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
|
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:
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
|
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)
- 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.