с пробками. Это приводит не только к потере времени в пути, перерасходу топлива и другим экономическим потерям в сотни миллиардов долларов, но и дополнительному и весьма существенному загрязнению воздуха в городах выхлопными газами от двигателей, работающих в пробках и заторах вхолостую. Один из представителей отечественной науки о транспортных потоках Афанасьев М.Б. также пишет: «… движение плотного транспортного потока по улице или дороге напоминает движение воды в канале… канал определенного сечения может пропустить вполне определенное количество воды в единицу времени. Если мы хотим пропустить через канал большее количество воды, то должны увеличить его сечение. Нечто подобное происходит и с транспортным потоком, движущимся по своему каналу - улице или дороге. Проезжая часть определенной ширины может пропустить вполне определенное количество автомобилей, и если мы хотим увеличить ее пропускную способность, то должны расширить дорогу… Эта аналогия дала специалистам основание применить для изучения закономерностей транспортных потоков законы движения жидкости. Такая модель, правда, с определенными ограничениями позволяет проводить важные исследования и решать ряд практических вопросов по регулированию движения.». Однако сравнение результатов, полученных на этой модели с реальными характеристиками транспортного потока показало, что эта математическая формула ничему реальному не соответствует. Модель «жидкости на дороге» (модель Лайтхилла-Уизема) имеет границы до определенных скоростей и плотностей. Затем происходит «фазовый переход», и эта модель перестает работать. В настоящее время эту проблему наиболее успешно пытаются решить административно, ограничивая проезд автомобилей, так как адаптивное регулирование потоков транспорта («умные светофоры», различные датчики, телекамеры, компьютерные сети и т.п.) может увеличить пропускную способность дорог всего лишь на 10 - 30%.
В связи с этим преимущество ограничительного подхода очевидно, так как ежегодный прирост числа автомобилей в среднем превышает прирост дорожной сети в несколько раз и разрыв между числом автомобилей и протяженностью дорожной сети только увеличивается. Однако собственникам автомобилей и компаниям–производителям автомобилей такой подход вряд ли может понравиться. Поэтому необходимо выявить и использовать все возможные резервы повышения пропускной способности, которые могут дать уже имеющиеся в больших городах автомагистрали и при этом исключить возможность образования на магистралях заторов и пробок. Конечно, существуют и другие причины для образования пробок, например, авария, в результате которой образуется сужение трассы, что также приводит к образованию пробки. Тем не менее, и эта проблема так же является вполне решаемой в рамках предложенной новой методики регулирования, так как введение резервно-технической (буферной) полосы только для въезда-съезда автомобилей позволяет использовать ее и для объезда мест аварий во многих случаях, поскольку аварии редко перекрывают всю трассу. [7]
* Л – легковой автомобиль; Г – грузовой автомобиль; А – автобус; Б – бензиновый двигатель; Д – дизельный двигатель; Д/Б – выбор по усмотрению студента.
Таблица 2
Исходные данные по выбранному варианту
№ п.п. Параметры Усл. об. Ед. изм. Знач. параметра
1 2 3 4 5
1. Максимальная мощность двигателя Nemax кВт 111,8
2. Частота вращения коленчатого вала при максимальной мощности n мин-1 4500
Передаточные числа коробки передач 1-я передача 2-я передача и т.д.
4,05; 2,34; 1,395; 1,0; 0,849
3.
uкп -
4. Передаточное число главной передачи uг - 5,125
5. Радиус колеса rк м 0,41
Снаряженная масса автомобиля, в т.ч:
2160
6. приходящаяся на переднюю ось Мс кг 1110
приходящаяся на заднюю ось
2050
Полная масса автомобиля, в т. .:
3500
7. приходящаяся на переднюю ось Мп кг 1240
приходящаяся на заднюю ось
2210
8. Габаритная длина автомобиля Lа м 5,5
9. Габаритная ширина автомобиля Ва м 1,97
10. Габаритная высота автомобиля На м 2,2
11. База автомобиля L м 2,9
12. Колея автомобиля В м 1,7
13. Передний свес С м 1,03 14. КПД трансмиссии тр - 0,85 15. Лобовая площадь Fа м2 4,334 16. Коэффициент сопротивления воздуха kв Нс2/м4 0,6
Высота центра тяжести:
17. с нагрузкой hц м 0,7
без нагрузки
0,6
Значение параметров КПД трансмиссии выбирается в зависимости от типа автомобиля:
Значение параметра лобовой площади определяется следующим образом:
Коэффициент сопротивления воздуха kв выбирается из диапазона для грузовых автомобилей kвг= (0,6…0,7)Н∙с2/м2,для легковых автомобилей–kвл= (0,2…0,4)Н∙с2/м2.[1-6]
2.1.Внешняя скоростная характеристика Внешняя скоростная характеристика двигателя - это зависимость мощности двигателя (Ne) и крутящего момента (Ме) от частоты вращения коленчатого вала (а). Для построения внешней скоростной характеристики необходимо определить значения величины крутяшего момента и мощности двигателя при работе двигателя с разной угловой скоростью коленчатого вала. Задаться пятью – шестью значениями частоты вращения коленчатого вала двигателя nxот минимальной nmin до максимальной nmax, включая частоты при максимальной мощности nN и максимальном крутящем моменте nM. Значение nmin для дизелей можно принять равным 600 об/мин, а для бензиновых двигателей800 об/мин. Для бензиновых двигателей без ограничителя оборотов коленчатого вала nmax ≈ 1,1∙ nN, для остальных типов двигателей nmax = nN. Эффективные мощность Nex и крутящий момент Mex на коленчатом валу двигателя определяются по формулам соответственно
Nex = Ne max (aE + bE2 - cE3), (1)
Mex = 9550 , (2)
где Nemax - максимальная эффективная мощность на коленчатом валу двигателя; a, b, c - постоянные коэффициенты, зависящие от типа двигателя (длякарбюраторных двигателей a=b=c=1;для дизелей - а = 0,53, b = 1,56, с = 1,09); E = nx / nN - степень использования частоты вращения коленчатого вала двигателя.
nmax ≈ 1,1∙ 4500 ≈ 4950 мин-1
Е1= = 0,2 при nmin= 800 мин-1 Е2= = 0,3 при nx= 1500 мин-1 Е3= = 0,6 при nx= 2700 мин-1 Е4= = 1при nx= nN= 4500 мин-1 Е5= = 1,1при nmax= 4950 мин-1
Nex1= 111,8(0,2 + 0,22 - 0,23) = 22,8 кВт Nex2= 111,8(0,3 + 0,32 - 0,33) = 45,5 кВт Nex3= 111,8(0,6 + 0,62 - 0,63) = 83,2 кВт Nex4= 111,8(1 + 12 - 13) = 111,8 кВт Nex5= 111,8(1,1 + 1,12 - 1,13) = 109,5 кВт
Mex1 = 9550 = 272H·м Mex2 = 9550 =290H·м Mex3 = 9550 = 294,2H·м Mex4 = 9550 = 237,3 H·м Mex5 = 9550 = 211,2H·м
2.2. Тяговая характеристика автомобиля Тяговая характеристика автомобиля представляет собой график изменения тяговых сил на ведущих колесах автомобиля на всех передачах переднего хода в зависимости от скорости движения. Расчет тяговых сил производится по формуле
Pт = , (3)
где uтр – передаточное число трансмиссии автомобиля; тр - коэффициент полезного действия трансмиссии; rк – радиус колеса.
Pт1 = = 13332,5 Н Pт1 = = 11146,5 Н Pт1 = = 12690 Н Pт1 = = 10231,3 Н Pт1 = = 9109,8 Н
Pт2 = = 7691,8 Н Pт2 = = 6430,6 Н
Pт2 = = 7321,1 Н Pт2 = = 5902,7 Н Pт2 = = 5255,7 Н
Pт3 = = 4551 Н Pт3 = = 3804,8 Н Pт3 = = 4331,7 Н Pт3 = = 3492,4 Н Pт3 = = 3109,6 Н
Pт4 = = 3269 Н Pт4 = = 2733 Н Pт4 = = 3111,5 Н Pт4 = = 2508,6 Н Pт4 = = 2233,7 Н
Pт5 = = 2820,3 Н Pт5 = = 2357,9 Н Pт5 = = 2684,4 Н Pт5 = = 2164,3 Н Pт5 = = 1927,1 Н
Скорость автомобиля при включенной i-й передаче в коробке передач
= 0,105, (4)
где nx- частота вращения коленчатого вала двигателя (выбранные 5 - 6 значений) об/мин;
rк - кинематический радиус колеса, определяемый по формуле:
rк = 0,5d + В, (5)
где d и В - размер шин, мм; ∆ = Н/В; λсм ≈ 0,8…0,9 - коэффициент, учитывающий смятие колеса под нагрузкой. Размер шин 175/80 R16 Передаточное число трансмиссии автомобиля при включенной i-й передаче в коробке передач определяется по формуле:
= , (6)
где uкпi, uд и uг - передаточные числа коробки передач при включенной i-й передаче, дополнительной коробки и главной передачи соответственно; i - номер включенной передачи в коробке передач. rк = 0,5 · 406,4 + 0,80 · 0,84 · 175 = 320,8 мм = 0,32 м uтр1= 4,05 · 5,125 = 20,8 uтр2= 2,34 · 5,125 = 12 uтр3= 1,395 · 5,125 = 7,1 uтр4= 1,0 · 5,125 = 5,1 uтр5= 0,849 · 5,125 = 4,4
= 0,105 = 1,29 м/мин. = 0,105 = 2,42 м/мин. = 0,105 = 4,36 м/мин. = 0,105 = 7,27 м/мин. = 0,105 = 7,996 м/мин.
= 0,105 = 2,24 м/мин. = 0,105 = 4,2 м/мин. = 0,105 = 7,56 м/мин. = 0,105 = 12,6 м/мин. = 0,105 = 13,86 м/мин.
= 0,105 = 3,79 м/мин. = 0,105 = 7,1 м/мин. = 0,105 = 12,78 м/мин. = 0,105 = 21,3 м/мин. = 0,105 = 23,43 м/мин.
= 0,105 = 5,27м/мин. = 0,105 = 9,88 м/мин. = 0,105 = 17,79 м/мин. = 0,105 = 29,65 м/мин. = 0,105 = 32,61 м/мин.
= 0,105 = 6,11 м/мин. = 0,105 = 11,45 м/мин. = 0,105 = 20,62 м/мин. = 0,105 = 34,36 м/мин. = 0,105 = 37,8 м/мин.
На тяговой характеристике необходимо построить кривую суммарного сопротивления движению автомобиля при движении по горизонтальной дороге. Для этого необходимо рассчитать силы сопротивления качению и воздуха. Задаться пятью - шестью значениями скорости автомобиля от vmin до vmax и рассчитать при этих значениях: Силу сопротивления воздуха на каждой передаче
Рвi= kвFа, (7)
где kв - коэффициент обтекаемости автомобиля, Н×с2/м4; Fа - площадь лобового сопротивления автомобиля (площадь Миделя), м2;
Рв1 = 0,6 · 4,334 ·1,292= 4,34 Н Рв1 = 0,6 · 4,334 ·2,422= 15,27 Н Рв1 = 0,6 · 4,334 ·4,362= 49,47 Н Рв1 = 0,6 · 4,334 ·7,272= 137,41 Н Рв1 = 0,6 · 4,334 ·7,9962= 166,27 Н
Рв2 = 0,6 · 4,334 ·2,242= 13,05 Н Рв2 = 0,6 · 4,334 ·4,22= 45,87 Н Рв2 = 0,6 · 4,334 ·7,562= 148,62 Н Рв2 = 0,6 · 4,334 ·12,62= 412,84 Н Рв2 = 0,6 · 4,334 ·13,862= 499,54 Н
Рв3 = 0,6 · 4,334 ·3,792= 37,27 Н Рв3 = 0,6 · 4,334 ·7,12= 131,03 Н Рв3 = 0,6 · 4,334 ·12,782= 424,55 Н Рв3 = 0,6 · 4,334 ·21,32= 1179,31 Н Рв3 = 0,6 · 4,334 ·23,432= 1426,96 Н
Рв4 = 0,6 · 4,334 ·5,272= 72,24 Н Рв4 = 0,6 · 4,334 ·9,882= 253,96 Н Рв4 = 0,6 · 4,334 ·17,792= 822,82 Н Рв4 = 0,6 · 4,334 ·29,652= 2285,62 Н Рв4 = 0,6 · 4,334 ·32,612= 2765,6 Н
Рв5 = 0,6 · 4,334 ·6,122= 97,05 Н Рв5 = 0,6 · 4,334 ·11,452= 341,19 Н Рв5 = 0,6 · 4,334 ·20,622= 1105,46 Н Рв5 = 0,6 · 4,334 ·34,362= 3070,71 Н Рв5 = 0,6 · 4,334 ·37,82= 3715,56 Н
Силу сопротивления качению
Pf=Ga· f, (8) где Ga – вес автомобиля, Н;
f – коэффициент сопротивления качению, определяемый по формуле:
f = f0(1+A), (9)
где f0 - табличное значение коэффициента сопротивления качению; А= 7∙10-4 с2/м2 - постоянный коэффициент; vi – скорость автомобиля, м/с. f0 =0,02 – асфальтобетонное покрытие в удовлетворительном состоянии
f1 = 0,02(1+7 · 10-4 · 1,292) = 0,020018 f1 = 0,02(1+7 · 10-4 · 2,422) = 0,020034 f1 = 0,02(1+7 · 10-4 · 4,362) = 0,020061 f1 = 0,02(1+7 · 10-4 · 7,272) = 0,020102 f1 = 0,02(1+7 · 10-4 · 7,9962) =0,020112
f2 = 0,02(1+7 · 10-4 · 2,242) = 0,020031 f2 = 0,02(1+7 · 10-4 · 4,22) = 0,020059 f2 = 0,02(1+7 · 10-4 · 7,562) =0,020106 f2 = 0,02(1+7 · 10-4 · 12,62) =0,020176 f2 = 0,02(1+7 · 10-4 · 13,862) = 0,020194
f3 = 0,02(1+7 · 10-4 · 3,792) = 0,020053 f3 = 0,02(1+7 · 10-4 · 7,12) = 0,020099 f3 = 0,02(1+7 · 10-4 · 12,782) = 0,020179 f3 = 0,02(1+7 · 10-4 · 21,32) = 0,020298 f3 = 0,02(1+7 · 10-4 · 23,432) = 0,020328
f4 = 0,02(1+7 · 10-4 ·5,27 2) = 0,020074 f4 = 0,02(1+7 · 10-4 · 9,882) = 0,020138 f4 = 0,02(1+7 · 10-4 · 17,792) = 0,020249 f4 = 0,02(1+7 · 10-4 · 29,652) = 0,020415 f4 = 0,02(1+7 · 10-4 · 32,612) = 0,020457
f5 = 0,02(1+7 · 10-4 · 6,122) = 0,020086 f5 = 0,02(1+7 · 10-4 · 11,452) = 0,02016 f5 = 0,02(1+7 · 10-4 · 20,622) = 0,020289 f5 = 0,02(1+7 · 10-4 · 34,362) = 0,020481 f5 = 0,02(1+7 · 10-4 · 37,82) = 0,020529
Ga= 2160кг = 21182,4 Н
Pf1= 21182,4 · 0,020018 =424,03Н Pf1= 21182,4 · 0,020034 =424,37Н Pf1= 21182,4 · 0,020061=424,94Н Pf1= 21182,4 · 0,020102 =425,8Н Pf1= 21182,4 · 0,020112=426,02Н
Pf2= 21182,4 · 0,020031 = 424,31Н Pf2= 21182,4 · 0,020059 = 424,89Н Pf2= 21182,4 · 0,020106= 425,89Н Pf2= 21182,4 · 0,020176 = 427,38Н Pf2= 21182,4 · 0,020194 = 427,76Н
Pf3= 21182,4 · 0,020053= 424,77Н Pf3= 21182,4 · 0,020099= 425,75Н Pf3= 21182,4 · 0,020179= 427,44Н Pf3= 21182,4 · 0,020298= 429,96Н Pf3= 21182,4 · 0,020328= 430,59Н
Pf4= 21182,4 · 0,020074= 425,21Н Pf4= 21182,4 · 0,020138= 426,58Н Pf4= 21182,4 · 0,020249= 428,92Н Pf4= 21182,4 · 0,020415= 432,44Н Pf4= 21182,4 · 0,020457= 433,32Н
Pf5= 21182,4 · 0,020086= 425,46Н Pf5= 21182,4 · 0,02016= 427,04Н Pf5= 21182,4 ·0,020289 = 429,76Н Pf5= 21182,4 · 0,020481= 433,84Н Pf5= 21182,4 · 0,020529= 434,86Н
Суммарную силу сопротивления движению автомобиля
Рс= Рв + Рf, (10)
Рс1 =4,34+424,03 = 428,37 Н Рс1 =15,27 + 424,37 = 439,63 Н Рс1 =49,47 + 424,94 = 474,41 Н Рс1 =137,41 + 425,8 = 563,21 Н Рс1 =426,02 + 426,02= 592,28 Н
Рс2= 13,08 + 424,31= 437,36 Н Рс2 =45,87 + 424,89 = 470,76 Н Рс2 =148,62 + 425,89 = 574,51 Н Рс2 =412,84 + 427,38 = 840,22 Н Рс2 =499,54 +427,76 = 927,29 Н
Рс3 = 37,27 + 424,77 = 462,04 Н Рс3 =131,03 + 425,75 = 556,79 Н Рс3 =424,55 + 427,44 = 851,99 Н Рс3 =1179,31 + 429,96 = 1609,27 Н Рс3 =1426,96 + 430,59 = 1857,56 Н
Рс4 = 72,24 + 425,21= 497,45 Н Рс4 =253,96 + 426,58 = 680,54 Н Рс4 =822,82 + 428,92 = 1251,75 Н Рс4 =2285,62 + 432,44 = 2718,06 Н Рс4 =2765,6 + 43332 = 3198,92 Н
Рс5 = 97,05 +425,46 = 522,51 Н Рс5 =341,19 + 427,05 = 768,24 Н Рс5 =1105,46 + 429,76 = 1535,22 Н Рс5 =3070,71 + 433,84 = 3504,55 Н Рс5 =3715,56 + 434,86 = 4150,42 Н
На основании расчетов построим график силового баланса.
Рис.1. График силового баланса
Рис.2. Внешняя скоростная характеристика двигателя
3. Расчет параметров торможения автомобиля
Остановочное время автомобиля определяется по следующей формуле
tо= tp+ tc + 0,5tH+ , (11)
где tp- время реакции водителя, с (tp=0,8); tc- время срабатывания тормозной системы, с (для автомобилей с гидравлическим приводом тормозов 0,2...0,3с, для автомобилей с пневматическим приводом тормозов 0,6...0,8с); tн - время нарастания замедления, с; kэ- коэффициент эффективности торможения; vо - скорость автомобиля непосредственно перед началом торможения, м/с; x - коэффициент сцепления колес автомобиля с поверхностью дороги; g-ускорение свободного падения, м/с2; Время нарастания замедления определяется по формуле
tH = , (12)
где G-вес автомобиля с данной нагрузкой, Н; b - расстояние от задней оси автомобиля до центра тяжести, м; hц - расстояние от центра тяжести автомобиля до поверхности дороги, м; L - база автомобиля, м; k1 - выбирается в зависимости от типа тормозной системы: для автомобилей с гидравлическим приводом тормозов k1=15...30 кН/с; для автомобилей с пневматическим приводом тормозов k1=25...100 кН/с; kэ - выбирается в зависимости от типа автомобиля и его весового состояния из табл.3. Расстояние от задней оси автомобиля до центра тяжести рассчитывается по формуле
b = L, (13)
где М1 - масса автомобиля, приходящаяся на переднюю ось, кг: М - масса всего автомобиля с данной нагрузкой, кг.
При расчетах принимаем:
Расчеты следует вести для автомобиля без нагрузки и с полной нагрузкой
b1 = = 1,5м, - без нагрузки; b2 = = 1,03м, - с нагрузкой.
tH1 = 0,8 = 0,58с – без нагрузки; tH2 = 0,8 = 0,75с – с нагрузкой.
tо1= 0,8+ 0,2 +0,5 · 0,58+ = 2,85с – без нагрузки; tо2= 0,8+ 0,2 +0,5 · 0,75+ = 4,25с – с нагрузкой.
3.1. Определение остановочного пути автомобиля с полной нагрузкой и без нагрузки Определение остановочного пути автомобиля производим по следующей формуле.
S0 = (tp+ tc+0,5tH)vo+, (14)
При расчетах использовать те же исходные данные, что и при определении остановочного времени автомобиля. S01= (0,8+ 0,2+ 0,5 · 0,58)11,11 + = 22,99 м/с – без нагрузки; S02= (0,8+ 0,2+0,5 · 0,75)11,11 + = 27,09 м/с – с нагрузкой.
3.2. Определение замедления автомобиля с полной нагрузкой на уклоне и на подъеме При торможении автомобиля на уклоне или на подъеме сила его инерции уравновешивается алгебраической суммой тормозной силы и силы сопротивления подъему. При движении на подъем эти силы складываются, а на уклоне – вычитаются.
Pтор±Pп = M · j3, (15) Отсюда j3 = , (16)
где Ртор - тормозная сила, Н; Рп - сила сопротивления подъему, Н; М - масса автомобиля, кг. Тормозная сила рассчитывается по следующей формуле
Pтор = G · ·, (17)
где а – угол подъема (уклона) дороги; G – вес автомобиля, Н; – коэффициент сцепления. Сила сопротивления подъему определяется по формуле
Pп = G· . (18)
Конечная формула для расчета замедления автомобиля на уклоне и подъеме будет иметь следующий вид
j3 = g, (19)
Замедление автомобиля необходимо определять при углах подъема (уклона) = 0,05 радиана = 2,86 градуса
Pтор = 34323,3 · 0,8·= 27184,05 Н Pп = 34323,3 · = 33980,07 H jзп= · 9,8 = 5,7 м/с2 – на подъеме; jзу= · 9,8 = 4,7 м/с2 – на уклоне.
3.3. Построение графика показателей тормозной динамики Для построения графика показателей тормозной динамики необходимо определить значения тормозного пути, времени торможения и замедления для автомобиля с полной нагрузкой и без нагрузки. Для этого используем следующие формулы
jз= , (20)
tо= tc + 0,5tH + , (21)
Sо= (tc + 0,5tH)vo+ . (22)
Расчет производится для диапазона скоростей движения автомобиля от 0 до 90 км/ч для легковых автомобилей и от 0 до 70 км/ч для грузовых автомобилей через каждые10 км/ч. Результаты расчета необходимо свести в табл.4.
jз = = 7,13 м/с2 – без нагрузки; jз= = 5,23 м/с2 – с нагрузкой. tо = 0,2 + 0,5 · 0,58 + =0,88c – без нагрузки tо = 0,2 + 0,5 · 0,75 + = 1,11c– с нагрузкой tо = 0,2 + 0,5 · 0,58 + =1,66c – без нагрузки tо = 0,2 + 0,5 · 0,75 + = 2,17c – с нагрузкой tо = 0,2 + 0,5 · 0,58 + =2,44c– без нагрузки tо = 0,2 + 0,5 · 0,75 + = 3,23c – с нагрузкой tо = 0,2 + 0,5 · 0,58 + =3,22c – без нагрузки tо = 0,2 + 0,5 · 0,75 + = 4,29c – с нагрузкой tо = 0,2 + 0,5 · 0,58 + =3,99c – без нагрузки tо = 0,2 + 0,5 · 0,75 + = 5,36c – с нагрузкой
Sо = (0,2 + 0,5 · 0,58)· 2,78 + = 1,9 м – без нагрузки; Sо = (0,2 + 0,5 · 0,75)· 2,78 + =2,34 м – с нагрузкой; Sо = (0,2 + 0,5 · 0,58)· 8,33 + = 8,95 м – без нагрузки; Sо = (0,2 + 0,5 · 0,75)· 8,33 + =11,43 м – с нагрузкой; Sо = (0,2 + 0,5 · 0,58)· 13,89 + = 20,34 м – без нагрузки; Sо = (0,2 + 0,5 · 0,75)· 13,89 + =26,45 м – с нагрузкой; Sо = (0,2 + 0,5 · 0,58)· 19,44 + = 36,03м – без нагрузки Sо = (0,2 + 0,5 · 0,75)· 19,44 + =47,33 м – с нагрузкой Sо = (0,2 + 0,5 · 0,58)· 25 + = 56,1 м – без нагрузки Sо = (0,2 + 0,5 · 0,75)· 25 + =74,17 м – с нагрузкой Таблица 4
Показатели тормозной динамики автомобиля
Критическая скорость по опрокидыванию (опр) определяется по формуле
опр= , (23)
где R - радиус поворота, м; В - передняя колея автомобиля, м; hц- высота центра тяжести автомобиля, м. Расчет следует вести для полностью груженого и порожнего автомобиля при радиусе поворота R= 50 м.
опр= = 26,35м/с – без нагрузки; опр= = 24,39м/с – с нагрузкой.
Критическая скорость по заносу (зан) определяется по формуле
зан= , (24)
где y - коэффициент поперечного сцепления колес автомобиля с поверхностью дороги. Расчет необходимо вести при радиусе поворота R = 150 м, y = 0,6 и y = 0,2.
зан= = 17,15м/с – без нагрузки; зан= = 29,7м/с – с нагрузкой.
При движении автомобиля на повороте на него действует поперечная составляющая центробежной силы и сила, действующая на переднюю часть автомобиля, которая вызвана поворотом управляемых колес. Суммарная сила, действующая на автомобиль, будет равна
Рсум= + = , (25)
где у.к- угловая скорость поворота управляемых колес. Расчет произведем при условии, что управляемые колеса поворачиваются с постоянной угловой скоростью. Угол поворота управляемых колес: = у.к·t.
Предельное значение суммарной силы, при которой автомобиль на повороте будет двигаться без бокового скольжения, не должно превышать силы поперечного сцепления колес с дорогой
Pсум≤ G· . (26)
Тогда подставив в исходную формулу значение Рсум, и преобразовав ее, получим выражение для расчета времени
t = . (27)
Расчет следует вести для автомобиля с полной нагрузкой и без нагрузки при следующих исходных данных: = 0,6 и y = 0,2; v = 60 км/ч = 16,67 м/с; у.к= 0,1 рад/с = 0,016 с-1. Рсум≤ 21182,4 · 0,2 Рсум≤ 4236,5 Н – без нагрузки Рсум≤ 34323,3 · 0,6 Рсум≤ 20593,98 Н – с нагрузкой
t = = 1,27с – без нагрузки; t = = 3,83с – с нагрузкой.
= 0,016 · 1,27 = 0,02 – без нагрузки; = 0,016 · 3,83 = 0,06 – с нагрузкой.
Рсум= (16,67 · 0,02 + 1,5 · 0,016) = 4395,4 Н – без нагрузки; Рсум= (16,67 · 0,06 + 1,03 · 0,016) = 20440,9 Н – без нагрузки.
Критический угол косогора по опрокидыванию автомобиля, рад, (βопр) определяется по формуле
βопр= . (28)
Расчет производить для автомобиля с полной нагрузкой и без нагрузки.
βопр= = = 0,95 рад – без нагрузки; βопр= = = 0,877 рад – с нагрузкой.
Критический угол косогора, рад, по условию бокового скольжения определяется по формуле
Βск= . (29)
Расчет произведем для значений коэффициента сцепления колес автомобиля с поверхностью дороги = 0,6 и = 0,2. Βск= 0,198 рад Βск= = 0,541 рад
Для определения критической скорости автомобиля по условиям управляемости (упр) используем формулу
упр= , (30)
где - угол поворота управляемых колес автомобиля, рад, определяется из выражения
= , (31)
Расчет необходимо вести для = 0,2, R = 125 м, = 0,02.
= = 0,0232 = 0,023 рад упр= = = = = 6,92м/с
Динамический коридор автомобиля, м, при прямолинейном движении рассчитывается по следующей эмпирической формуле
Вк= 0,054 + Ва + 0,3, (32)
где Ва - габаритная ширина автомобиля, м. Динамический коридор определяется для диапазона скоростей движения автомобиля от 30 до 90 км/ч для легковых автомобилей и от 30 до 70 км/ч для грузовых автомобилей через 10 км/ч. Результаты расчета сводятся в табл. 5. Вк1= 0,054 · 8,33 + 1,97 + 0,3 = 2,72 м Вк2= 0,054 · 11,11 + 1,97 + 0,3 = 2,87 м Вк3 = 0,054 · 13,89 + 1,97 + 0,3 = 3,02 м Вк4= 0,054 · 16,67 + 1,97 + 0,3 = 3,17 м Вк5 = 0,054 · 19,44 + 1,97 + 0,3 = 3,32 м Вк6= 0,054 · 22,22 + 1,97 + 0,3 = 3,47 м Вк7= 0,054 · 25 + 1,97 + 0,3 = 3,62 м
Динамический коридор одиночного автомобиля при движении на повороте определяется по следующей зависимости
Вк= Rн - + Bа , (33)
где Rн- наружный габаритный радиус поворота автомобиля, м; С - передний свес автомобиля, м. Расчет ведем для Rн = 50 м. Вк= 50 - + 1,97 = 2,12 м
Рис.3. Схема маневрирования автомобиля
Как видно из рис. 3, расстояние от передней части автомобиля до препятствия будет равно S= BD - (L+ С). (34)
Из прямоугольного треугольника OBD находим
BD= . (35)
Так как AO = BO =Rн, а AD обозначим как h, то можно записать: OD=AO-AD=Rн - h. h = AD найдем как Y + Δ, где Y – ширина препятствия.можно определить как разность между шириной динамического коридора автомобиля на повороте и его габаритной шириной
= Rн - . (36)
Тогда выражение для определения ВD будет иметь следующий вид
BD= . (37)
С учетом изложенного, расстояние до препятствия, м будет равно
S = – (L + C). (38)
В общем случае для того, чтобы водитель мог осуществить маневр отворота, необходимо, чтобы расстояние до препятствия было следующим
S = · + - (L + C) + , (39)
где tр- время реакции водителя, с; t1 - время срабатывания рулевого привода, с; t - время вывода автомобиля на траекторию постоянного радиуса R, с; 1 - интервал безопасности между левым краем переднего бампера автомобиля и препятствием, м. Время реакции водителя принимаем 0,8 с. Время срабатывания рулевого привода в зависимости от типа автомобиля:
Время вывода автомобиля на траекторию постоянного радиуса R определяется из выражения
t = , (40)
где – угол поворота управляемых колес автомобиля, обеспечивающий движение по траектории постоянного радиуса R, определяется по формуле (31). Из схемы маневрирования автомобиля R=Rн – – 0,5Bа. Расчет производится при следующих исходных данных:
= 70 - = 0,1 h = AD = 6 + 0,1 = 6,1 м BD = = 28,6м
S = – (2,9 + 1,03) = 24,7м R = 70 – 0,1 – 0,5 · 1,97 = 68,9 м = rct𝘨 = rct𝘨 0,042 = 0,042 рад = =0,42 с S = (0,8 + 0,3 + 0,42) · 16,67 + – (2,9 + 1,03) + 0,5 = 49,5 м
Обгон – это сложный и опасный маневр, связанный с изменением направления движения ТС. При выполнении обгона можно выделить три фазы: отклонение обгоняющего автомобиля влево и выезд на соседнюю полосу движения; движение слева от обгоняющего автомобиля и впереди него; возвращение обгоняющего автомобиля на свою полосу впереди обгоняемого автомобиля. Для простоты расчетов время, затраченное на поперечное смещение обгоняющего автомобиля и переход его с одной полосы движения на другую, не учитывают, так как это время невелико по сравнению с общим временем обгона. Не учитывают и увеличение пути автомобиля, вызванное этим смещением. В зависимости от условий движения на дороге, обгон может совершаться либо с постоянной, либо с возрастающей скоростью.
Путь обгона вычисляется по формуле:
Sоб1= D1 + D2 + S2+ L1 + L2 (41)
или
Sоб1 = а1 · tоб1, (42)
где Sоб1 - расстояние, необходимое для безопасного обгона (путь обгона) с постоянной скоростью, м; D1 и D2 – дистанции безопасности между обгоняющим и обгоняемым автомобилями в начале и конце обгона, м; L1 и L2 – габаритные длины обгоняющего и обгоняемого автомобилей, м; S2 – путь обгоняемого автомобиля, м; a1 – скорость обгоняющего автомобиля, м/с; tоб1 – время обгона с постоянной скоростью, с. Путь обгоняемого автомобиля вычисляется по формуле
S2 = а2tоб = , (43)
где а2 – скорость обгоняемого автомобиля, м/с. Отсюда следует
Sоб1 = , (44)
а время обгона можно определить как
tоб1 = = . (45) Первая дистанция безопасности может быть представлена в виде функции скорости обгоняющего автомобиля
D1= + 4,0, (46)
вторая – в виде функции скорости обгоняемого автомобиля
D2 = + 4,0, (47)
где aоб и bоб– эмпирические коэффициенты, зависящие от типа обгоняемого автомобиля. Значения эмпирических коэффициентов приведены в табл.6.
Вторая дистанция безопасности короче первой, так как водитель обгоняющего автомобиля стремится быстрее возвратиться на свою полосу движения и иногда «срезает угол». Кроме того, скорость va1 обгоняющего автомобиля больше скорости va2 обгоняемого, поэтому, если в момент завершения обгона дистанция между автомобилями и окажется короче допустимой, то она очень быстро увеличится.
Рис. 4. Схема обгона при равномерном движении автомобиля
Движение обоих автомобилей считаем равномерным (рис. 4), и соответствующие зависимости S=S(t) представляют собой прямые линии 1 и 2. В начале обгона расстояние между передними частями обгоняющего и обгоняемого автомобилей равно D1+ L2. Точка A пересечения прямых 1 и 2 характеризует момент обгона, в который оба автомобиля поравнялись (время tA), после чего обгоняющий автомобиль начинает выходить вперед. Чтобы определить минимально необходимые время и путь обгона, нужно найти на графике такие две точки В и С на линиях 1 и 2, расстояние между которыми по горизонтали было бы равно сумме D1+ L2. Тогда абсцисса точки В определит путь обгона, а ордината – время обгона. Определяем минимальное расстояние Sсв1, которое должно быть свободным перед обгоняющим автомобилем в начале обгона
Sсв = Sоб1, (48)
где а3 - скорость встречного автомобиля, м/с. Скорость встречного автомобиля принимаем
= (0,1…0,2). (49)
Пусть обгоняемый автомобиль ПАЗ 3205, его габаритная длина L1 = 6925 мм =6,9 м. А обгоняющий автомобиль ГАЗ 322132 и его длина см. табл. 1. L2 = 5500 мм = 5,5 м. = 50 км/ч = 13,89 м/с, а = 70 км/ч = 19,44 м/с.
D1 = 0,53 · + 4,0 = 204,3 м D2 = 0,48 · 13,892 + 4,0 = 96,60 м
Sоб1 = · 19,44 = · 19,44 = 1097,4 м.
tоб1= = 56,45 м S2 = 13,89 · 56,45 = 784,1 м. = 1,1 19,44 = 21,4 м. Sсв= 1097,4 = 2305,4 м.
При расчете пути и времени обгона обгоняющего автомобиля ускорение принимают близким к максимально возможному для данных дорожных условий. Путь обгона определяется по формуле
Sоб1 = tоб1 + , (50)
где jз – замедление ТС, м/c2.
Согласно (41) при отсутствии встречного автомобиля путь обгона определяется следующим образом
Sоб1 = D1 + D2 + S2 + L1 + L2 + а2 + tоб1 (51)
Следовательно, формула по вычислению времени обгона будет иметь вид
tоб1 = (52)
tоб1= = 9,4 с. – без нагрузки; tоб1= = 10,9 с. – с нагрузкой. Sоб1 = 204,3 + 96,6 + 784,1 + 6,9 + 5,5 + 13,89 + 9,4 = 1120,7 м. – без нагрузки; Sоб1 = 204,3 + 96,6 + 784,1 + 6,9 + 5,5 + 13,89 + 10,9 = 1122,2 м. – с нагрузкой. Sоб1 = 13,89 · 9,4 + = 445,6 м. – без нагрузки; Sоб1 = 13,89 · 10,9 + = 462,1 м. – с нагрузкой.
Для обеспечения безопасности движения большое значение имеет правильная регулировка фар автомобиля, которая может проводиться с помощью специального экрана, представленного на рис. 5.
Рис. 5. Разметка экрана для регулировки фар: l – расстояние между центрами фар, м; h – высота центра фар над уровнем дороги, м; е – смещение светового пучка фар, м
Для определения параметров регулирования фар ближнего света воспользуемся схемой, представленной на рис. 6.
Рис. 6. Схема параметров регулирования фар ближнего света
На схеме приняты следующие обозначения:
В соответствии со схемой из подобия прямоугольных треугольников ОАВ и ОСК можно записать
= . (53)
Отсюда следует, что дальность видимости, м, в свете фар ближнего света будет равна
Sв= Sв1. (54)
Sв1= 5м. = 30o= 0,52рад. e = Sв1 · t𝘨 = 5 ·t𝘨30 = 5 · 0,01 = 0,05 м. h = 846 мм = 0,846 м == 100
Sв = 5 · = 84,6м = = 100
Расстояние видимости пешехода в свете фар ближнего света определим из подобия прямоугольных треугольников OLC и OID
= . (55)
Отсюда следует, что дальность видимости пешехода равна
Sвп = Sв. (56)
В темное время суток водитель может предотвратить наезд на пешехода, если дальность видимости в свете фар будет больше, чем остановочный путь автомобиля (14). Если в эту формулу подставить Sвп вместо Sвп то ее можно записать в следующем виде + (tp +tc + 0,5tн)–Sвп = 0 . (57)
Решив полученное уравнение, определяем максимальную скорость автомобиля по условиям видимости пешехода.
Sвп = 84,6 · = 64,6 м. Sвп= 64,6 м. Sо = 22,99 м. без нагрузки Sо = 27,09 м. с полной нагрузкой SвпSо => наезда на пешехода не будет.
Пусть = , а b = (tp + tc + 0,5tн) из этого = = 0,096 – с полной нагрузкой; =(0,8+ 0,2+0,5 · 0,75) = 1,375 – с полной нагрузкой; =Sвп = 64,6 С учетом принятых обозначений получаем: V2 + bV – c = 0 Vmax = = = 19,8 м/с
ВЫВОДЫ В данной работе я исследовала автомобиль ГАЗ 322132. ГАЗ-322132 — это автобус со сдвижной дверью. Сделан на базе микроавтобуса 32213, производится с 1996 года по 2010г. ГАЗ-322132, в отличие от базовой модели, имеет дополнительные усилители и иную планировку салона. С 2005 года эту модель начинают окрашивать в специальный цвет – «золотой апельсин». В этом же году инженеры Горьковского завода модернизировали отопительную систему салона, а также антиблокировочную систему тормозов. Автомобиль ГАЗ-322132 относится к классу Н1 (М1), разрешенная максимальная масса которого не превышает 3500 кг. Для управления этим микроавтобусом требуются права с категорией «Д». Существует три модификации ГАЗ-322132: - 322132-404 - модель рассчитана на 13 пассажирских мест, оборудована силовым агрегатом ЗМЗ-40524, предусмотрена антиблокировочная система; - 322132-408 - автомобиль на 13 мест, тот же мотор и антиблокировочная система, но уже предусмотрен гидроусилитель рулевого управления; - 322132-531 - модель оборудована дизельным двигателем ГАЗ-5902, АБС и гидроусилителем руля.
Рис. 7. ГАЗ-322132
«ГАЗель» ГАЗ-322132 имеет зависимую конструкцию подвески с продольными рессорами и телескопическими амортизаторами спереди и сзади. Кроме того, задняя подвеска дополнительно комплектуется стабилизатором поперечной устойчивости. Колесная формула микроавтобуса – 4х2 с приводом только на заднюю ось. Тормозная система «маршрутки» ГАЗ-322132 имеет два независимых контура и гидравлический привод управления с вакуумным усилителем. На колесах передней оси установлены дисковые тормозные механизмы, задние колеса получили стандартные барабанные тормоза. Рулевой механизм ГАЗ-322132 построен по принципу «винт – шариковая гайка» и дополняется гидроусилителем. Сейчас невозможно представить крупные и небольшие населенные пункты, в которых не было бы на дорогах этих микроавтобусов. И это как нельзя лучше характеризует автомобиль.
ГАЗ-322132 может использоваться в качестве экскурсионного и туристического автобуса. Надежная звукоизоляция существенно снижает степень шума, тем самым обеспечивая комфортный проезд пассажирам. Сиденья возможно оборудовать подголовниками и подлокотниками. Микроавтобус способен дополнительно перевозить багаж массой до 300 килограмм.[8]
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК
|
||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
|