hц=0,25*4900= 1225 мм.
2.3 Определение возможности движения автомобиля
При анализе возможности движения автомобиля строят динамический
паспорт автомобиля. Для этого к динамической характеристике достраивают номограмму нагрузок и график контроля буксирования. При этом заданными являются:
1. Уклон (подъем) дороги i (для определения коэффициента суммарного дорожного сопротивления ?);
2. Тип и состояние дороги (для определения коэффициента сцепления шин с дорогой цх).
С учетом найденных значений по динамическому паспорт определяют передачу в КП и максимальную скорость, с которой порожний и полностью груженный автомобиль может (или не может) двигаться на подъем при полной подаче топлива для двух вариантов:
1. Дорога - мокрое асфальтобетонное шоссе; подъем 10%(i=0,l);
2. Дорога - снежный накат: подъем 10%(i=0,l).
• Коэффициент суммарного дорожного сопротивления. ? = f * cosб ± sinб;
где f - коэффициент сопротивления качению эластичных шин автомобиля; а- уклон (подъем) дороги в градусах ({+} - подъем, {-} - уклон).
В теории автомобиля принято измерять подъём (уклон) не в градусах, а в долях радиана (один радиан равен 57,3°). В дорожном строительстве изменение вертикального профиля дороги обозначают уклоном в процентах. Связь между этими параметрами для малых углов приведена в табл. 3.
Таблица 3 - Значения параметров вертикального профиля дороги
|
Параметр |
Значения параметра |
||||
|
?, град |
5 |
10 |
15 |
20 |
|
|
?, рад |
0,087 |
0,174 |
0,262 |
0.349 |
|
|
tg ? |
0,087 |
0,176 |
0,268 |
0,363 |
|
|
sin ? |
0,087 |
0,174 |
0,258 |
0,342 |
|
|
Уклон, % |
8,7 |
17,4 |
26,2 |
34,9 |
|
|
I |
0,087 |
0,174 |
0,262 |
0,349 |
На основании анализа приведённых данных можно сделать вывод, что для малых углов подъёма (уклона), свойственных большей части автомобильных дорог, значения tg? и sin? незначительно отличаются от угла b. Следовательно, можно записать:
b--» tgb--» sinb--» I,
где i - уклон дороги в долях радиана.
Уклон в процентах в дорожном строительстве получают умножением значения i на 100 %. Например, уклон в 16 % соответствует углу ? = 0,16 рад (i = 0,16) или
a--= arctg b = arcsin b = 9,15°.
Связь между углами a и b (i) может быть выражена зависимостью a = 57,Зb Принимая для малых углов уклона дороги cosб l, коэффициент
суммарного дорожного сопротивления рассчитывают по формуле:
ш=f±sinб=f±tg(tgв)=f±i.
На коэффициент сопротивления качению оказывают влияние различные факторы: тип и конструкция шин, ее техническое состояние, вертикальная нагрузка и горизонтальная реакция, тип и состояние дорожного покрытия, давление воздуха в шине и т.д. Считая техническое состояние хорошим, а давление воздуха соответствующим норме, при анализе тягово- скоростных свойств автомобиля учитывают влияние скорости движения на коэффициент сопротивления качению по формуле:
f=fo(l+Va2/l500). (17)
где Va - скорость движения автомобиля, м/с;
fo - коэффициент сопротивления качения при малых скоростях; Va=110 км/ч=30,5 м/с;
Для дороги с асфальто- и цементобетонным покрытием при fo=0,01:
f=0,01*(1+(30,5)2/1500)=0,016; (18)
?=0,016*0,98+0,1=0,116; (19)
Для дороги укатанной снегом приfo=0,04:
f=0,04*(1+(30,5)2/1500)=0,065; (20)
?=0,065*0,98+0,1=0,164. (21)
Значения коэффициентов сопротивления качению шин для различных типов дорог приведены в табл. 4.
Таблица 4 - Коэффициенты сопротивления качения
|
Тип и состояние дороги |
Значение коэффициента f0 |
|
|
С асфальто- и цементо-бетонным покрытием: в отличном состоянии в удовлетворительном состоянии |
0,007ч0,015 0,015ч0,02 |
|
|
Булыжная мостовая |
0,025ч0,030 |
|
|
С гравийным покрытием |
0,02ч0,025 |
|
|
Грунтовая дорога: сухая укатанная после дождя |
0,025ч0,030 0,050ч0,15 |
|
|
Песок: сухой сырой |
0,10ч0,30 0,06ч0,15 |
|
|
Укатанный снег |
0,03ч0,05 |
|
|
Рыхлый снег |
0,10ч0,30 |
|
|
Обледенелая дорога, лед |
0,015ч0,03 |
При выполнении работы могут быть заданы уклон дороги, тип и состояние дорожного покрытия либо категория дороги. Для дорог различных категорий значения коэффициентов сопротивления качению при малых скоростях (f0), уклонов (i) и коэффициентов суммарного дорожного сопротивления (y) могут быть взяты из табл. 3.
Коэффициент сцепления шин с дорогой
При определении условий движения автомобиля в тяговом режиме необходимо найти максимальное значение горизонтальной реакции Rx max, которая будет равна силе сцепления колеса с дорогой Рсц. Отношение силы сцепления к вертикальной реакции, действующей на колесо, называется продольным коэффициентом сцепления шин с дорогой и обозначается ?x .
При увеличении тягового момента на колесе наблюдается деформация шины и частичное проскальзывание в пятне контакта шины с дорогой. Это явление оценивается коэффициентом буксования, который определяется формулой:
где VТ и VД - теоретическая и действительная скорость движения автомобиля, м/с.
Эти скорости определяются:
VТ = wк rк0 и VД = wк rк ,
где wк - угловая частота вращения колеса, rк0 - радиус качения колеса в свободном режиме движения, м; rк - кинематический радиус колеса в тяговом режиме, м.
Следовательно,
d--= (1 - rK rK 0)100%
С учетом неравенства rк0 и rк (кроме свободного режима движения) коэффициент буксования изменяется от 0 до 100 %.
При увеличении коэффициента буксования шины коэффициент сцепления jx возрастает, достигая максимума при d = 20ч25 %. При дальнейшем увеличении коэффициента буксования коэффициент сцепления уменьшается. При полном буксовании ведущих колёс (d =100 %) значение jx может быть на 10ч15 % меньше максимального. Коэффициент jx определяется опытным путём. В табл. 5 приведены средние значения коэффициентов продольного сцепления при оптимальном и 100 %-ном скольжениях.
Большое влияние на коэффициент jx оказывает рисунок протектора. Протектор шин легковых автомобилей имеет мелкий рисунок, обеспечивающий хорошее сцепление с твёрдым покрытием. У шин грузовых автомобилей рисунок протектора крупный, с широкими и глубокими впадинами. Такие шины врезаются в грунт, улучшая проходимость автомобиля. При эксплуатации шины выступы истираются и уменьшается коэффициент сцепления, причём на дорогах с недостаточной шероховатостью он может снизиться до 0,2ч0,25. Недостаточная величина коэффициента сцепления является причиной многих дорожно-транспортных происшествий.
Таблица 5 - Значения коэффициентов сцепления шин с дорогой цx
|
Сухой асфальт и бетон |
0,8ч0,9 |
0,7ч0,8 |
|
|
Мокрый асфальт |
0,5ч0,7 |
0,45ч0,6 |
|
|
Мокрый бетон |
0,75ч0,8 |
0,65ч0,7 |
|
|
Гравий |
0,55ч0,65 |
0,5ч0,55 |
|
|
Грунтовая дорога: сухая мокрая |
0,65ч0,7 0,5ч0,55 |
0,6ч0,65 0,4ч0,5 |
|
|
Уплотненный снег |
0,15ч0,2 |
0,15 |
|
|
Лед |
0,1 |
0,07 |
Для обеспечения безопасности движения его величина не должна быть менее 0,4. Поэтому правилами дорожного движения предусмотрено запрещение эксплуатации автотранспорта при уменьшении остаточной глубины рисунка протектора ниже определённых норм: грузовых автомобилей - 1,0 мм; автобусов - 2,0 мм; легковых автомобилей - 1,6 мм.
По результатам анализа необходимо сделать выводы о том, что нужно сделать для обеспечения возможности движения автомобиля в заданных условиях
3. АНАЛИЗ ТОРМОЗНЫХ СВОЙСТВ АВТОМОБИЛЯ
Тормозная система обеспечивает служебное и экстренное (аварийное) торможение основной (рабочей) тормозной системой и непосредственным образом влияет на безопасность дорожного движения. Оценочные показатели тормозных свойств регламентированы для различных категорий автомобилей требованиями Технический регламент о безопасности колесных транспортных средств от 10 сентября 2009 г. N 720 г. Москва. Основными показателями тормозных свойств являются установившееся замедление jуст и путь торможения Sm. Установившееся замедление определяется выражением:
jуст=(цx*cosб+f±i)*g; (22)
где g- ускорение свободного падения; g=9,8 м/с2;
В случае экстренного торможения максимальное замедление может быть определено по упрошенной зависимости:
|
jуст max= цx*g; при цx=0,4: |
(23 ) |
|
|
jуст max=0,4*9,8=3,92; |
(24) |
|
|
при цx=0,8: jуст max=0,8*9,8=7,84; |
(25) |
Значение тормозного пути рассчитывают по формуле:
SТ=A*V0+ V 2/26jуст; (26)
где V0 - начальная скорость торможения, км/ч;
А - коэффициент, характеризующий время срабатывания тормозных механизмов;
цх=0,4 А=0,08
V0=20(км/ч): SТ=0,08*20+202/26*3,92=5,52 M; V0=40(км/ч): SТ=0,08*40+402/26*3,92=18,9 м; V0=60(км/ч): SТ =0,08*60+602/26*3,92=40,12 м; V0=80(км/ч): SТ=0,08*80+802/26*3,92=69,19 м; V0=l00(км/ч): SТ=0,08*100+1002/26*3,92=106,12 м; цх =0,8 А=0,08:
V0=20(км/ч): SТ=0,08*20+202/26*7,84=3,56 м; V0=40(км/ч): SТ=0,08*40+402/26*7,84=11,05 м; V0=60(км/ч): SТ=0,08*60+602/26*7,84=22,46 м; V0=80(км/ч): SТ=0,08*80+802/26*7,84=37,8 м; V0=l00(км/ч): SТ=0,08*100+1002/26*7,84= 57,06 м.
Таблица 6 - Значения тормозного пути автомобиля
|
Коэффициент сцепления |
Начальная скорость торможения, км/ч |
|||||
|
20 |
40 |
60 |
80 |
100 |
||
|
цx=0,4 |
5,52 |
18,90 |
40,12 |
69,19 |
106,12 |
|
|
цx=0.8 |
3,56 |
11,05 |
22,46 |
37,80 |
57,06 |
Рисунок 2 - Графики зависимости ST= f(V0)
4. УСТОЙЧИВОСТЬ АВТОМОБИЛЯ
Оценочными показателями поперечной устойчивости автомобиля являются:
- угол поперечного уклона дороги в при котором автомобиль опрокинуться при прямолинейном движении. Этот угол находят из уравнения статистического равновесия автомобиля:
в=arctgB/2hц; (27)
где В - колея передних колес, м.
Отношение B/2hu- называют коэффициентом поперечной устойчивости автомобиля:
м=B/2hu; (28)
м=1,624/2*0,595=1,36;
в=arctg(1,36)=53,7; (29)
- критическая скорость движения автомобиля по опрокидыванию, которая определяется по формуле:
V= 3,6;
где R- радиус кривизны полотна дороги в плане, м;
R=40: Vоп= 3,6v9,8*40*1,624/(0,595Ч2) = 83,16 км/ч; R=60: Vоп= 3,6v9,8*60*1,624/(0,595Ч2) = 101,88 км/ч; R=80: Vоп= 3,6v9,8*80*1,624/(0,595Ч2) = 117,72 км/ч; R= 100: Vоп=3,6v9,8*100*1,624/(0,595Ч2) = 131,4 км/ч;
Таблица 7 - Значения критической скорости автомобиля по опрокидыванию
|
R, M |
40 |
60 |
80 |
100 |
|
|
Vоп, КМ/Ч |
83,16 |
101,88 |
117,72 |
131,4 |
Критическую скорость автомобиля но заносу определяют при двух значениях коэффициента сцепления цх=0,4 и цх=0,8 различных значениях радиуса поворота по формуле:
Таблица 8- Значения критической скорости по заносу
|
R, м |
40 |
60 |
80 |
100 |
|
|
цх=0,4 |
45,08 |
55,21 |
63,75 |
71,28 |
|
|
цх=0,8 |
63,75 |
78,1 |
90,16 |
100,8 |