1299

На дорогах I—III категорий выемки глубиной до 1 м реко­ мендуется устраивать обтекаемого поперечного профиля, обеспе­ чивающего незаносимость снегом. Они бывают двух типов: рас- ■крытые с пологим внешним откосом и разделанные под насыпь — настолько уширенные, что проезжая часть воспринимается как бы построенной на насыпи.

В местностях с интенсивными метелями и снегопадами выемки глубиной до 5 м целесообразно устраивать с откосами 1:1,5 —

Рис. 2.12. Поперечные профили земляного полотна в выемках:

32

1 : 2 с дополнительными полками шириной не менее 4 м для размещения приносимого и счищаемого с дороги снега.

При большей глубине для откосов выемок, устраиваемых в пес­ чаных и однородных глинистых грунтах плотной консистенции, принимают заложение 1 1,5, а в крупнообломочных — до 1: 1. Для улучшения обтекаемости внешние кромки откосов округляют.

выемки заложение откосов принимают от 1 :0,5 до 1: 1,5. При этом необходимо учитывать наклон залегания слоев, устойчивость гор­ ных пород против выветривания и экспозицию откосов выемок. Часто бывает, что породы (например, сланцевые и меловые), кажущиеся во время разработки вполне устойчивыми, после об­ нажения подвергаются интенсивному распаду и выветриванию.

Чтобы осыпающийся материал не засорял дорожную канаву,

ввыемках глубиной более 2 м между подошвой откоса и наруж­ ной бровкой канавы устраивают полку шириной 1—2 м, которую

впроцессе содержания дороги периодически очищают.

Лёссовые грунты в условиях засушливого климата Средне­ азиатских союзных республик в связи с особенностями их струк­ туры (тонкие вертикальные канальцы, стенки которых скреплены известковым веществом) могут стоять в сухих местах вертикаль­ ной стенкой. Поэтому выемки в лёссах устраивают с откосами ближе чем Я + 5 м от бровки (где Я — высота откоса выемки, м). 1:0,1—1:0,5. Однако такой поперечный профиль неприменим в лёссовидных суглинках и в лёссах в районах с более влажным

идождливым климатом, где необходимо придавать откосам выемок заложения от 1 :0,5 до 1 : 1,5.

Если выемкой прорезаются неоднородные по физическим свой­ ствам грунты, откосам можно придавать ломаное или ступенчатое очертание (рис. 2.12, г). Однако устройство таких откосов сложно

ипоэтому их допускают лишь в тех случаях, когда это дает воз­ можность существенно снизить стоимость земляных работ.

Если грунт из выемки непригоден для устройства насыпи или по соображениям баланса земляных работ его нецелесообразно транспортировать вдоль дороги в расположенные поблизости на­ сыпи, им уполаживают откосы земляного полотна в насыпях или

заполняют расположенные вблизи выемки пониженные участки местности. Только при невозможности использования грунта для указанных целей допускается укладка его на обрезе дороги па­ раллельно бровке выемки в валы — кавальеры, которым придают правильные геометрические очертания (рис. 2.13).

Высота кавальеров не должна превышать 3 м. Их отсыпают не ближе 3 м от внешней бровки откоса выемки. При слабых и переувлажненных глинистых грунтах, когда тяжесть кавальера может вызывать оползание откоса, кавальер располагают не ближе, чем Я + 5 м от бровки (где Я — высота откоса выемки, м).

Рис. 2.13. Схема расположения кавальеров:

В степях, где зимой бывают сильные метели, кавальеры отсыпают не ближе 20 м от выемки, чтобы образующиеся около них снего­ вые отложения не попадали в выемку.

Чтобы вода, выпадающая во время дождей или образующаяся при таянии снега, не стекала в выемку, между кавальером и от­ косом выемки отсыпают вал грунта треугольного сечения, назы­ ваемый банкетом. Высота банкета не превышает 0,6 м; подошва его откоса должна отстоять от бровки выемки не менее чем на 1 м. Поверхности банкета придается уклон 20—40%о в сторону от выемки. Между банкетом и кавальером отрывают забанкетную ка­ наву глубиной и шириной по дну не более 0,3 м.

Глава 3

ОСНОВЫ РАСЧЕТОВ ДВИЖЕНИЯ АВТОМОБИЛЕЙ ПО ДОРОГАМ

3.1. Движение автомобиля по дороге. Сопротивление движению автомобиля

Все элементы современной автомобильной дороги должны обес­ печивать возможность безопасного движения автомобилей с расчет­ ной скоростью. Чем выше интенсивность движения по дороге, тем большие взаимные помехи испытывают автомобили и скорость их движения снижается. Поэтому требования к отдельным элементам трассы дороги устанавливают из условия движения по дороге оди­ ночного автомобиля.

Движущийся автомобиль испытывает сложную систему переме­ щений— поступательное движение на прямых, вращение вокруг вертикальной оси при движении по закруглениям, колебания в про­

34

При движении по деформирующимся грунтовым поверхностям с образованием колеи существует более сложная зависимость меж­ ду коэффициентом сопротивления качению и нагрузкой на колесо:

Сопротивление качению зависит от ровности покрытия, скоро­ сти и эластичности шины. Однако при скоростях движения ниже 50 км/ч сопротивление качению возрастет настолько медленно, что коэффициент сопротивления качению можно считать практически постоянным и имеющим следующие значения:

При скоростях, близких к расчетным, для дорог с ровной, твер­ дой поверхностью можно принимать, что коэффициент сопротив­ ления качению при скорости v (6 0 С и < 150 км/ч) подчиняется за­ висимости

где fо — коэффициент сопротивления качению при скоростях до 60 км/ч.

Аэродинамическое сопротивление воздушной среды движению автомобиля вызывается: лобовым сопротивлением, которое обус­ ловлено разностью давления воздуха спереди и сзади движущегося автомобиля; трением воздуха о боковую поверхность автомобиля и сопротивлением, создаваемым выступающими частями автомо­ биля— крыльями, зеркалами, номерными знаками и др.; затратой мощности на завихрение воздушных струй за автомобилем, около колес и под кузовом; сопротивлением воздуха, проходящего через радиатор и подкапотное пространство.

В результате неравномерного обтекания и образования завих­ рений давление воздуха на поверхность движущегося автомобиля неравномерно. Имеются зоны повышенного давления и разреже­ ния (рис. 3.2).

36

Рис. 3.2. Распределение давления воздуха на автомобиль:

Суммарная сила сопротивления воздуха движению автомобиля

щая от формы тела, движущегося в воздухе, а также от гладкости его поверх­ ности); р — плотность воздуха, равная на уровне моря 0,125 Н с*/м4; о> — пло­ щадь проекции автомобиля на плоскость, перпендикулярную направлению его движения («лобовая площадь»), м2; v — скорость движения автомобиля относи­ тельно воздушной среды, км/ч; при попутном ветре v = v BBT— ив; при встречном ветре о= оавт+и*.

37

Произведение ср при тяговых расчетах автомобилей заменяю1

коэффициентом сопротивления воздуха Кв, определяемым экспери ментально (табл. 3.1).

Площадь лобовой проекции вычисляют по приближенным фор мулам:.для современных легковых автомобилей (0 = 0,8 ВН\ для ав тобусов и грузовых автомобилей с кузовом фургон о)= 0,9 ВН (гд В, Н — габаритные ширина и высота автомобилей).

Обычно тяговые расчеты ведут применительно к движению пр: спокойной безветренной погоде, принимая, что сила сопротивлени: воздуха приложена в центре тяжести автомобиля.

Сопротивление воздуха резко возрастает при увеличении ско рости движения. Поэтому при конструировании автомобилей уде ляется большое внимание снижению воздушного сопротивления пу тем повышения их обтекаемости.

Сопротивление движению на подъем с уклоном i создается в ре зультате необходимости дополнительных затрат энергии на пере мещение автомобиля по наклонной поверхности дороги на некотс рую высоту. Для перемещения автомобиля по участку подъема длт ной L на высоту Н нужна работа на преодоление силы тяжест F=GH. Пренебрегая разницей между фактической длиной наклеп ного участца дороги и его горизонтальной проекцией, несуществе* ной для допускаемых на автомобильных дорогах продольных yi лонов, можно выразить сопротивление движению на подъем н единицу пути:

Таким образом, коэффициент сопротивления движению г подъем, представляющий отношение Pi к весу автомобиля, раве значению продольного уклона, выраженному в десятичных дробя Сопротивление инерционных сил автомобиля, возникающее пр изменении его скорости, слагается из сил инерции поступательно] движения и инерционных моментов вращающихся частей автом' биля. При массе автомобиля m = Gfg и скорости автомобиля

(в м/с) инерционная сила поступательного движения

38

Наряду с инерцией поступательного движения при изменении скорости движения возникает инерция вращающихся частей авто­ мобиля (колес, маховиков, механизмов трансмиссии). Для ее уче­ та к инерции поступательного движения обычно вводят поправоч­ ный коэффициент учета вращающихся масс 6вр, который представ­ ляет собой отношение полной силы, необходимой для разгона всех поступательно движущихся вращающихся частей автомобиля, к си­ ле, необходимой только для разгона поступательно движущихся масс:

/пост

Поэтому выражение для инерционной силы автомобиля имеет вид

Чем больше передаточное число коробки передач, тем выше зна­ чение коэффициента 6вр. Для прямой передачи коэффициент колеб­ лется в пределах 1,03—1,07, при других передачах увеличивается примерно по зависимости

8вр — 1,04+ ni\,

где п — коэффициент, равный 0,03—0,05 для легковых автомобилей и 0,05— 0,07 для грузовых; iK— передаточное число коробки передач.

3.2. Динамические характеристики автомобиля

Механическая энергия, вырабатываемая двигателем автомоби­ ля, передается через трансмиссию автомобиля на его ведущие ко­ леса. Вращающий момент колеса Л4вр вызывает появление пары сил. Одна из них окружная сила Рк, приложенная к площадке кон­ такта шины с покрытием, передаваясь на покрытие, как бы стремит­ ся сдвинуть его верхний слой в сторону, противоположную движе­ нию, вторая сила — тяговое усилие Рр — передается через ве­ дущий мост и рессоры на раму автомобиля и вызывает его дви­ жение.

Тяговое усилие

Р р — М Вр/гк,

где гк= к г 0— радиус качения ведущих колес с учетом обжатия шины в зоне контакта с покрытием (рис. 3.3),

Коэффициент деформации шины Я на твердой поверхности сос­ тавляет 0,945—0,950 для пневматических шин высокого давления,

39

применяемых на грузовых автомобилях, и 0,930—0,935 для шин низкого давления/

Вращающий^момент на ведущих колесах Мвр (в Н-м) может быть определен как произведение момента двигателя Ме на пере­ даточные числа трансмиссии и механический коэффициент полез­ ного действия (рис. 3.4):

ной передачи; т] — механический коэффициент полезного действия трансмиссии автомобиля, учитывающий потери энергии на преодоление сопротивлений во всех механизмах от двигателя до ведущих колес. Примерные значения к. п. д. транс­ миссии составляют для двухосных грузовых автомобилей и автобусов 0,9, для

Учитывая, что вращающий момент, развиваемый двигателем,

Каждой частоте вращения коленчатого вала ле соответствует строго определенная скорость движения автомобиля, выражаемая:

в метрах в секунду (в м/с)

2ягкпе

(3.13)

60/к/0 ’

40