Лекция 7. Влияние дорожных и природно-климатических условий на эксплуатационные своства транспортных средств
План
7.1 Влияние дорожных условий на эксплуатационные свойства транспортных средств.
7.2 Транспортные условия эксплуатации.
7.3 Характеристика природно-климатических условий влияющих на эксплуатационные свойства транспортных средств.
7.1 Влияние дорожных условий на эксплуатационные свойства транспортных средств
Дорожные условия определяют режимы работы агрегатов автомобилей. Они характеризуются технической категорией дороги, видом и качеством дорожного покрытия и рельефом местности (расположением дороги по высоте над уровнем моря).
На все вновь строящиеся автомобильные дороги на территории Украины установлены специальные строительные нормы и правила. Это СНиП 2.05.02-85, введенные в действие с 1 января 1987 года.
Проезжая часть дороги, для движения автомобилей, имеет дорожную одежду, состоящую, как правило, из нескольких слоев покрытия (верхний – наиболее прочный слой). На основе положений СНиП 2.05.02-85 дорожная одежда должна отвечать определенным требованиям, предъявленным к автомобильной дороге как транспортному сооружению.
По виду и качеству верхних покрытий дороги делятся на пять групп, и обозначаются русской буквой «Д» с цифровым символом, соответствующим группе вида и качества покрытий:
Д1-капитальные цементобетонные монолитные, железобетонные или армобетонные сборные, асфальтобетонные, мостовые из брусчатки и мозаики на бетонном основании;
Д2-из битумоминеральных смесей (асфальт), в том числе со щебнем и гравием, из холодного асфальтобетона;
Д3–из щебеня, гравия и песка, обработанных вяжущими добавками, из дегтебетона;
Д4–из булыжника, колотого камня, малопрочных каменных материалов, в том числе обработанных вяжущими добавками;
Д5-естественные грунтовые дороги, деревянные настилы.
Покрытия группы Д1 используется для дорог I-III категорий; Д2-II-IV категорий; Д3-III-IV категорий; Д4-IV-V категорий; Д5-V категории.
Типы рельефов местности, где расположена автомобильная дорога, определяются высотой над уровнем моря и условно обозначаются русской буквой «Р» с цифровым символом, соответствующим рельефу местности:
Р1 – равнинный (до 200 м);
Р2 – слабо холмистый (от 200 до 300 м);
Р3 – холмистый (от 300 до 1000 м);
Р4 – гористый (от 1000 до 2000 м);
Р5 – горный (более 2000 м).
Основным количественным показателем дорожных условий является коэффициент сопротивления качению f. Он характеризует энергетические затраты на перемещение автомобиля по дороге.
Для горизонтального участка дороги значение коэффициента сопротивления качению вычисляется из формулы:
Pк = f*G, (7.1)
где Pк – сила сопротивления качению в кг;
G – вес автомобиля в кг;
f – коэффициент сопротивления качению, который учитывает действие сил деформации шин и грунта, а также трение между ними в различных дорожных условиях, Н.
Коэффициент f является стабильной величиной для конкретной дороги, т.е. он очень незначительно зависит от типов и особенностей автомобилей при условии обеспечения номинального давления воздуха в шинах, рекомендуемого заводом-изготовителем автомобиля
В настоящее время отсутствуют теоретические методы расчета коэффициента сопротивления качению для различных дорог без экспериментальных исследований, хотя предпринимаются попытки его определения на основе характеристик вертикальной деформируемости грунта под действием нагрузок.
В инженерной практике величину коэффициента f определяют следующими методами:
1. Метод буксировки. При этом экспериментальный автомобиль буксируется через буксировочное устройство, оборудованное динамометрическим устройством. При равномерном прямолинейном движении сила тяги по показаниям динамометра равна силе сопротивления качению Pf. Для повышения точности эксперимента с автомобиля снимают карданный вал. От потерь в колесных узлах избавиться все же невозможно. Несмотря на это, данный метод определения величины коэффициента f является самым практичным и точным (рис.7.1).
2. Метод свободного выбега. При эксперименте автомобиль разгоняется до определенной скорости и включается нейтральная передача коробки перемены передач (КПП). По начальной скорости и времени до полной остановки автомобиля на основании второго закона Ньютона определяется усредненная сила сопротивления качению Pf и далее величина коэффициента f с известным весом автомобиля. Ошибка эксперимента при этом больше, чем в предыдущем методе, так как искусственно избавиться от потерь в трансмиссии невозможно.
3. Метод моделирования качения на беговых барабанах. Используется чисто в научных целях. Моделирование конкретного дорожного покрытия при этом весьма проблематично.
1 – буксирующий автомобиль; 2 – тяговое устройство с динамометром; 3 – буксируемый автомобиль; 4 – дорожное покрытие.
Рисунок 7.1 – Определение коэффициента f
методом буксировки