ATS_-_kafedra_avtomobili_2008
.pdf
az |
PZ |
, где Pz - нагрузка на 1 колесо [Н] PZ |
mi g |
, |
|
nK |
|||
|
PZОПТ |
|
||
где nK – количество колес на оси (2 или 4).
РZОПТ – для легковых автомобилей равен доле полной массы автомобиля, приходящейся на колесо, для грузовых автомобилей равен 1,4 полной массы, приходящейся на колесо.
Коэффициент qТ вычисляется по формуле:
|
|
1 |
|
RX |
2 |
|
|
|
|
||||
|
|
|
|
|||
qTi |
|
|
RX max |
, |
||
|
|
|||||
|
|
1 0,375 kц |
||||
где RX max RZ X ;
RXведом RZ f ; |
RXведущ PТ RZ f |
(8.5)
; kц RX .
RZ
Если подставить в формулу (8.5) значения RХ в зависимости от того, ведущий мост или ведомый, получатся следующие формулы:
qTведомый 1 ;
|
1 |
|
|
PT |
|
|
|
|
f |
|
2 |
|
|
|
|
|
|
X |
|
|
|||||||
qTведущий |
|
|
|
RZ X |
|
|
. |
||||||
|
|
|
|
PT |
|
|
|
|
|||||
|
1 0,375 |
|
|
|
|
||||||||
|
|
|
|
|
f |
|
|
||||||
|
|
|
|
|
|||||||||
|
|
|
|
|
|
RZ |
|
|
|
|
|||
8.3. Методические указания
8.3.1. Исходные данные для расчета Расчет производится для двухосного легкового или грузового
автомобиля как снаряженной, так и полной массы, в двух вариантах: легковой автомобиль - задний привод, передний привод; грузовой автомобиль - задний привод, полный привод.
Для расчета кругового движения необходимы следующие исходные данные (для двух состояний автомобиля): снаряженная и полная масса; массы, приходящиеся на первую (ma1) и вторую (mа2) оси автомобиля.
Кроме этого, часть исходных данных принимается в соответствии с рекомендациями теории или по опытным данным, а именно:
коэффициент сопротивления качению f, при отсутствии
42
конкретных экспериментальных данных принимается f=0.01; коэффициент сцепления φХ = 0,8;
kymax = 27 кН/рад (на два колеса);
R0 = 300 м - начальный радиус поворота автомобиля.
Расчет ведется при: θ = const; скорость автомобиля:
10, 15, 20, 25, 30 м/с – для легковых автомобилей; 10, 12, 14, 16, 18 м/с – для грузовых автомобилей;
РТ принимается из уравнения силового баланса для соответствующей скорости как сумма РВ + РК.
Ограничение для расчетов:
максимальный угол увода (δmax) не должен превышать 20 град (0,35 рад).
8.3.2. Порядок расчета 1. Вначале определяется угол поворота рулевого колеса ( ):
без учета углов увода (δ1 = δ2 = 0), используя значение R0, из формулы (8.1) он принимается const.
2. Рассчитываются коэффициенты увода kyi для заданных скоростей, вариантов привода автомобиля и двух состояний (снаряженная масса, полная масса);
-находим qzi для снаряженной массы и полной массы;
-находим qTi для двух вариантов привода автомобиля и двух состояний (снаряженная масса, полная масса);
-рассчитываем kyi.
3.Находим δi для заданных скоростей.
4.Корректируется радиус поворота R с учетом kyi и δi, находится kПВ и все значения заносятся в таблицу 8.1.
Таблица 8.1 заполняется для двух вариантов привода автомобиля и двух состояний (снаряженная масса, полная масса).
5.Строятся графики зависимости R f (V) и f (V) для
двух вариантов привода автомобиля и двух состояний (снаряженная масса, полная масса) (рис. 8.1, 8.2).
43
|
|
|
|
|
Таблица 8.1 |
V, м/с |
10 (10) |
15 (12) |
20 (14) |
25 (16) |
30 (18) |
л.а. (г.а.) |
|
|
|
|
|
const, рад |
|
|
|
|
|
qz1 |
|
|
|
|
|
qz2 |
|
|
|
|
|
qT1(1) |
|
|
|
|
|
qT2(1) |
|
|
|
|
|
qT1(2) |
|
|
|
|
|
qT2(2) |
|
|
|
|
|
ky1(1) |
|
|
|
|
|
ky2(1) |
|
|
|
|
|
ky1(2) |
|
|
|
|
|
ky2(2) |
|
|
|
|
|
1(1), рад |
|
|
|
|
|
2(1), рад |
|
|
|
|
|
1(2), рад |
|
|
|
|
|
2(2), рад |
|
|
|
|
|
kПВ(1) |
|
|
|
|
|
kПВ(2) |
|
|
|
|
|
R(1), м |
|
|
|
|
|
R(2), м |
|
|
|
|
|
Примечание: (1) - 1-й вариант (л.а. и г.а. - задний привод); |
|||||
(2) - 2-й вариант (л.а. - передний привод, г.а. - полный привод); |
|||||
снаряженная масса автомобиля |
полная масса автомобиля |
||||
|
|
|
|||
R, м |
Вариант 1 |
R0
|
Вариант 2 |
0 |
|
V, м/с |
|
порожний |
; груженый |
|
Рис. 8.1. Зависимость R от скорости |
44
δ, рад |
δ1 |
Вариант 1
δ2
δ1
Вариант 2
δ2
0 |
|
|
V, м/с |
порожний |
|
; груженый |
|
|
|||
Рис. 8.2. Изменение угла увода от скорости
9. УСТОЙЧИВОСТЬ ДВИЖЕНИЯ АВТОМОБИЛЯ
Целью практического занятия № 9 является закрепление знаний студентов, полученных на лекциях по теме "Устойчивость", на основе анализа расчетного определения показателей поперечной устойчивости автомобиля.
9.1. Общие сведения
Значительное число ДТП на дорогах общей сети, а также ограничение скорости движения из-за этого связаны с потерей поперечной устойчивости (опрокидывание и занос автомобиля).
К сожалению, стандартных методик прямого экспериментального определения критических скоростей движения по устойчивости не имеется. Поэтому расчет этих величин позволяет определить необходимые ограничения скорости в заданных условиях движения.
Дороги общей сети делятся на пять категорий по своим характерным показателям [1], с. 7. Поэтому представляет практический интерес оценить уровень устойчивости движения конкретного автомобиля по этим дорогам.
Для этого необходимо решить следующие задачи:
1. Рассчитать критические скорости по боковому скольжению на поворотах и виражах V KP .
45
2. Рассчитать критические скорости по боковому опрокидыванию в этих же условиях VKPОП .
Это позволит оценить уровень устойчивости движения конкретного автомобиля.
9.2. Расчёт показателей поперечной устойчивости
Эти показатели определяются для всех категорий дорог общей
сети в соответствии со СНиП 2.05.02-85 [1], с.7. |
|
|
|
|
||||
|
Параметры дорог общей сети |
|
|
|
|
|||
Категория дорог |
|
1-а 1-б, 2 |
3 |
4 |
|
5 |
|
|
Расчетная максимальная |
150 |
120 |
100 |
80 |
|
80 |
|
|
скорость V, км/ч |
|
|
|
|
|
|
|
|
Минимальный |
радиус |
1200 |
800 - |
600 - |
300 |
- |
150 |
- |
поворота на закруглениях |
- 250 |
125 |
100 |
60 |
|
30 |
|
|
R, м *)
Угол поперечного наклона 0,02 0,04 0,06 0,06 0,06 дороги на вираже iп = tg
*) Примечание: верхние пределы радиуса соответствуют дорогам в равнинной местности, нижние пределы - горным дорогам.
Критическая скорость по боковому скольжению на вираже рассчитывается по формуле:
VKP 3,13 |
y tg |
R . |
1 y tg |
Критическая скорость по боковому скольжению на закруглениях дорог (без учёта поперечного уклона):
VKP 3,13 |
y R . |
Критическая скорость по боковому опрокидыванию на вираже вычисляется по формуле:
VKPОП 3,13 |
B 2 hg tg |
R , |
2 hg B tg |
а на горизонтальном закруглении ( =0) по формуле:
VKPОП 3,13 |
B |
R |
, |
|
2 |
hg |
|||
|
|
где В - колея автомобиля.
Для полного анализа поведения автомобиля на закруглениях дорог общей сети расчёт производится при коэффициентах сцепления (φу,) характеризующих различные состояния покрытий
46
дорог и для каждой категории дороги при верхнем и нижнем значениях допускаемых на ней радиусов закруглений R.
Дополнительно рассчитываются параметры поперечной устойчивости автомобиля, движущегося прямолинейно или стоящего на уклоне – критические углы косогора по боковому скольжению и опрокидыванию, по формулам:
KP arctg y , KPОП arctg 2Bhg .
9.3. Методика расчета
9.3.1. Исходные данные
Расчёт показателей производится для конкретного автомобиля и для трех значений φy: 0,4; 0,6; 0,8.
Обычно вероятность опрокидывания автомобиля в гружёном состоянии значительно выше, чем негружёного, поэтому нет смысла проводить расчёт для негруженого автомобиля.
Для расчёта необходимы следующие данные:
- высота центра масс hg определяется либо по экспериментальным данным, либо принимается равной высоте уровня платформы для грузовых автомобилей, либо высоте колеса (D) для легковых автомобилей.
9.3.2. Порядок расчета
1. Рассчитываются значения критических скоростей для
равнинных дорог. |
|
|
|
|
||
|
R, м |
1200 |
800 |
600 |
300 |
150 |
|
VKP (φy=0,4, β>0), км/ч |
|
|
|
|
|
|
VKP (φy=0,6, β>0), км/ч |
|
|
|
|
|
|
VKP (φy=0,8, β>0), км/ч |
|
|
|
|
|
|
VKP (φy=0,8; β=0), км/ч |
|
|
|
|
|
|
VKPОП(β>0), км/ч |
|
|
|
|
|
|
VKPОП (β=0), км/ч |
|
|
|
|
|
47
2. Рассчитываются значения критических скоростей для горных дорог.
R, м |
250 |
125 |
100 |
60 |
30 |
VKP (φy=0,4, β>0), км/ч |
|
|
|
|
|
VKP (φy=0,6, β>0), км/ч |
|
|
|
|
|
VKP (φy=0,8, β>0), км/ч |
|
|
|
|
|
VKP (φy=0,8; β=0), км/ч |
|
|
|
|
|
VKPОП(β>0), км/ч |
|
|
|
|
|
VKPОП (β=0), км/ч |
|
|
|
|
|
3. Рассчитываются значения критических углов косогора по скольжению и опрокидыванию:
KP (φ=0,4) = …; KP (φ=0,6) = …; KP (φ=0,8) = …; KPОП = …
10. МАНЕВРЕННОСТЬ
Целью практического занятия № 10 является закрепление знаний студентов, полученных на лекциях по теме "Манёвренность", на примере практического применения этих знаний при выборе подвижного состава для использования в конкретных условиях.
10.1. Общие сведения
При выборе подвижного состава для решения конкретной перевозочной задачи показатели маневренности могут рассматриваться как ограничительные. Явные преимущества одного автомобиля перед другим, например в грузоподъемности, могут не проявиться из-за затруднений в местах погрузки-разгрузки по маневренности. Такими же ограничительными факторами могут оказаться несколько поворотов с большими кривизнами и курсовыми углами на маршрутах, что при сопоставлении с показателями маневренности сравниваемых автомобилей позволяет выбрать лучший маршрут, т.е. обеспечить наибольшую приспособленность автомобиля к дорожным условиям.
Предлагается рассчитать автомобиль на повороте в двух вариантах: движущийся один и с прицепом. Расчет проводить без учета увода и приводя все автомобили к двухосному виду.
48
Ld |
L |
|
Lсц |
|
|
θнmax |
|
|
B |
Lп |
|
|
|
|
|
|
|
Bг |
|
R |
|
|
|
Rгабmax |
Rmin |
|
Rгабmin |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
θнmax |
Rсц |
Bпр |
Bгп |
|
|
Rгабminп |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Rп |
|
|
Рис. 10.1. Схема поворота автомобиля с прицепом |
|
||||
10.2. Методика расчета показателей маневренности
Для сравнительной оценки автомобиля и автопоезда по маневренности необходимо расчетное определение следующих показателей маневренности (см. [1], с.185):
1)Минимальный радиус поворота автомобиля-тягача Rmin.
2)Внешний габаритный радиус поворота Rгабmax.
3)Внутренний габаритный радиус поворота Rгабmin.
4)Поворотная ширина по следу колес Вп.
5)Габаритная полоса движения (ГПД) Вгаб.
Для двухосного автомобиля эти показатели определяются по следующим формулам:
1. |
Rmin |
|
L |
, H max arcsin |
L |
. |
||
sin H max |
|
|||||||
|
|
|
|
Rmin |
||||
2. |
Rгабmax |
R 0.5BГ 2 |
L Ld 2 . |
|||||
3. |
Rгабmin |
L |
0.5BГ |
R 0.5BГ . |
||||
tg |
|
|||||||
|
|
|
max |
|
|
|
|
|
4. |
BП Rmin R 0.5B . |
|
|
|
||||
49
где R |
L |
0.5B Rmin2 |
L2 0.5B кинематический |
|
tg H max |
||||
|
|
|
радиус поворота.
5. Bгаб Rгабmax Rгабmin .
Для автопоезда габаритная полоса движения:
BгабАП Rгабmax RгабminП ;
RгабminП 
R2 Lсц2 LП2 0.5BГП .
10.3. Методические указания
Расчет проводится для двух вариантов: одиночный автомобиль и автопоезд (рис. 10.1).
Трехосный автомобиль приводится к двухосной схеме (для упрощения расчетов):
задняя тележка заменяется одной осью, а за базу автомобиля принимается расстояние от передней оси до задней оси тележки минус 0,5 Lтел,
где Lтел - расстояние между осями тележки.
Прицеп – одноосный: габаритная ширина прицепа принимается равной ширине автомобиля; Lп принимается равным: первый вариант - L; второй вариант - 0,8L; Lсц - принимается равной длине заднего свеса автомобиля + 0,2 м.
Нmax принять равным: 35 град - л.а. переднеприводный; 35 град - л.а. заднеприводный; 25 град - г.а. и автобус.
Результаты расчета заносятся в таблицу |
|
|
|
||
Rmin |
Rгабmax |
Rгабmin |
Вп |
R |
Вгаб |
Варианты: |
|
(RгабminАП) |
|
|
(ВгабАП) |
Одиночный |
|
|
|
|
|
Автопоезд (Lп |
|
|
|
|
|
= L) |
|
|
|
|
|
Автопоезд (Lп |
|
|
|
|
|
= 0,8L) |
|
|
|
|
|
50
ПРИЛОЖЕНИЕ
|
|
|
|
|
|
|
|
Таблица 1 |
||
|
Основные параметры некоторых двигателей |
|||||||||
Марка двигателя |
Nemax, кВт |
nN, об/мин |
Меmах, Нм |
nM, об/мин |
|
|||||
МеМЗ-968 |
36,8 |
|
4400 |
81,5 |
3600 |
|
|
|||
ВАЗ-21011 |
50,7 |
|
5600 |
94,1 |
3400 |
|
|
|||
Москвич-4123 |
55,2 |
|
5800 |
111,2 |
3400 |
|
|
|||
ВАЗ-2108 |
46,62 |
|
5600 |
94,76 |
3500 |
|
|
|||
ВАЗ-2106 |
58,8 |
|
5400 |
121,6 |
3000 |
|
|
|||
ЗМЗ-4091 |
82,5 |
|
4250 |
208 |
3000 |
|
|
|||
ЗМЗ-5231 |
82 |
|
|
3200 |
283 |
1200 |
|
|
||
ЗИЛ-508300 |
94,3 |
|
3200 |
356 |
1900 |
|
|
|||
КамАЗ-740.50-360 |
255 |
|
2200 |
1450 |
1400 |
|
|
|||
ЯМЗ-6563.10 |
167 |
|
1900 |
1026 |
1200 |
|
|
|||
ЯМЗ-6581.10 |
292 |
|
1900 |
1761 |
1200 |
|
|
|||
ЯМЗ-650.10 |
303 |
|
1900 |
1900 |
1200 |
|
2 |
|||
|
|
|
|
|
|
|
|
Таблица |
||
|
Шины, применяемые на отечественных автомобилях |
|||||||||
|
Марка автомобиля |
|
Обозначение шин |
rCT, мм по ГОСТ |
|
|||||
|
|
|
Грузовые автомобили |
|
|
|
|
|||
|
ГАЗ-3307 |
|
240-508 (8.25-20) |
|
465 5 |
|
|
|
||
|
ЗИЛ-431410 |
|
260-508P(10.00R20) |
|
488 5 |
|
|
|
||
|
КамАЗ-5320 |
|
260-508P(10.00R20) |
|
488 5 |
|
|
|
||
|
МАЗ-5432 |
|
300-508P(11.00R20) |
|
505 5 |
|
|
|
||
|
МАЗ-6422 |
|
300-508P(11.00R20) |
|
505 5 |
|
|
|
||
|
КрАЗ-256Б1 |
|
320-508P(12.00R20) |
|
525 5 |
|
|
|
||
|
Шины с |
регулируемым давлением |
|
|
|
|
||||
|
ГАЗ-66-01 |
|
12.00-18 (320-457) |
|
505 5 |
|
|
|
||
|
ЗИЛ-131 |
|
12.00-20(320-508) |
|
530 5 |
|
|
|
||
|
Урал-4320 |
|
14.00-20(370-508) |
|
583 5 |
|
|
|
||
|
|
|
Широкопрофильные шины |
|
|
|
|
|||
|
КрАЗ-260 |
|
1300х530-533 |
|
585 10 |
|
|
|
||
|
|
|
Легковые автомобили |
|
|
|
|
|||
|
ВАЗ-21011 |
|
155-330(6.15-13) |
|
278 1 |
|
|
|
||
|
ВАЗ-2106 |
|
165SR-13 |
|
271 1 |
|
|
|
||
|
ВАЗ-2105, 07, 08, 09 |
165/70R-13 |
|
265 1 |
|
|
|
|||
|
ЗАЗ-1102 |
|
155/70R-13 |
|
265 1 |
|
|
|
||
|
ГАЗ-24 |
|
7.35-14(185-355) |
|
310 1 |
|
|
|
||
|
ГАЗ-3102, 24-10 |
|
205/70R-14 |
|
295 1 |
|
|
|
||
|
УАЗ-469Б |
|
215-380(8.40-15) |
|
370 1 |
|
|
|
||
|
РАФ-2203 |
|
185/80R-15 |
|
310 1 |
|
|
|
||
51