Курсовая работа: Синтез и анализ эксплуатационных параметров автомобиля
Введение
Эксплуатационными свойствами автомобиля, определяющими приспособленность его конструкции к эффективному использовании в реальных условиях, являются вместимость (пассажиро- и грузовместимость), использование массы, тяговая и тормозная динамичность, топливная экономичность, устойчивость, управляемость, маневренность, плавность хода, проходимость, надежность(безотказность, долговечность, ремонтопригодность, сохраняемость), безопасность.
Эффективность как безразмерное отношение эффекта (положительного результата) к соизмеримым затратам на его производство может быть энергетической и стоимостной (экономической).
Поскольку автомобиль является преобразователем химической энергии топлива и атмосферного воздуха через тепловой поток продуктов сгорания Gт Нu в поступательное движение массы mг водителя, пассажиров, грузов или специально оборудования по дрогам, улицам и местности с мгновенной рабочей скоростью uа,, то его эффект можно измерить полезным импульсом mгuа и полезной мощностью Na поступательного движения в автомобиле полезной массы mг,, а энергетическую эффективность автоперевозок - коэффициентом полезного действия (КПД) автомобиля hа. При этом полезную (транспортную) работу автомобиля должно определять интегрированием мгновенной мощности Na за время t, а стоимостную эффективность автомобиля – отношением цены (тарифа) к себестоимости полезной (транспортной) работы, измеряемой в физических единицах (МДж) с учетом динамического фактора автомобиля по двигателю Dг и сцеплению jl, показателей дорожных условий (j, f, i) и режимов движения (+ j). Все эти показатели, необходимые для графического определения коэффициента буксования d и рабочей скорости uа, можно синтезировать в динамическом паспорте автомобиля, разработанном и применяемом на кафедре «Тракторы и автомобили» Вятской ГСХА с целью прогноза энергетической и стоимостной эффективности автомобилей и тракторов. В не кафедральных литературных источниках такого динамического паспорта нет.
Расчет и построение графика динамического паспорта автомобиля (лист 2) возможны после предварительного анализа конструкции автомобиля и условий его использования (глава 1). Модель, прототип или альтернативную конструктивную схему автомобиля и предлагаемое предприятие студент выбирает сам с перспективой использования результатов курсового проектирования в дипломном проекте, как правило комплексном.
1. Анализ конструкции автомобиля и условий его использования
Расчет внешней скоростной характеристики двигателя
В настоящее время на автомобилях используются главным образом поршневые двигатели внутреннего сгорания, приспособленные к устойчивому переносу мощности через трансмиссию к ведущим колесам в интервале частот вращения коленчатого вала от nм при максимальном крутящем моменте Ме max до nN при максимальной эффективной мощности
Ne max = MeN weN = 0,105 MeN nN, (1.1)
где MeN – крутящий момент при максимальной мощности, кНм;
Meн=0,36кНм.
weN – угловая скорость коленчатого вала при максимальной мощности, рад/с;
(1.2)
Nemax=114,912кВт.
При эксплуатации автомобиля часть эффективной мощности Ne расходуется потребителями, неучтенными при стендовых испытаниях двигателя, а также не может быть получена из-за отличия реальных атмосферных условий от стандартных при снятии внешней скоростной характеристики на стенде. Поэтому при использовании стандартной внешней характеристики для расчета тягово-скоростных показателей автомобиля все значения Ne необходимо умножить на коэффициент коррекции kp = 0,93 – 0,96.
Если реальной внешней характеристики двигателя в графической или табличной формах нет, но известны Ne max, nN, Ме max и nм, то после определения коэффициентов приспособляемости:
(1,3)
km=0,22
, (1.4)
kw=1,68 а также коэффициентов:
, (1.5)
a=0,74
0,74
, (1.6)
в=1,60
1,60
, (1.7)
с= 1,34
можно определить текущие значения крутящего момента по эмпирической зависимости:
, (1.8)
Ме – текущие значения крутящего момента, кНм;
MeN – крутящий момент при максимальной мощности, кНм; согласно (1.1)
;
n – текущие значения частоты вращения коленчатого вала, мин-1; принимаем не менее шести удобных и по возможности равномерно распределенных значений, включая n < nм; n = nм, n = nN и n > nN;
kp – коэффициент коррекции стендовой внешней характеристики, принятый из интервала kp=0,93-0,96.
Текущие значения эффективной мощности определяем по формуле:
Ne = Me we » 0,105 Ме n, (1.9)
а текущие значения удельного расхода топлива из произведения:
ge = geN kn, (1.10) где:
ge – текущее значение удельного расхода топлива, г/(кВт ч);
geN – удельный расход топлива при максимальной мощности Nmaxг/(кВтч); принимаем из технической характеристики двигателя или из задания;
kn – коэффициент влияния частоты вращения коленчатого вала на удельный расход топлива; определяем из графика [, с. 90] или из таблицы 1.
Таблица 1. Приближенные значения коэффициента kn при отношениях:
n,об/мин | 3240 | 3040 | 2840 | 2640 | 2440 | 2240 | 2040 |
n/n ном | 0,720 | 0,675556 | 0,631 | 0,587 | 0,542 | 0,498 | 0,453 |
kn | 0,95 | 0,96 | 0,97 | 0,975 | 0,98 | 0,99 | 1,01 |
При несовпадении значений отношения n/nN табличные значения kn интерполируем и уточняем при построении графика внешней скоростной характеристики двигателя на миллиметровой бумаге формата А4 (рис. 1), расчете эффективного КПД
(1.11)
и часового расхода топлива
Gt = 10-3 ge Ne, (1.12)
где Нu – низшая теплота сгорания топлива;
Нu » 44 кДж/г –автомобильный бензин;
После графической проверки расчетных значений Me, Ne, ge, hе и Gt, включая их регуляторные (дизели) и ограничительные (карбюраторные двигатели грузовых автомобилей) «ветви», составляет таблицу 2:
Таблица 2. Внешняя скоростная характеристика двигателя при kр = 0,93
n, мин | 3240 | 3040 | 2840 | 2640 | 2440 | 2240 | 2040 |
Me,кНм | 0,309 | 0,335 | 0,357 | 0,375 | 0,389 | 0,399 | 0,406 |
Ne,кВт | 105,091 | 106,868 | 106,397 | 103,923 | 99,692 | 93,949 | 86,938 |
ge,г/кВт*ч | 285,000 | 288,000 | 291,000 | 292,500 | 294,000 | 297,000 | 303,000 |
Gt, кг/ч | 29,951 | 30,778 | 30,962 | 30,398 | 29,309 | 27,903 | 26,342 |
Не | 0,287 | 0,284 | 0,281 | 0,280 | 0,278 | 0,275 | 0,270 |
1.2 Прогноз условий автоперевозок
Прогноз условий автоперевозок целесообразно совместить с оценкой проходимости и пассажиро- или грузовместимости автомобиля.
Основными показателями дорожных условий являются приведенный коэффициент дорожных сопротивлений и коэффициент сцепления. Они входят в неравенство:
y < Dг < jх l, (1.13)
определяющее проходимость и тяговую динамичность транспортного средства, у которого часть массы lmа действует на ведущие колеса, а часть массы (1 - l) mа- на ведомые. У полноприводных автомобилей коэффициент нормальной нагрузки ведущих колес l = 1, а у автопоездов с неполноприводными тягачами коэффициент l << 1 и ограничивает их проходимость по скользким дорогам.
Согласно ГОСТ Р 50597 – 93 дорожное покрытие должно иметь коэффициент сцепления j > 0,4. Однако на гололеде и снежном накате коэффициент сцепления j < 0,25 и часто является причиной ДТП. Такое несоответствие дороги стандарту, определенное контрольным торможением или следственным экспериментом на месте ДТП, может обеспечить защиту прав его участников, в том числе возместить материальный ущерб и компенсировать моральный вред за счет дорожно-эксплуатационного предприятия, своевременно не устранившего зимнюю скользкость дороги.
Технические правила ремонта и содержания автомобильных дорог (ВСН 24 – 88) к основным транспортно-эксплуатационным показателям автомобильной дороги относят: обеспеченную скорость, пропускную способность, уровень ее загрузки движением, непрерывность, комфортность и безопасность движения, способность пропускать автомобили и автопоезда с осевой нагрузкой и грузоподъемностью (или общей массой), соответствующими категории дороги.
По техническому уровню, эксплуатационному состоянию и организации движения автомобильные дороги должны обеспечивать возможность безопасного движения одиночных автомобилей при благоприятных погодных условиях с максимальными скоростями, близкими к расчетным (Крсэ ³ 1) соответствующей категории, установленной для эксплуатируемой дороги, утвержденной технической документацией. В неблагоприятных погодно-климатических условиях допускается снижение обеспечиваемой максимальной скорости по отношению к расчетной по СНиП 2.05.02 – 85, но не ниже значений, приведенных в таблице 1. ВСН 24-88. в курсовом проекте значение обеспечиваемой дорогой максимальной скорости uод следует записать в таблицу 1 прогноза условий автоперевозок, а в главе 2 сравнить его со значением рабочей скорости автомобиля, требованиями п. 10.1 ПДД РФ, уровнем мастерства водителя, особенностями транспортного потока и среды.
Таблица 3 Ориентировочные значения показателей.
Показатели | П е р и о д ы года | |||
лето | осень | зима | Весна | |
j | 0.7 | 0.3 | 0.2 | 0.3 |
f | 0.03 | 0.08 | 0.04 | 0.06 |
i | 0.07 | 0.07 | 0.07 | 0.07 |
y | 0.02 | 0.02 | 0.018 | 0.018 |
Г | 2.0 | 2.0 | 2.0 | 2.0 |
l | 0.71 | 0.71 | 0.71 | 0.71 |
uрасч |
80 | 70 | 60 | 70 |
Крсэ |
1.6 | 1.5 | 1.5 | 1.5 |
uод |
80 | 70 | 60 | 70 |
Вместимость автомобиля как его способность единовременно и качественно перевозить наибольшее количество пассажиров, грузов или специального оборудования можно оценить по значению коэффициента использования грузоподъемности:
, (1.14)
комфортности и безопасности пассажиров или количественной и качественной сохранности грузов и специального оборудования. При перевозке сыпучих грузов малой плотности лимитирующим показателем грузовместимости обычно является удельная объемная грузоподъемность
, (1.15)
где qv – удельная объемная грузоподъемность, т/м3;
q - грузоподъемность, т;
Vк – объем кузова, м3;
rг – плотность груза, т/м3.
При оценке основных эксплуатационных свойств автомобиля с помощью его динамического паспорта более удобным показателем вместимости является коэффициент полной нормальной загрузки. С учетом (1.15) расчетный коэффициент нормальной загрузки
, (1.16)
где kv - коэффициент использования объема кузова, обеспечивающий количественную и качественную сохранность груза.
При перевозке сыпучих грузов в бортовой платформе или кузове самосвала можно принять kv » 0,95.
Вместимость затаренных грузов зависит от размеров тары и способа укладки и оценивается графоаналитически по схеме кузова, выполненной на миллиметровой бумаге формата А4.
Значения коэффициента нормальной нагрузки ведущих колес неполноприводного автомобиля в снаряженном состоянии lо и полностью груженого lq можно определить по данным технической характеристики как отношения массы, приходящейся на ведущие колеса, к общей массе (снаряженной или полной).
Все показатели таблицы 1. имеют широкие интервалы значений и для развития оперативной эрудиции требуют запоминания вместе с терминологической характеристикой дорожной обстановки. Например, обозначение 0,05 £ j £ 0,80 нижним пределом 0,05 характеризует очень скользкий гололед и наиболее сложные условия движения, а верхним пределом 0,80 – сухой шероховатой асфальтобетон и возможность движения одиночного автомобиля и расчетной скоростью. При этом коэффициент сопротивления качению 0,012 £ f £ 0,30 может иметь значение, близкое к его нижнему пределу, например 0,02, но не к верхнему 0,30, обозначающему переувлажненное поле во время уборки силосной массы, сахарной свеклы или картофеля с погрузкой при движении со скоростью менее 10 км/ч.
Достоверный прогноз условий автоперевозок может обеспечить их своевременность, экономичность и безопасность.
1.3 Составление кинематической схемы и расчет КПД трансмиссии
Кинематическую схему трансмиссии в стандартных обозначениях структурных элементов составляем на листе1 формата А1 по данным технического описания и каталога, выделяя все нагруженные детали и сопряжения, а также регулируемые в процессе эксплуатации и после ремонта.
Суммарную мощность, теряемую в трансмиссии, определяем по формуле
Nтр = (1 – 0,98k×0,97l×0,995m) Ne + Nтр o, (1.13)
а КПД трансмиссии – по формуле
hтр = 0,98k×0,97l×0,995m – , (1.14)
где k и l – число соответственно цилиндрических и конических или гипоидных зубчатых пар, через которое последовательно передается мощность;
m – число карданных шарниров, через которое передается мощность; m=4
Nтр o – мощность, теряемая в трансмиссии на холостом ходу, кВт; принимаем из интервала (о,03 – 0,05) Nemax.
Надежность и безопасность автомобиля, дороги и водителя
Надежность, включая в себя безотказность, ремонтопригодность и сохраняемость, являются комплексным общетехническим свойством любого изделия, в том числе автомобиля, автомобильной дороги и улично-дорожной сети. Однако СНиП 2.05.02. – 85 и СНиП 2.07.01 -89* соответственно автомобильные дороги и улично-дорожные сети общетехнической надежностью не оценивают.
С учетом ГОСТ 27.002-89 надежность автомобиля – это свойство автомобиля сохранять во времени в установленных пределах знания всех параметров, характеризующих способность выполнять требуемые функции (транспортную работу) в заданных режимах и условиях применения, технического обслуживания, хранения и транспортирования. автомобильные дороги и улично-дорожные сети могут иметь подобное определение своей надежности – свойства автомобильной дороги и улично-дорожные сети сохранять во времени в установленных пределах значения всех параметров, характеризующих способность выполнять требуемые функции (обеспечивать движение транспортных средств) в заданных режимах и условиях содержания, ремонта и эксплуатации. Однако одним определением безнадежные российские дороги и улично-дорожные сети в надежные без содержания, ремонта, реконструкции и строительства не превратить.
Безотказность автомобиля – это свойство автомобиля непрерывно сохранять работоспособное состояние в течение некоторого времени или наработки. При таком определении безотказность живучесть автомобиля – это свойство автомобиля сохранять ограниченную работоспособность при воздействиях, не предусмотренных условиями нормальной эксплуатации, но возникающих в реальной эксплуатации на российских дорогах и улицах, а безопасность автомобиля - это свойство автомобиля не создавать угрозу для жизни и здоровья участникам дорожного движения в случае нарушения работоспособного состояния (отказа). Однако у конструктивного безопасного и технически исправного автомобиля отказ в форме неуправляемости траекторией и скоростью движения может возникнуть из-за предельно опасного состояния дороги, спроектированной и построенной согласно СНиП 2.05.02-85, но оледеневшей и недопустимо скользкой или имеющей засыпанные снегом просадки и выбоины на проезжей части и обочинах. Поэтому вероятную опасность автомобиля, дороги и среды как их объективную особенность создавать угрозу для жизни и здоровья водителя и других участников дорожного движения необходимо определить одинаково и синтезировать результаты их раздельного анализа в прогнозируемую вероятность опасностей динамичной системы ВАДС, исходно опасной, а не безопасной. Так называемая »конструктивная безопасность автомобиля» является рекламно-техническим термином, противоречащим юридическому определению автомобиля как средства повышенной опасности, особенно при управлении опасным водителем и движении по опасной дороге в опасной среде.
Проведенные в Англии исследования показали, что 80% водителей не совершают ДТП, 15% водителей совершают 70% всех ДТП, 5% водителей совершают 30% всех ДТП. Наши исследования показали, что 69% всех водителей не совершают ДТП, 12% совершают 33% всех ДТП, а 19% водителей совершают оставшиеся 67% ДТП» [ c. 139]. Следовательно, большинство безопасных водителей как-то обнаруживает опасности для движения и предотвращает ДТП, а меньшинство опасных водителей совершает ДТП, превращая себя и других в жертвы.
2. Расчет и построение динамического паспорта
При заданных модели автомобиля, скорости встречного или попутного ветра uw=0 м/с и коэффициенте сцепления колес с сухим шероховатым покрытием jос исходными данными для расчета и построения графиков динамического (тягово-тормозного паспорта) паспорта на листе 2 формата А1 являются:
- грузоподъемность q=6 т;
- собственная масса в снаряженном состоянии mо=4,3 т;
- коэффициенты нормальной нагрузки ведущих колес («развесовка»)
lо=0,51 и lq=0,75;
- радиус качения ведущих колес rк=0,48 м, принимаемый равным статическому и динамическому радиусам;
- передаточные числа трансмиссии uтр на всех передачах переднего хода;
- внешняя скоростная характеристика двигателя, рассчитанная в 1 и перенесенная в таблицу 4
При наличии действительных значений этих показателей задаваемая по желанию студента модель автомобиля и условия его использования могут быть любыми.
Теоретическую скорость uт определяем расчетом при коэффициенте буксования d=0 на всех передачах и всех табличных значениях частоты вращения n.
Силу сопротивления воздуха Рw при табличных значениях расчетной скорости uт и заданной скорости uw встречного (+) или попутного (-) ветра определяем по формуле
Рw = kw F (uт ± uw)2×10-3, (2.1)
где Рw – сила сопротивления воздуха, кН;
uт и uw - скорости автомобиля и ветра, м/с;
kw – коэффициент обтекаемости, Н с2/м4;
согласно [1, с. 42] kw принимаем из интервалов:
- 0,20 – 0,35 – легковые автомобили;
- 0,45 – 0,55 – автобусы капотной компоновки;
- 0,35 – 0,45 – автобусы вагонной компоновки;
- 0,50 – 0,70 – грузовые автомобили с бортовой платформой и самосвалы;
- 0,55 – 0,65 – автоцистерны;
- 0,50 – 0,60 – автофургоны;
- 0,85 – 0,95 – автопоезда;
- 0,15 – 0,20 – гоночные автомобили;
F – площадь лобового сопротивления, м2; согласно [1, с. 42] определяем по формулам:
F = B Нг – грузовые автомобили с шириной колеи передних колес В и габаритной высотой Нг, м2;
F = 0,8 B Нг – легковые автомобили с габаритной шириной Вг и габаритной высотой Нг, м2.
Рассчитанные по формуле (1.13) значения КПД трансмиссии hтр заносим в таблицу 4.
Полную окружную силу ведущих колес Рко определяем по формуле
Таблица 4 Расчетная динамическая характеристика снаряженного автомобиля при факторе обтекаемости kwF=22 Н с2/м2 и скорости ветра uw=0м/с
Передача | n, об/мин | Vt, км/ч | Pw, кН | Me, кНм | Нтр | Pко. кН | Do | Ne,кВт | Gт. кг/ч | Не | Uтр |
1 | 3240 | 12,21 | 0,038 | 0,309 | 0,85 | 26,15 | 0,62 | 105,09 | 29,95 | 0,29 | 48 |
3040 | 11,46 | 0,033 | 0,335 | 0,85 | 28,36 | 0,67 | 106,87 | 30,78 | 0,28 | 48 | |
2840 | 10,71 | 0,029 | 0,357 | 0,85 | 30,21 | 0,72 | 106,40 | 30,96 | 0,28 | 48 | |
2640 | 9,95 | 0,025 | 0,375 | 0,85 | 31,72 | 0,75 | 103,92 | 30,40 | 0,28 | 48 | |
2440 | 9,20 | 0,022 | 0,389 | 0,84 | 32,87 | 0,78 | 99,69 | 29,31 | 0,28 | 48 | |
2240 | 8,44 | 0,018 | 0,399 | 0,84 | 33,67 | 0,80 | 93,95 | 27,90 | 0,28 | 48 | |
2040 | 7,69 | 0,015 | 0,406 | 0,84 | 34,10 | 0,81 | 86,94 | 26,34 | 0,27 | 48 | |
2 | 3240 | 22,21 | 0,126 | 0,309 | 0,85 | 14,38 | 0,34 | 105,09 | 29,95 | 0,29 | 26,4 |
3040 | 20,84 | 0,111 | 0,335 | 0,85 | 15,60 | 0,37 | 106,87 | 30,78 | 0,28 | 26,4 | |
2840 | 19,47 | 0,096 | 0,357 | 0,85 | 16,62 | 0,39 | 106,40 | 30,96 | 0,28 | 26,4 | |
2640 | 18,10 | 0,083 | 0,375 | 0,85 | 17,45 | 0,41 | 103,92 | 30,40 | 0,28 | 26,4 | |
2440 | 16,73 | 0,071 | 0,389 | 0,84 | 18,08 | 0,43 | 99,69 | 29,31 | 0,28 | 26,4 | |
2240 | 15,35 | 0,060 | 0,399 | 0,84 | 18,52 | 0,44 | 93,95 | 27,90 | 0,28 | 26,4 | |
2040 | 13,98 | 0,050 | 0,406 | 0,84 | 18,75 | 0,44 | 86,94 | 26,34 | 0,27 | 26,4 | |
3 | 3240 | 39,62 | 0,400 | 0,309 | 0,85 | 8,06 | 0,18 | 105,09 | 29,95 | 0,29 | 14,8 |
3040 | 37,17 | 0,352 | 0,335 | 0,85 | 8,74 | 0,20 | 106,87 | 30,78 | 0,28 | 14,8 | |
2840 | 34,72 | 0,307 | 0,357 | 0,85 | 9,32 | 0,21 | 106,40 | 30,96 | 0,28 | 14,8 | |
2640 | 32,28 | 0,265 | 0,375 | 0,85 | 9,78 | 0,23 | 103,92 | 30,40 | 0,28 | 14,8 | |
2440 | 29,83 | 0,227 | 0,389 | 0,84 | 10,14 | 0,23 | 99,69 | 29,31 | 0,28 | 14,8 | |
2240 | 27,39 | 0,191 | 0,399 | 0,84 | 10,38 | 0,24 | 93,95 | 27,90 | 0,28 | 14,8 | |
2040 | 24,94 | 0,158 | 0,406 | 0,84 | 10,51 | 0,25 | 86,94 | 26,34 | 0,27 | 14,8 | |
4 | 3240 | 61,72 | 0,970 | 0,309 | 0,85 | 5,17 | 0,10 | 105,09 | 29,95 | 0,29 | 9,5 |
3040 | 57,91 | 0,854 | 0,335 | 0,85 | 5,61 | 0,11 | 106,87 | 30,78 | 0,28 | 9,5 | |
2840 | 54,10 | 0,745 | 0,357 | 0,85 | 5,98 | 0,12 | 106,40 | 30,96 | 0,28 | 9,5 | |
2640 | 50,29 | 0,644 | 0,375 | 0,85 | 6,28 | 0,13 | 103,92 | 30,40 | 0,28 | 9,5 | |
2440 | 46,48 | 0,550 | 0,389 | 0,84 | 6,51 | 0,14 | 99,69 | 29,31 | 0,28 | 9,5 | |
2240 | 42,67 | 0,464 | 0,399 | 0,84 | 6,66 | 0,15 | 93,95 | 27,90 | 0,28 | 9,5 | |
2040 | 38,86 | 0,384 | 0,406 | 0,84 | 6,75 | 0,15 | 86,94 | 26,34 | 0,27 | 9,5 | |
5 | 3240 | 90,90 | 2,104 | 0,309 | 0,85 | 3,51 | 0,03 | 105,09 | 29,95 | 0,29 | 6,45 |
3040 | 85,29 | 1,852 | 0,335 | 0,85 | 3,81 | 0,05 | 106,87 | 30,78 | 0,28 | 6,45 | |
2840 | 79,68 | 1,617 | 0,357 | 0,85 | 4,06 | 0,06 | 106,40 | 30,96 | 0,28 | 6,45 | |
2640 | 74,07 | 1,397 | 0,375 | 0,85 | 4,26 | 0,07 | 103,92 | 30,40 | 0,28 | 6,45 | |
2440 | 68,46 | 1,193 | 0,389 | 0,84 | 4,42 | 0,08 | 99,69 | 29,31 | 0,28 | 6,45 | |
2240 | 62,85 | 1,006 | 0,399 | 0,84 | 4,52 | 0,08 | 93,95 | 27,90 | 0,28 | 6,45 | |
2040 | 57,23 | 0,834 | 0,406 | 0,84 | 4,58 | 0,09 | 86,94 | 26,34 | 0,27 | 6,45 |
, (2.2)
а динамический фактор автомобиля в снаряженном состоянии – по формуле
. (2.3)
Эффективный КПД двигателя можно выразить и рассчитать по формуле при Нu » 44 или 42,5 МДж/кг соответственно для бензинов и дизельных топлив всех марок.
График коэффициента буксования d строим по ориентировочным данным таблицы 5.
Таблица 5. Ориентировочные значения d при:
0,1 | 0,2 | 0,3 | 0,4 | 0,5 | 0,6 | 0,7 | 0,8 | 0,9 | 1,0 | |
d | 0,003 | 0,008 | 0,018 | 0,034 | 0,053 | 0,083 | 0,126 | 0,216 | 0,414 | 1,0 |
График коэффициентов сцепления шин с сухим (juс), мокрым (juм), мокрым и загрязненным (juмз) дорожным покрытием рассчитываем по соотношениям таблицы 6 с учетом экспериментальных данных Э.Г. Подлиха и заданного значения jос.=0,8
Таблица 6. Ориентировочные соотношения коэффициентов сцепления
Vт. км/ч | 0 | 10 | 80 | 100 |
φvc | 0,8 | 0,8 | 0,416 | 0,4 |
φvm | 0,536 | 0,536 | 0,28 | 0,264 |
φms | 0,264 | 0,264 | 0,144 | 0,136 |
Графики Do = f (uт) на всех передачах переднего хода у автомобилей с дизелями должны иметь регуляторные, а у грузовых автомобилей и автобусов с карбюраторными двигателями, - ограничительные «ветви» - наклонные прямые, плавно переходящие в кривые корректорных «ветвей», изображающих кратковременно допустимую перегрузку и начальный участок режима заглохания перегруженного двигателя. Построение этих графиков по данным колонок uт и Dо в таблице 4 можно осуществлять в любой последовательности, но лучше начинать с номинальных значений (при Ne max), которые должны лежать на общей касательной гиперболе, описывающей динамические возможности автомобиля с ДПМ (дизелем постоянной мощности). Автомобильные дизели с обычной (положительной) коррекцией цикловой подачи топлива и, тем более, «двухрежимные» (с отрицательной при больших и положительной при малых частотах n (скоростях uт) существенно отличаются от ДПМ в сторону меньшей приспособляемости к преодолению переменных дорожных сопротивлений y.
Тягово-тормозной паспорт автомобиля на листе 2 формата А1 проще строить последовательности:
- отступив от левого верхнего угла со стороной 841мм примерно на 50мм вниз и вправо, начертить левый квадрат 250х250мм, центральный прямоугольник 400х250 + 200 мм и правый прямоугольник 80х250 мм с общей верхней стороной 730мм;
разделить левое и центральные поля будущих графиков квадратной масштабной сеткой 50х50 мм, а правое поле - вертикалями через 20мм;
- нанести символы, значения и единицы измерения на шкалах:
d, Do, ju, y, l ® 0; 0,2; 0,4; 0,6; 0,8; 1,0;
jхт ® 0, 2, 4, 6, 8,м/с2 10;
® 0; 0,2; 0,4; 0,6; 0,8; 1,0;
Sт 0,50; 100; 150; 200; 250; 300; 350м; 400;
Г ® 1, 2, 3, 4, 5;
uа ® 0, 5, 10, 15, 20, 25, 30, 35 м/с 40;
0, 18,36, 54, 72, 90, 108, 126 км/ч 144;
hе ® 0; 0,1; 0,2; 0,3; 0,4;
Nе ® 0, 50, 100, 150 кВт 200 (или иные значения, включающие Nе, max и удобные для отчета);
- повторить значения левой вертикальной шкалы на второй справа вертикальной шкале (при Г = 1) и ее нижний интервал 0 - 0,2 разделить на десять интервалов по 5 мм в каждом;
- разделить правую вертикальную шкалу (при Г = 5) на десять интервалов по 25мм в каждом и их границы соединить лучами с границами тех же интервалов на второй справа вертикальной шкале; нанести символ и значения правой вертикальной шкалы:
y ® 0, 0,02; 0,04; 0,06;…; 0,20;
- используя таблицу 2.1, построить на верхнем центральном поле кривые Do = f(uт), а под ними на нижнем центральном поле; - кривые Nе = f(uт) и hе = f(uт) на всех передачах переднего хода;
- используя таблицу 2.3, построить на верхнем центральном поле кривые juс, juм и juмз = f(uт); соединить лучами «сеточные» значения скорости uа (5, 10, 15, 20, 25, 30, 35 м/с) с полюсом, имеющим координаты uт = 0, Do = 1,0, = 1 и Sт = 0;
- используя таблицу 5, построить на левом поле кривую d = f; «сеточные» значения «второй» слева вертикальной шкалы, одинаковые со значениями 0,2; 0,4; 0,8; на левой шкале, соединить диагоналями с такими же значениями на верхней левой шкале, соединить диагоналями с такими же значениями на верхней левой шкале , а лучами, - с полюсом в нижнем левом углу, имеющим координаты jхт = 10 м/с2 и d, Do, ju, y, l = 0;
- используя данные технической характеристики, определить значения коэффициента нормальной нагрузки ведущих колес неполноприводного автомобиля lо в снаряженном и lq в полностью груженом состоянии, полученное значение lо в масштабе левой вертикальной шкалы отложить на второй справа вертикальной шкале (при Г = 1), а lq - на вертикальной шкале, проходящей через значение
Гq = 1 + ;
полученные точки соединить прямой линией;
- принимая удобные для отчета и построения графика значения для отчета и построения графика значения Гi > Гq, рассчитать значения
(2.4)
и построить гиперболическую часть графика l = f(Г).
Графики jхт = f (ju, t), uат = f (jхт, t) и sтс = f (uат, t), характеризующие тормозную часть динамического паспорта автомобиля, строим после графоаналитического определения показателей эффективности автомобиля в тяговом режиме.
Графическое определение рабочей скорости и расчет показателей эффективности
Поскольку необходимое условие ускоренного и равномерного движения груженого автомобиля имеет вид
, (2.5)
а графики Do = f (uт) рассчитаны и построены при Г=1, то при любых значениях Г > 1 значения динамического фактора груженого автомобиля по двигателю
, (2.15)
сравниваемые со значением коэффициента y, можно определить по графикам Do = f (uт), изменяя масштаб их ординат в Г раз. Множество таких масштабов при фиксированных значениях y на правой шкале образует лучи – линии одинаковых значений Dг = y при разных значениях Г. Поэтому известные значения Г и y, отмечаемые соответственно на верхней (или нижней) и правой шкалах входными стрелками и последующими пунктирными линиями по вертикале и лучу до точки пересечения друг с другом, определяют ординату Dг, переносимую по горизонтальной пунктирной лини до пересечения с правой кривой Do = f (uт), и далее до правой шкалы левого поля. Эта точка на правой шкале (шкале времени в тормозной части паспорта) является первым «входом» Dг в график количественного учета буксования d = f (Dг/jul) в рабочей скорости uа. Еще два «входа» в этот график (l и juс, juм или juмз) определяются проектированием по горизонталям точки пересечения вертикали Г с кривой l на правом поле точки пересечения графика juс, juм или juмз = f (uт)с пунктирной вертикалью, проходящей через точку пересечения пунктирной горизонтали Dг с правой кривой Do = f (uт).
Таким образом, на правой шкале левого поля получается три входа в график количественного учета сомножителя (1 - d) в формуле (2.1). Этот сомножитель можно определить двойным графическим делением на левом поле: ординату Dг (делимое) спроектировать по горизонтали, а ординату ju (делитель) – по лучу, точку их пересечения спроектировать по вертикали на верхнюю шкалу, полученный на ней промежуточный результат Dг/ju перенести по диагональной сетке на правую шкалу, полученную ординату спроектировать по горизонтали до пересечения с лучом из ординаты l, а точку их пересечения спроектировать по вертикали до пересечения с кривой d. Эта точка делит проходящую через нее единичную вертикаль на нижнюю d и верхнюю (1 - d) части. Графическое умножение (1 - d) на значение uт, определенное аргументом точки пересечения правой (или любой) кривой Do с горизонталью ключа пользования, обеспечивает лучевая номограмма в верхней части центрального поля скоростей. Луч, уходящий в полюс из найденного значения uт, аргументом точки пересечения с горизонталью, проходящей через значение d на кривой, определяет рабочую скорость uа, а проходящая через нее вертикаль – значения Ne и hе на нижней части центрального поля. Следовательно, при известной массе mг все показатели формулы (2.4) оказываются известными и позволяют рассчитать значение КПД автомобиля hа и себестоимость его полезной работы Са по формуле (2.8). Однако до графического определения рабочих скоростей и последующего расчета показателей эффективности необходимо конкретизировать условия автоперевозок и задать соответствующие им состояния дорожного покрытия (juс, juм или juмз) и значения коэффициентов y и Г. Результаты такого графоаналитического прогноза эффективности автомобиля можно оформить таблицей 7.
Таблица 7 Прогноз эффективности автомобиля
Условия | f | i | ψ | Г | λ | Va | φv | ηe | Ne | Na | ηa | Ca |
1 | 0,02 | 0 | 0,02 | 2 | 0,68 | 86 | 0,38 | 0,28 | 108 | 28,12 | 0,073 | 127,85 |
2 | 0,019 | 0,01 | 0,02 | 2,4 | 0,75 | 78 | 0,24 | 0,275 | 106 | 26,81 | 0,066 | 122,35 |
3 | 0,008 | 0,012 | 0,02 | 3 | 0,67 | 66 | 0,12 | 0,27 | 98 | 22,90 | 0,059 | 121,81 |
В строке 1 условия перевозок можно принять наиболее благоприятными (y = f £ 0,02, Г = Гq и j = juс), в строке 2 вместо i = 0 imax, а в строке 3 экстремальными, но обеспечивающими условие. При этом ключ пользования на листе 2 можно изобразить стрелками и пунктирными линиями только для одного, наиболее важного варианта, обоснованного текстовой частью.
Значения экономических и эксплуатационных показателей (Цтм, а, Ба, Зот, Па, g, L, b) можно принять ориентировочными, в том числе а » 0,4, Па = 0, g = b = 1 и j = 0.
3. Оценка динамичности автомобиля
Расчет, построение и анализ характеристик разгона
При заданных значениях коэффициентов Г и y текущие значения максимально возможных ускорений j = f(uт) на всех передачах проще определять расчетом по формуле
(3.1)
после расчета значений коэффициента dвр.
Для расчета текущих значений Dг, входящих в уравнение движения (3.1), достаточно переписать значения Dо из таблицы 4 в таблицу 8 и разделить их согласно (2.15) на заданное значение коэффициента нормальной загрузки автомобиля или автопоезда Г.
Текущие значения теоретической скорости uт, соответствующие текущим значениям Dо, Dг и j, тоже надо переписать из таблицы 2.1 в таблицу 3.1 и использовать их при построении графика ускорений j = f(uт) на листе миллиметровой бумаги формата А 4. После этого время tp и путь sp разгона можно определить графоаналитическим методом Е.А. Чудакова и Н.А. Яковлева.
Если часть шкалы скорости uт для каждой передачи разделить на n = 5 – 7 удобных для отсчета одинаковых интервалов
un = un - un-1 (3.2)
со средними значениями скорости
un ср = 0,5 (un-1 + un), (3.3)
то в каждом интервале и на всех передачах можно графически определить
средние ускорения
jn,ср = 0,5 (jn-1 + jn), (3.4)
а также время разгона
(3.5)
и путь разгона
Sn = un-1× + 0,5 jn,ср 2 = un ср×. (3.6)
Таблица. Результаты графоаналитического определения характеристик разгона автомобиля ЗИЛ-431410 при Г =2,4, y = 0,02.
Передача | Uk | δвр | Do | Dг | i | Vт | in | iср | ∆tn | Vn ср | ∆Sn |
1 | 7,44 | 3,25 | 0,62 | 0,26 | 0,72 | 12,21 | 0,72 | 0,72 | 0,53 | 12,21 | 6,43 |
7,44 | 3,25 | 0,67 | 0,28 | 0,78 | 11,46 | 0,78 | 0,75 | 1,01 | 11,84 | 11,91 | |
7,44 | 3,25 | 0,72 | 0,30 | 0,84 | 10,71 | 0,84 | 0,81 | 0,93 | 11,08 | 10,32 | |
7,44 | 3,25 | 0,75 | 0,31 | 0,88 | 9,95 | 0,88 | 0,86 | 0,88 | 10,33 | 9,06 | |
7,44 | 3,25 | 0,78 | 0,32 | 0,92 | 9,20 | 0,92 | 0,90 | 0,84 | 9,58 | 8,02 | |
7,44 | 3,25 | 0,80 | 0,33 | 0,94 | 8,44 | 0,94 | 0,93 | 0,81 | 8,82 | 7,16 | |
7,44 | 3,25 | 0,81 | 0,34 | 0,95 | 7,69 | 0,95 | 0,95 | 0,40 | 8,07 | 3,21 | |
2 | 4,1 | 1,71 | 0,34 | 0,14 | 0,69 | 22,21 | 0,69 | 0,69 | 0,99 | 22,21 | 22,02 |
4,1 | 1,71 | 0,37 | 0,15 | 0,76 | 20,84 | 0,76 | 0,73 | 1,89 | 21,52 | 40,63 | |
4,1 | 1,71 | 0,39 | 0,16 | 0,82 | 19,47 | 0,82 | 0,79 | 1,73 | 20,15 | 34,96 | |
4,1 | 1,71 | 0,41 | 0,17 | 0,87 | 18,10 | 0,87 | 0,84 | 1,63 | 18,78 | 30,53 | |
4,1 | 1,71 | 0,43 | 0,18 | 0,90 | 16,73 | 0,90 | 0,89 | 1,55 | 17,41 | 26,96 | |
4,1 | 1,71 | 0,44 | 0,18 | 0,93 | 15,35 | 0,93 | 0,92 | 1,50 | 16,04 | 24,00 | |
4,1 | 1,71 | 0,44 | 0,18 | 0,94 | 13,98 | 0,94 | 0,94 | 0,73 | 14,67 | 10,74 | |
3 | 2,29 | 1,25 | 0,18 | 0,08 | 0,44 | 39,62 | 0,44 | 0,44 | 2,80 | 39,62 | 110,93 |
2,29 | 1,25 | 0,20 | 0,08 | 0,49 | 37,17 | 0,49 | 0,46 | 5,26 | 38,39 | 201,96 | |
2,29 | 1,25 | 0,21 | 0,09 | 0,54 | 34,72 | 0,54 | 0,52 | 4,73 | 35,95 | 170,02 | |
2,29 | 1,25 | 0,23 | 0,09 | 0,58 | 32,28 | 0,58 | 0,56 | 4,36 | 33,50 | 146,15 | |
2,29 | 1,25 | 0,23 | 0,10 | 0,61 | 29,83 | 0,61 | 0,60 | 4,11 | 31,06 | 127,55 | |
2,29 | 1,25 | 0,24 | 0,10 | 0,63 | 27,39 | 0,63 | 0,62 | 3,93 | 28,61 | 112,57 | |
2,29 | 1,25 | 0,25 | 0,10 | 0,65 | 24,94 | 0,65 | 0,64 | 1,91 | 26,17 | 50,09 | |
4 | 1,47 | 1,13 | 0,10 | 0,04 | 0,19 | 61,72 | 0,19 | 0,19 | 10,17 | 61,72 | 627,45 |
1,47 | 1,13 | 0,11 | 0,05 | 0,23 | 57,91 | 0,23 | 0,21 | 18,04 | 59,81 | 1079,27 | |
1,47 | 1,13 | 0,12 | 0,05 | 0,28 | 54,10 | 0,28 | 0,26 | 14,92 | 56,00 | 835,47 | |
1,47 | 1,13 | 0,13 | 0,06 | 0,31 | 50,29 | 0,31 | 0,29 | 13,00 | 52,19 | 678,63 | |
1,47 | 1,13 | 0,14 | 0,06 | 0,34 | 46,48 | 0,34 | 0,32 | 11,76 | 48,38 | 568,92 | |
1,47 | 1,13 | 0,15 | 0,06 | 0,36 | 42,67 | 0,36 | 0,35 | 10,94 | 44,57 | 487,57 | |
1,47 | 1,13 | 0,15 | 0,06 | 0,37 | 38,86 | 0,37 | 0,37 | 5,21 | 40,76 | 212,27 | |
5 | 1 | 1,08 | 0,03 | 0,01 | -0,06 | 90,90 | -0,06 | -0,06 | 0,00 | 90,90 | 0,00 |
1 | 1,08 | 0,05 | 0,02 | -0,01 | 85,29 | -0,01 | -0,03 | 0,00 | 88,10 | 0,00 | |
1 | 1,08 | 0,06 | 0,02 | 0,04 | 79,68 | 0,04 | 0,02 | 355,85 | 82,48 | 29351,69 | |
1 | 1,08 | 0,07 | 0,03 | 0,08 | 74,07 | 0,08 | 0,06 | 99,42 | 76,87 | 7642,82 | |
1 | 1,08 | 0,08 | 0,03 | 0,11 | 68,46 | 0,11 | 0,09 | 61,38 | 71,26 | 4374,12 | |
1 | 1,08 | 0,08 | 0,03 | 0,13 | 62,85 | 0,13 | 0,12 | 46,50 | 65,65 | 3052,95 | |
1 | 1,08 | 0,09 | 0,04 | 0,15 | 57,23 | 0,15 | 0,14 | 19,47 | 60,04 | 1168,72 |
Тогда расчетное время разгона
tp = 1 + 2 + … + , (3.7)
а расчетный путь разгона
Sp =S1 + S2 + …+ Sn. (3.8)
Однако в полученных расчетных значениях времени tp и пути Sp разгона не учтены время и путь трогания с места при убывающей пробуксовке дисков сцепления, а также время и путь движения "накатом по инерции" при переключении передачи. Эти "потери времени и пути" количественно мало значимы, но их качественная сторона определяет операторское мастерство водителя и его влияние на основные свойства автомобиля, прежде всего проходимость, безотказность и долговечность.
Расчет, построение и анализ характеристик обгона
При движении обгоняющего 1 (рис. 3.2), обгоняемого 2 и встречного 3 автомобилей с постоянными скоростями u1,=20м/с, u2=15м/с и u3=19м/с соответственно свободное расстояние на встречной полосе, необходимое для завершенного обгона, определяем по формуле:
, (3.9)
где Sсв, Sоб и Sз – соответственно расстояние свободное, обгона и проходимое встречным автомобилем за время обгона, м;
L1=5и L2=5– габаритная длина соответсвенно обгоняющего и обгоняемого автомобилей, м;
D1 и D2 – дистанции безопасности соответственно в начале и конце завершенного обгона, м.
"Согласно имеющимся данным, первая дистанция безопасности может быть представлена в виде функции скорости обгоняющего автомобиля
D1 = аоб u12 + 4, (3.10)
D1=216м.
а вторая – в виде функции скорости обгоняемого автомобиля
D2 = воб u22 + 4, (3.11)
D2=112м.
где аоб и воб – эмпирические коэффициенты, зависимые от типа обгоняемого автомобиля (таблица 9).
Таблица 9. Значения коэффициентов аоб и воб
Автомобили |
аоб |
воб |
Легковые Грузовые средней грузоподъемности Грузовые большой грузоподъемности и автопоезда |
0,33 0,53 0,76 |
0,26 0,48 0,67 |
Вторая дистанция короче первой, так как водитель обгоняющего автомобиля стремится быстрее возвратиться на свою полосу движения и иногда "срезает угол", а также "вклинивается" в дистанцию D3 между движущимися впереди "лидером", заменяя опасность встречного столкновения двумя попутными – спереди и сзади. На скоростных магистралях подобные попутные столкновения, обусловленные аварийным завершением обгона, иногда переходят во встречные с десятками и даже сотнями участников. Поэтому опытные водители вместо опасного и, тем более аварийного завершения обгона не начинают или прекращают его, возвращаясь на свою полосу движения не спереди, а сзади обгоняемого транспортного средства. Такой маневр, называемый незавершенным обгоном, можно разделить на три скоростных и временно-путевых этапа:
1. Выезд на встречную полосу и движение по ней со скоростью u1 за время t' на пути обгона:
, (3.12)
где е – переднегабаритное опережение (+), e=4 м.
t’=45,0c.
S’1=900,0м.
2. Замедление до скорости
= - j1 t'' < (3.13)
n’1=10,2м.
и пропускание обгоняемого автомобиля вперед на пути отказа от завершения обгона
, (3.14)
где Кэ – коэффициент эффективности торможения; Кэ=1,2
- минимально устойчивая скорость, согласно [, с. 53] = 3-5 м/с.
S’’1=769,4м.
3. Возврат на свою полосу движения со скоростью за время t''' на пути возврата
, (3.15)
где - путь, проходимый обгоняемым автомобилем за время
, (3.16)
t’’=5с.
; (3.17)
S’’2=75м.
D2 – дистанция безопасности при отказе от завершения обгона и возврата на свою полосу из-за угрозы встречного столкновения;
D2 » (15 – 20) м [, с. 54];
t''' – время возврата на свою полосу;
. (3.18)
t’’’=6,04с.
S’’’1=1537,2м.
При этом полный путь трехэтапного незавершенного обгона:
Sно=3206,6м. (3.19)
и его время
tно = t' + t'' + t''' =56,04с. (3.20)
вместе со скоростью u3 встречного автомобиля определяют минимальное свободное расстояние
, (3.21)
необходимое для осуществления этого сложного и опасного маневра.
S’св=4271,4м.
Анализ, построение и расчет тормозной диаграммы
При заданном значении начальной скорости uа=72км/ч тормозную диаграмму рассчитываем и строим в последовательности:
- используя графики juс, juм и juмз на листе 2, определяем методом ординат с шагом 5 км/ч средние значения коэффициентов сцепления jс, jм и jмз в интервале скоростей от нуля до заданной uа;
- выбираем значение времени реакции водителя tр из ряда tр = (0,6; 0,8; 1,0; 1,2 или 1,4) с, дифференцированного ВНИИСЭ;
- принимаем допустимое ГОСТ Р 51709 – 2001 время срабатывания рабочей тормозной системы (РТС) tср и делим его на время запаздывания tс = (0,1 – 0,2)с (РТС с гидроприводом) или tс = (0,4 – 0,5)с (РТС с пневмоприводом) и время нарастания земедления tн=tср-tс;
- определяем остановочное время на мокром и загрязненном покрытии по формуле
tомз=tр+tс+0,5tн+uа/gjмз (3.22)
и с учетом полученного значения составляем таблицу 10 для трех вариантов тормозной диаграммы – при средних значениях jс, jм и jмз;
Таблица 10. Расчетные тормозные диаграммы
М.-З. t | φмз | φм | φс | Мокр. t | Сухое t | ||||||
імз | Va | Sмз | ім | Va | Sм | іс | Va | Sc | |||
0 | 0 | 72 | 0 | 0 | 72 | 0 | 0 | 72 | 0 | 0 | 0 |
0,6 | 0 | 72 | 12,0 | 0 | 72 | 12 | 0 | 72 | 12 | 0,6 | 0,6 |
0,2 | 0 | 72 | 16,0 | 0 | 72 | 16 | 0 | 72 | 16 | 0,2 | 0,2 |
0,4 | 1,96 | 71,61 | 20,0 | 3,16 | 71,4 | 20,0 | 4,33 | 71,13 | 19,95 | 0,4 | 0,4 |
2 | 1,96 | 62 | 42,0 | 3,16 | 65,0 | 29,0 | 4,33 | 60 | 33,00 | 1 | 1 |
4 | 1,96 | 48 | 62,0 | 3,16 | 50,0 | 36,0 | 4,33 | 42 | 38,80 | 2 | 2 |
6 | 1,96 | 32 | 85,0 | 3,16 | 35,0 | 40,8 | 24 | 42 | 3 | 3 | |
8 | 1,96 | 12 | 108,3 | 3,16 | 25,0 | 56,0 | 4 | ||||
11,20 | 0 | 0 | 112,0 | 0 | 0 | 65,1 | 0 | 0 | 48,51 | 6,52 | 4,85 |
- определяем остановочный путь на мокром и загрязненном покрытии по формуле:
sомз=(tр+tс+0,5tн)uа+uа2/gjмз (3.23)
и установившиеся замедления jуст по формуле (3.49) при jх = jмз и Кэ = 1; jх = jм и Кэ min, jх = jс и Кэ mах;
- на листе миллиметровой бумаги формата А 4 на расстоянии около 100 мм от верхнего края проводим горизонтальную шкалу времени t и вертикальные шкалы j (верхнюю), u и s (нижние), выбираем удобные масштабы и строим графики jс (t), jм (t) и jмз (t), ограничив их значениями остановочного времени tос, tом и tомз, и приняв линейную зависимость нарастания от нуля до jуст в интервале времени tн;
- определяем скорости uн в конце нарастания замедлений по формуле
uн=uа–0,5jустtн (3.24)
при jуст = jс, jм и jмз, откладываем полученные значения на вертикали, проходящей через конец интервала tн, полученные точки соединяем плавными кривыми с горизонталью uа и расходящимися лучами с точками tомз, tом и Ошибка! Ошибка связи. на горизонтальной шкале t;
- определяем прямолинейную часть графика пути за время реакции водителя и запаздывания РТС
sрс=uа(tр+tc) (3.25)
и его криволинейные приращения за время нарастания замедления
sн=0,5uнtн=0,5tн(uа–0,5jустtн) (3.26)
строим прямолинейно-криволинейное начало "веера" остановочных путей:
- определяем по графикам средние значения скоростей в секундных интервалах времени tуcт, полученные значения заносим в таблицу 3.4 и складываем как секундные приращения sмз, sм и
sс=uа(t) с предыдущими значениями sмз, sм и sс в колонках таблицы 10; по полученным значениям строим параболическую часть графиков остановочных путей;
- из остановочного пути sос определяем тормозной путь:
sт=sос-uаtp (3.27)
Sт=68,84081633
и сравниваем его с расчетным тормозным путем по приложению Д ГОСТ Р 51709 – 2001:
, (3.28)
где sт – тормозной путь, м;
uо – начальная скорость торможения автотранспортного средства (АТС), км/ч;
jуст – установившееся замедление согласно таблице Д 1, м/с2;
А – коэффициент, характеризующий время срабатывания тормозной системы, принимаемой из таблицы Д 1.
Таблица Д 1. ГОСТ Р 51709 – 2001
АТС |
Категория АТС (тягач в составе автопоезда) |
Исходные данные для расчета норматива тормозного пути sт АТС в снаряженном состоянии |
|
А |
jуст, м/с2 |
||
Пассажирские и грузопассажирские автомобили |
М1 |
0,10 | 5,8 |
М2, М3 |
0,10 | 5,0 | |
Легковые автомобили с прицепом |
М1 |
0,10 | 5,8 |
Грузовые автомобили |
N1, N2, N3 |
0,15 | 5,0 |
Грузовые автомобили с прицепом (полуприцепом) |
N1, N2, N3 |
0,18 | 5,0 |
Sт=56,82м.
Однозначная количественная оценка долями единицы операторского мастерства водителя, конструктивного совершенства автомобиля и транспортно-эксплуатационных свойств дороги может быть получена из экспериментальных тормозных диаграмм. Графоаналитический вариант такой диаграммы, показанный на тягово-тормозном паспорте (см. рисунок 2.1), строим в последовательности:
- на нижней левой шкале откладываем значение g=9,8м/с2, переносим его на верхнюю левую шкалу и соединяем диагональной линией g с началом координат (Dо=0, jхт=0, uа=0, sт=0) тормозной "части" динамического паспорта;
- используя значения остановочного времени tо, выбираем удобный масштаб, например с/см, и наносим на вторую слева шкалу значения времени торможения
t ® 0, 2, 4, 6, 8 с 10 или 0, 5, 10, 20 с 25;
- учитывая высокую чувствительность организмом человека низкочастотных колебаний скорости продольных замедлений (ускорений) d jx/d t, приспособленность правой ноги к малым частотам (1,7 – 2,5 Гц) и ограниченную скорость срабатывания тормозной системы, принимаем минимальную частоту импульсов 1Гц;
- считая все значения коэффициентов сцепления juс реализованными при блокировке колес после "клевка", а не максимальными при коэффициенте юза sкр, принимаем постоянные "размахи"
juс = ju, max-juс£0,2 (3.29)
jх = juс g £ 2 м/с2;
- на шкале скоростей откладываем начальную скорость uао, проектируем ее значение по вертикали до пересечения с кривой juс, полученную точку пересечения проектируем по горизонтали до пересечения с g, а полученную на ней точку проектируем по вертикали до пересечения с линией нарастания замедления и шкальной jхт соответствует реализованному при юзе значению коэффициента сцепления juс при начальной скорости uа и согласно (3.61) может быть увеличено до максимального при jхт/t=0 и уменьшено до минимального на ту же величину jхт при jхт/t=0 в точке касания с вертикальной линией проектирования произведения juсg на шкалу jхт;
- определяем из построенного графика первого односекундного "клевка" среднее значение замедления
(3.30)
и уменьшаем скорость uао на величину
u1 = j1, ср t1 (3.31)
отложенную на горизонтали, уходящей вправо из j1, min до пересечения с вертикалью, проведенной через значение начальной скорости uао,
- полученное значение скорости uа1 в конце первого "клевка"
uа1 = uао - u1
считаем начальным, по нему графически определяем значение реализованного при юзе коэффициента сцепления juс и соответствующего ему замедления j2, ср и уменьшения скорости u2.
При выбранной частоте импульсов ("клевков") 1 Гц начальная скорость перед торможением
uа= uа =
удобно делится на n уменьшений uа последовательно определяемых как средние замедления jср в интервалах времени t=1с.
Текущие приращения остановочного sос и тормозного sтс путей s определяем
графически как половины средних значений скорости uа, ср в полусекундных интервалах t.
Построение графиков j(t), uа(t) и sт(t) при других состояниях дороги, характеризуемых коэффициентами сцепления juм и juмз, аналогично.