БЕЗОПАСНОСТЬ ПЕРЕВОЗОЧНОГО ПРОЦЕССА - ГРОМОВ

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:

1. Определить марку автомобиля.

2. Внимательно ознакомиться с методическими указаниями.

3. Выбрать из справочной литературы показатели, соответствующие выбранному автомобилю и необходимые для решения поставленной задачи (табл.2).

4. Привести техническую характеристику исследуемого транспортного средства.

5. Определить тягово-скоростные свойства автомобиля.

• Построить внешнюю скоростную характеристику двигателя.

• Построить тяговую диаграмму автомобиля.

6. Рассчитать параметры торможения автомобиля.

• Определить остановочный путь и время автомобиля в порожнем и загруженном состоянии.

• Определить замедление автомобиля с полной нагрузкой на подъеме и на уклоне.

• Рассчитать показатели тормозной динамики и построить их график.

7. Определить показатели устойчивости и управляемости автомобиля.

• Определить критические скорости движения автомобиля па повороте по условиям заноса и опрокидывания.

• Определить время, в течение которого центробежная сила, действующая на автомобиль на повороте, увеличится до опасного предела.

• Определить критические углы косогора по условиям бокового скольжения и опрокидывания.

• Определить критическую скорость автомобиля по условиям управляемости.

8. Определить динамический коридор автомобиля при прямолинейном движении и на повороте.

9. Определить расстояние до препятствия, на протяжении которого, водитель сможет совершить маневр отворота.

10. Определить путь и время обгона, сочетаемого с разгоном.

11. Определение параметров регулирования фар ближнего света.

• Определение дальности видимости в свете фар ближнего света.

• Определение максимальной скорости движения автомобиля по условиям видимости пешехода.

12. Сделать заключение по проделанной работе.

* 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

^Ne max

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

u_г

-

5,125

5.

Радиус колеса

r_к

м

0,41

Снаряженная масса автомобиля, в т.ч:

2160

6.

приходящаяся на переднюю ось

М_с

кг

1110

приходящаяся на заднюю ось

2050

Полная масса автомобиля, в т.

.:

3500

7.

приходящаяся на переднюю ось

М_п

кг

1240

приходящаяся на заднюю ось

2210

8.

Габаритная длина автомобиля

L_а

м

5,5

9.

Габаритная ширина автомобиля

В_а

м

1,97

10.

Габаритная высота автомобиля

Н_а

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

F_а

м²

4,334

16.

Коэффициент сопротивления воздуха

k_в

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:

• для легковых автомобилей _тр= 0,9...0,92;

• для грузовых автомобилей и автобусов _тр= 0,85...0,9;

• для полноприводных автомобилей _тр= 0,8...0,85.

Значение параметра лобовой площади определяется следующим образом:

• для легковых автомобилей F_а=0,78·Ва·На;

• для грузовых автомобилей и автобусов F_а=Ва·На.

Коэффициент сопротивления воздуха k_в выбирается из диапазона для грузовых автомобилей k_вг = (0,6…0,7) Н∙с²/м², для легковых автомобилей – k_вл = (0,2…0,4) Н∙с²/м². [1-6]

СОДЕРЖАНИЕ

ВВЕДЕНИЕ 2

1.Определение тягово-скоростных свойств автомобиля 2

1.1. Внешняя скоростная характеристика 2

1.2. Тяговая характеристика автомобиля 2

2. Расчет параметров торможения автомобиля 2

2.1. Определение остановочного пути автомобиля с полной нагрузкой и без нагрузки 2

2.2. Определение замедления автомобиля с полной нагрузкой на уклоне и на подъеме 2

2.3. Построение графика показателей тормозной динамики 2

3.Определение показателей устойчивости и управляемости автомобиля 2

3.1.Определение критической скорости автомобиля по опрокидыванию 2

3.2.Определение критической скорости автомобиля по условиям заноса 2

3.3.Определение времени, в течение которого центробежная сила увеличится до опасного предела 2

3.4.Определение критического угла косогора по опрокидыванию автомобиля 2

3.5.Определение критического угла косогора по условиям бокового скольжения 2

3.6.Определение критической скорости автомобиля по условиям управляемости 2

4.Определение динамического коридора автомобиля 2

4.1.Определение динамического коридора автомобиля при прямолинейном движении 2

4.2.Определение динамического коридора одиночного автомобиля на повороте 2

5.Определение расстояния до препятствия, на протяжении которого водитель сможет совершить маневр отворота 2

6.Определение пути и времени обгона 2

6.1. Расчет пути и времени обгона при постоянной скорости обгоняющего автомобиля 2

6.2.Расчет пути и времени обгона при равноускоренном движении обгоняющего автомобиля 2

6.3. Определение параметров регулирования фар ближнего света 2

6.4. Определение дальности видимости в свете фар ближнего света 2

6.5. 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]

1. Определение тягово-скоростных свойств автомобиля

1.1. Внешняя скоростная характеристика

Внешняя скоростная характеристика двигателя - это зависимость мощности двигателя (N_e) и крутящего момента (М_е) 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 n_x от минимальной n_min до максимальной n_max, включая частоты при максимальной мощности n_N и максимальном крутящем моменте n_M.

Значение n_min для дизелей можно принять равным 600 об/мин, а для бензиновых двигателей 800 об/мин.

Для бензиновых двигателей без ограничителя оборотов коленчатого вала n_max ≈ 1,1∙ n_N, для остальных типов двигателей n_max = n_N.

Эффективные мощность N_ex и крутящий момент M_ex на коленчатом валу двигателя определяются по формулам соответственно

N_ex = N_{e max} (aE + bE² - cE³), (1)

M_ex = 9550 , (2)

где N_{e max} - максимальная эффективная мощность на коленчатом валу двигателя;

a, b, c - постоянные коэффициенты, зависящие от типа двигателя (для

карбюраторных двигателей a = b = c = 1; для дизелей - а = 0,53, b = 1,56, с = 1,09);

E = n_x / n_N - степень использования частоты вращения коленчатого вала двигателя.

n_max ≈ 1,1∙ 4500 ≈ 4950 мин^-1

Е₁ = = 0,2 при n_min = 800 мин^-1

Е₂ = = 0,3 при n_x = 1500 мин^-1

Е₃ = = 0,6 при n_x = 2700 мин^-1

Е₄ = = 1 при n_x = n_N = 4500 мин^-1

Е₅ = = 1,1 при n_max = 4950 мин^-1

N_ex1 = 111,8(0,2 + 0,2² - 0,2³) = 25,9 кВт

N_ex2 = 111,8(0,3 + 0,3² - 0,3³) = 40,6 кВт

N_ex3 = 111,8(0,6 + 0,6² - 0,6³) = 83,2 кВт

N_ex4 = 111,8(1 + 1² - 1³) = 111,8 кВт

N_ex5 = 111,8(1,1 + 1,1² - 1,1³) = 109,5 кВт

M_ex1 = 9550 = 309,2 H·м

M_ex2 = 9550 = 258,5 H·м

M_ex3 = 9550 = 294,3 H·м

M_ex4 = 9550 = 237,3 H·м

M_ex5 = 9550 = 211,3 H·м

1.2. 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

P_т = , (3)

где u_тр – передаточное число трансмиссии автомобиля;

_тр - коэффициент полезного действия трансмиссии;

r_к – радиус колеса.

P_т1 = = 2596,1 Н

P_т2 = = 1254 Н

P_т3 = = 854,1 Н

P_т4 = = 492 Н

P_т5 = = 371,9 Н

Скорость автомобиля при включенной i-й передаче в коробке передач

= 0,105, (4)

где n_x - частота вращения коленчатого вала двигателя (выбранные 5 - 6 значений) об/мин;

r_к - кинематический радиус колеса, определяемый по формуле

r_к = 0,5d + В, (5)

где d и В - размер шин, мм;

∆ = Н/В;

λ_см ≈ 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 u_кпi, u_д и u_г - передаточные числа коробки передач при включенной i-й передаче, дополнительной коробки и главной передачи соответственно;

i - номер включенной передачи в коробке передач.

r_к = 0,5 · 406,4 + 0,80 · 0,84 · 175 = 320,8 мм = 0,32 м

u_тр1 = 4,05 · 5,125 = 20,8

u_тр2 = 2,34 · 5,125 = 12

u_тр3 = 1,395 · 5,125 = 7,1

u_тр4 = 1,0 · 5,125 = 5,1

u_тр5 = 0,849 · 5,125 = 4,4

= 0,105 = 1,29 м/мин.

= 0,105 = 4,2 м/мин.

= 0,105 = 12,78 м/мин.

= 0,105 = 29,65 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 v_min до v_max и рассчитать при этих значениях:

Силу сопротивления воздуха на каждой передаче

Р_вi = k_вF_а , (7)

где k_в - коэффициент обтекаемости автомобиля, Н×с²/м⁴;

F_а - площадь лобового сопротивления автомобиля (площадь Миделя), м²;

Р_в1 = 0,6 · 4,334 · 1,66 = 4,32 Н

Р_в2 = 0,6 · 4,334 · 17,64 = 45,87 Н

Р_в3 = 0,6 · 4,334 · 163,33 = 424,72 Н

Р_в4 = 0,6 · 4,334 · 879,1 = 2286,01 Н

Р_в5 = 0,6 · 4,334 · 1428,8 = 3715,5 Н

Силу сопротивления качению

P_f =G_a · f, (8)

где G_a – 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;

v_i – скорость автомобиля, м/с.

f₀ =0,02 – асфальтобетонное покрытие в удовлетворительном состоянии

f₁ = 0,02(1+7 · 10^-4 · 1,66) = 0,02002

f₂ = 0,02(1+7 · 10^-4 · 17,64) = 0,02025

f₃ = 0,02(1+7 · 10^-4 · 163,33) = 0,02229

f₄ = 0,02(1+7 · 10^-4 · 879,1) = 0,03231

f₅ = 0,02(1+7 · 10^-4 · 1428,8) = 0,04

G_a = 2340кг = 22947,6 Н

P_f1 = 22947,6 · 0,02002 = 459,4 Н

P_f2 = 22947,6 · 0,02025 = 464,7 Н

P_f3 = 22947,6 · 0,02229 = 511,5 Н

P_f4 = 22947,6 · 0,03231 = 741,4 Н

P_f5 = 22947,6 · 0,04 = 917,9 Н

Суммарную силу сопротивления движению автомобиля

Р_с = Рв + Р_f, (10)

Р_с1 = 4,32 + 459,4 = 463,72 Н

Р_с2 = 45,87 + 464,7 = 510,57 Н

Р_с3 = 424,72 + 511,5 = 936,22 Н

Р_с4 = 2286,01 + 741,4 = 3027,41 Н

Р_с5 = 3715,5 + 917,9 = 4633,4 Н

На основании расчетов построить график силового баланса.

2. Расчет параметров торможения автомобиля

Остановочное время автомобиля определяется по следующей формуле

t_о = t_p + t_{c +} 0,5t_H + , (11)

где t_p- время реакции водителя, с (t_p=0,8);

t_c - 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);

t_н - время нарастания замедления, с;

k_э - коэффициент эффективности торможения;

v_о - 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

t_H = , (12)

где G - вес автомобиля с данной нагрузкой, Н;

b - расстояние от задней оси автомобиля до центра тяжести, м;

h_ц - 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;

k_э - 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:

• автомобиль до торможения двигается с постоянной скоростью, равной 40 км/ч (v_o= 11,11 м/с);

• коэффициент сцепления колес автомобиля с поверхностью дороги выбирается из табл.1.

Расчеты следует вести для автомобиля без нагрузки и с полной нагрузкой

b₁ = = 1,5м, - без нагрузки;

b₂ = = 1,03м, - с нагрузкой.

t_H1 = 0,8 = 0,58с – без нагрузки;

t_H2 = 0,8 = 0,75с – с нагрузкой.

t_о1 = 0,8 + 0,2 + 0,5 · 0,58 + = 2,85с – без нагрузки;

t_о2 = 0,8 + 0,2 + 0,5 · 0,75 + = 4,25с – с нагрузкой.

2.1. Определение остановочного пути автомобиля с полной нагрузкой и без нагрузки

Определение остановочного пути автомобиля производим по следующей формуле.

S₀ = (t_p + t_c + 0,5t_H) v_o + , (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.

2.2. 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.

P_тор ± P_п = M · j₃, (15)

Отсюда

j₃ = , (16)

где Р_тор - тормозная сила, Н;

Р_п - сила сопротивления подъему, Н;

М - масса автомобиля, кг.

Тормозная сила рассчитывается по следующей формуле

P_тор = G · · , (17)

где а – угол подъема (уклона) дороги;

G – вес автомобиля, Н;

– коэффициент сцепления.

Сила сопротивления подъему определяется по формуле

P_п = 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

P_тор = 34323,3 · 0,8 · = 27184,05 Н

P_п = 34323,3 · = 33980,07 H

j_зп = · 9,8 = 5,7 м/с² – на подъеме;

j_зу = · 9,8 = 4,7 м/с² – на уклоне.

27184,05 + 33980,07 = 3500 · 5,7 - на подъеме

61164,12 Н = 19950 кг·м/с²

27184,05 - 33980,07 = 3500 · 4,7 - на уклоне

- 6796,02 Н = 19950 кг·м/с²

2.3. 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

j_з = , (20)

t_о = t_c + 0,5t_H + , (21)

S_о = (t_c + 0,5t_H) v_o + . (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.

j_з = = 7,13 м/с² – без нагрузки;

j_з = = 5,23 м/с² – с нагрузкой.

t_о = 0,2 + 0,5 · 0,58 + = 2,05c – без нагрузки

t_о = 0,2 + 0,5 · 0,75 + = 2,71c – с нагрузкой

S_о = (0,2 + 0,5 · 0,58)· 2,78 + = 10,02 м/с – без нагрузки;

S_о = (0,2 + 0,5 · 0,75)· 2,78 + = 13,41 м/с – с нагрузкой;

S_о = (0,2 + 0,5 · 0,58)· 8,33 + = 12,74 м/с – без нагрузки;

S_о = (0,2 + 0,5 · 0,75)· 8,33 + = 16,6 м/с – с нагрузкой;

S_о = (0,2 + 0,5 · 0,58)· 13,89 + = 15,47 м/с – без нагрузки;

S_о = (0,2 + 0,5 · 0,75)· 13,89 + = 19,8 м/с – с нагрузкой;

S_о = (0,2 + 0,5 · 0,58)· 19,44 + = 18,19 м/с – без нагрузки

S_о = (0,2 + 0,5 · 0,75)· 19,44 + = 22,99 м/с – с нагрузкой

S_о = (0,2 + 0,5 · 0,58)· 25 + = 20,9 м/с – без нагрузки

S_о = (0,2 + 0,5 · 0,75)· 25 + = 26,18 м/с – с нагрузкой

Таблица 4

Показатели тормозной динамики автомобиля

3. Определение показателей устойчивости и управляемости автомобиля

1. Определение критической скорости автомобиля по опрокидыванию

Критическая скорость по опрокидыванию (_опр) определяется по формуле

_опр = , (23)

где R - радиус поворота, м;

В - передняя колея автомобиля, м;

h_ц - 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.

2. Определение критической скорости автомобиля по условиям заноса

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.

3. Определение времени, в течение которого центробежная сила увеличится до опасного предела

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

Р_сум = + = , (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

P_сум ≤ G · . (26)

Тогда подставив в исходную формулу значение Р_сум, 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.

Р_сум ≤ 21182,4 · 0,2

Р_сум ≤ 4236,5 Н – без нагрузки

Р_сум ≤ 34323,3 · 0,6

Р_сум ≤ 20593,98 Н – с нагрузкой

t = = 20,96 с – без нагрузки;

t = = 63,1 с – с нагрузкой.

= 0,016 · 20,96 = 0,34 – без нагрузки;

= 0,016 · 63,1 = 1,01 – с нагрузкой.

Р_сум = (16,67 · 0,34 + 1,5 · 0,016) = 70671,1 Н – без нагрузки;

Р_сум = (16,67 · 1,01 + 1,03 · 0,016) = 339068,6 Н – без нагрузки.

4. Определение критического угла косогора по опрокидыванию автомобиля

Критический угол косогора по опрокидыванию автомобиля, рад, (β_опр) определяется по формуле

β_опр = . (28)

Расчет производить для автомобиля с полной нагрузкой и без нагрузки.

β_опр = = = 0,95 рад – без нагрузки;

β_опр = = = 0,877 рад – с нагрузкой.

5. Определение критического угла косогора по условиям бокового скольжения

Критический угол косогора, рад, по условию бокового скольжения определяется по формуле

Β_ск = . (29)

Расчет произведем для значений коэффициента сцепления колес автомобиля с поверхностью дороги = 0,6 и = 0,2.

Β_ск = 0,198 рад

Β_ск = = 0,541 рад

6. Определение критической скорости автомобиля по условиям управляемости

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 = = = =

= 6,92 м/с

3. Определение динамического коридора автомобиля

1. Определение динамического коридора автомобиля при прямолинейном движении

Динамический коридор автомобиля, м, при прямолинейном движении рассчитывается по следующей эмпирической формуле

В_к = 0,054 + В_а + 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.

В_к1 = 0,054 · 8,33 + 1,97 + 0,3 = 2,72 м

В_к2 = 0,054 · 11,11 + 1,97 + 0,3 = 2,87 м

В_к3 = 0,054 · 13,89 + 1,97 + 0,3 = 3,02 м

В_к4 = 0,054 · 16,67 + 1,97 + 0,3 = 3,17 м

В_к5 = 0,054 · 19,44 + 1,97 + 0,3 = 3,32 м

В_к6 = 0,054 · 22,22 + 1,97 + 0,3 = 3,47 м

В_к7 = 0,054 · 25 + 1,97 + 0,3 = 3,62 м

2. Определение динамического коридора одиночного автомобиля на повороте

Динамический коридор одиночного автомобиля при движении на повороте определяется по следующей зависимости

В_к = R_н - + B_а , (33)

где R_н - наружный габаритный радиус поворота автомобиля, м;

С - передний свес автомобиля, м.

Расчет ведем для R_н = 50 м.

В_к = 50 - + 1,97 = 2,12 м

3. Определение расстояния до препятствия, на протяжении которого водитель сможет совершить маневр отворота

Рис. 1. Схема маневрирования автомобиля

Как видно из рис. 1, расстояние от передней части автомобиля до препятствия будет равно

S= BD - (L+ С).

Из прямоугольного треугольника OBD находим

BD = . (35)

Так как AO = BO =R_н, а AD обозначим как h, то можно записать:

OD=AO-AD=R_н - 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

= R_н - . (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 t_р - 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:

• для легковых автомобилей 0,1...0,2 с;

• для грузовых автомобилей и автобусов 0,3...0,4 с.

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 = R_н – – 0,5B_а. Расчет производится при следующих исходных данных:

• = 60 км/ч, Y = 6 м, R_н = 60 м – для легковых автомобилей;

• R_н = 70 м – для грузовых автомобилей и автобусов;

• _у.к = 0,1 рад/с = 0,016 с^-1, ₁ = 0,5 м.

= 70 - = 0,1

h = AD = 6 – 0,1 = 5,9 м

BD = = 28,1 м

S = – (2,9 + 1,03) = 24,2 м

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 = 50,04 м

3. Определение пути и времени обгона

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.

1. Расчет пути и времени обгона при постоянной скорости обгоняющего автомобиля

Путь обгона вычисляется по формуле

S_об1 = D₁ + D₂ + S₂+ L₁ + L₂ (41)

или

S_об1 = _а1 · t_об1 , (42)

где S_об1 - 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;

t_об1 – время обгона с постоянной скоростью, с.

Путь обгоняемого автомобиля вычисляется по формуле

S₂ = _а2 t_об = , (43)

где _а2 – скорость обгоняемого автомобиля, м/с.

Отсюда следует

S_об1 = , (44)

а время обгона можно определить как

t_об1 = = . (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 a_об и b_об – 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 v_a1 обгоняющего автомобиля больше скорости v_a2 обгоняемого, поэтому, если в момент завершения обгона дистанция между автомобилями и окажется короче допустимой, то она очень быстро увеличится.

Рис. 2. Схема обгона при равномерном движении автомобиля

Движение обоих автомобилей считаем равномерным (рис. 2), 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 t_A), 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 S_св1, которое должно быть свободным перед обгоняющим автомобилем в начале обгона

S_св = S_об1 , (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

S_об1 = · 19,44 = · 19,44 = 1097,4 м.

t_об1 = = 56,45 м

S₂ = 13,89 · 56,45 = 784,1 м.

= 1,1 19,44 = 21,4 м.

S_св = 1097,4 = 2305,4 м.

2. Расчет пути и времени обгона при равноускоренном движении обгоняющего автомобиля

При расчете пути и времени обгона обгоняющего автомобиля ускорение принимают близким к максимально возможному для данных дорожных условий. Путь обгона определяется по формуле

S_об1 = t_об1 + , (50)

где j_з – замедление ТС, м/c².

Согласно (41) при отсутствии встречного автомобиля путь обгона определяется следующим образом

S_об1 = D₁ + D₂ + S₂ + L₁ + L₂ + _а2 + t_об1 (51)

Следовательно, формула по вычислению времени обгона будет иметь вид

t_об1 = (52)

t _об1 = = 9,4 с. – без нагрузки;

t _об1 = = 10,9 с. – с нагрузкой.

S_об1 = 204,3 + 96,6 + 784,1 + 6,9 + 5,5 + 13,89 + 9,4 = 1120,7 м. – без нагрузки;

S_об1 = 204,3 + 96,6 + 784,1 + 6,9 + 5,5 + 13,89 + 10,9 = 1122,2 м. – с нагрузкой.

S_об1 = 13,89 · 9,4 + = 445,6 м. – без нагрузки;

S_об1 = 13,89 · 10,9 + = 462,1 м. – с нагрузкой.

3. Определение параметров регулирования фар ближнего света

Для обеспечения безопасности движения большое значение имеет правильная регулировка фар автомобиля, которая может проводиться с помощью специального экрана, представленного на рис. 3.

Рис. 3. 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

4. Определение дальности видимости в свете фар ближнего света

Для определения параметров регулирования фар ближнего света воспользуемся схемой, представленной на рис. 4.

Рис. 4. Схема параметров регулирования фар ближнего света

На схеме приняты следующие обозначения:

• S_в – дальность видимости в свете фар ближнего света, м;

• Sв₁ – расстояние до регулировочного экрана, м;

• Sв₂ – расстояние до водителя встречного автомобиля, м (S_в2=50 м);

• S_вп – дальность видимости пешехода в свете фар, м;

• h – минимальная высота освещения фарами ног пешехода, при которой он будет замечен водителем, м (Δh=0,2 м);

• Н – высота расположения глаз водителя встречного автомобиля над дорогой, м (Н = 1,25 м);

• – угол падения светового пучка фар на поверхность дороги, рад;

• β – угол подъема светового пучка фар, при котором ослепляется водитель встречного автомобиля, рад;

• - угол между горизонтальной линией, проходящей через центр фар, и световым пучком фар, направленным в глаза водителя встречного автомобиля, рад.

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

S_в = S_в1 . (54)

S_в1 = 5м.

= 30^o = 0,52 рад.

e = S_{в1 ·} t𝘨 = 5 · t𝘨30 = 5 · 0,01 = 0,05 м.

h = 846 мм = 0,846 м

= = 100

S_в = 5 · = 84,6 м

= = 100

5. Определение максимальной скорости движения по условиям видимости пешехода

Расстояние видимости пешехода в свете фар ближнего света определим из подобия прямоугольных треугольников OLC и OID

= . (55)

Отсюда следует, что дальность видимости пешехода равна

S_вп = S_в . (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 S_вп вместо S_вп то ее можно записать в следующем виде

+ (t_p + t_c + 0,5t_н) – S_вп = 0 . (57)

Решив полученное уравнение, определяем максимальную скорость автомобиля по условиям видимости пешехода.

S_вп = 84,6 · = 64,6 м.

S_вп = 64,6 м.

S_о = 22,99 м. без нагрузки

S_о = 27,09 м. с полной нагрузкой

S_вп S_о => наезда на пешехода не будет.

Пусть

= , а

b = (t_p + t_c + 0,5t_н) из этого

= = 0,096 – с полной нагрузкой;

= (0,8 + 0,2 + 0,5 · 0,75) = 1,375 – с полной нагрузкой;

= S_вп = 64,6

С учетом принятых обозначений получаем:

V² + bV – c = 0

V_max = = = 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.

«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

1. Теория автомобиля. Лабораторный практикум : учебное пособие / Ю. В. Неелов, В. В. Попцов. – Тюмень : ТюмГНГУ, 2010.

2. Автомобили семейства «Соболь». Руководство по эксплуатации: / Д. В. Аросланкин – г. Нижний Новгород: © ОАО «ГАЗ», 2011г.

3. http://auto.dmir.ru/gaz/3221/14895/

4. http://truck.ironhorse.ru/gazel-322132.html

5. http://taxi-vizit.ru/koordinaty-tsentra-tyazhesti-transportnykh-sredstv-v-mm.html

6. Краткий автомобильный справочник. Том 1. Автобусы: / Б.В. Кисуленко и др. — М.: НПСТ «Трансконсалтинг», 2005.

7. Разработка технических решений для реализации принципа безостановочного движения автомобилей по магистралям (без заторов и пробок): / Ю.Ф. Макаров, Ю.М. Низовцев: - Москва, 2011-12.

8. http://truck.ironhorse.ru/gazel-322132.html © IronHorse.ru