Задание

Задание Марка автомобиля ЗИЛ-130 Тип покрытия Щебеночное Высота центра тяжести с 50% нагрузкой hцт=1,05 Среднее значение коэффициента сцепления шин с дорогой при: сухой дороге – 0,6 мокрой дороге – 0,5

Содержание

Содержание

Введение. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4

1. Основные положения. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .5

1.1. Расчёт замедления автомобиля на разных дорожных покрытиях. . 5

1.2. Расчёт остановочного пути автомобиля при разных скоростях

его движения. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6

1.3. Расчёт тормозного пути автомобиля при разных скоростях

его движения. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7

1.4. Влияние тормозных свойств на среднюю скорость движения. . . . . 8

1.5. Определение коэффициента перераспределения тормозных сил. . .10

1.6. Расчёт оценочных параметров поперечной устойчивости

автомобиля. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .13

1.7. Расчёт критической скорости по условию скольжения

автомобиля . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 14

1.8. Расчёт критического угла по условию опрокидывания

порожнего и груженого автомобиля. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 15

1.9. Расчёт критического угла по условию скольжения

автомобиля на дорогах с разным покрытием. . . . . . . . . . . . . . . . . . . 16

1.10. Коэффициент поперечной устойчивости. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 17

1.11. Расчёт оценочного параметра продольной устойчивости. . . . . . . . 17

1.12. Расчет критической скорости по условию управляемости. . . . . . . 18

Список литературы. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21

Введение

Целью курсовой работой является закрепления теоретических знаний по курсу «Безопасность транспортных средств». Установление связи конструктивными параметрами и эксплуатационными связями автомобиля, влияющими на безопасность движения. Основными эксплуатационными связями активной безопасности автомобиля включают: тягово – скоростные, тормозные, управляемость, информативность.

Умение рассчитывать и анализировать такие параметры, как устойчивость, управляемость, тормозную динамику является одним из показателей професионнальный подготовки специалистов в области безопасности дорожного движения.

1 Основные положения

1.1 Расчёт замедления автомобиля на разных дорожных покрытиях

Тормозные свойства – определяют возможность осуществления замедления необходимой интенсивности и удержания транспортного средства на уклонах.

Необходимая эффективность тормозных систем обеспечивается рядом необходимых требований, таких как:

·  минимальная длина тормозного пути торможения;

·  наименьшее время срабатывания тормозов;

·  одновременное начало торможения колес по мостам автомобиля;

·  высокая эффективность торможения во всех условиях эксплуатации и при различных нагрузках (в пределах допустимой);

·  сохранение устойчивости и управляемости при экстренном торможении;

·  сохранение эффективности тормозов во влажном или нагретом состоянии;

·  высокая надежность, эффективность действия тормозной системы должна быть постоянной в течении всего срока службы, а вероятность отказа — минимальной;

·  необходимая интенсивность торможения при незначительных усилиях на педали тормоза.

Расчёт замедления автомобиля производится по формуле:

, (1)

где J - замедление автомобиля, м/с2;

j - коэффициент сцепления шин с дорогой: сухая дорога = 0,6

мокрая дорога = 0,5

g - ускорение свободного падения, g = 9,8 м/с2;

Kэ – коэффициент эффективности торможения: сухая дорога Kэ =1,22

мокрая дорога Kэ =1,02

Для сухой дороги:

м/с2

Для мокрой дороги:

м/с2

1.2 Расчёт остановочного пути автомобиля при разных скоростях его движения

Остановочный путь автомобиля рассчитывается по формуле:

(2)

где V - скорость движения автомобиля, м/с;

tр – время реакции водителя, tр = 0,7с;

tпр – время срабатывания тормозного привода, tпр= 0,3 с;

tн – время нарастания замедления, сухая дорога tн=0,9 c;

мокрая дорога tн=0,75 c

J – замедление автомобиля, сухая дорога J = 4,82 м/с²;

мокрая дорога J = 4,8 м/с².

Среднее значение времени реакции водителя выбирают 0,6 – 0,8 с.

У технически исправной тормозной системы время срабатывания тормозного привода составляет, с пневматическим приводом t пр = 0,2-0,4 с.

Сухая дорога

м

Мокрая дорога

м

Результаты расчётов сводятся в таблицу 1, и строится рисунок 1 зависимость остановочного пути автомобиля от скорости движения.

Таблица 1 – Остановочный путь автомобиля при сухом и мокром покрытии

V, км/ч	0	20	40	60	80	100	120
S ост (с. п), м	0	12,0	31,7	59,3	94,7	137,9	189,0
S ост (м. п), м	0	10,9	28,4	52,4	83,0	120,1	163,8

Рисунок 1 – Зависимость остановочного пути автомобиля от скорости движения

1.3 Расчёт тормозного пути автомобиля при разных скоростях его движения

Тормозной путь автомобиля определяется по формуле:

(3)

Сухая дорога:

м

Мокрая дорога:

м

Результаты расчётов сводятся в таблицу 2, и строится рисунок 2 зависимость тормозного пути автомобиля от скорости движения

Таблица 2 – Тормозной путь автомобиля при сухом и мокром покрытии

V, км/ч	0	20	40	60	80	100	120
Sт (с. п), м	0	8,1	24,0	47,7	79,2	118,5	165,6
Sт (м. п), м	0	7,0	20,6	40,7	67,4	100,7	140,5

Рисунок 2 – Зависимость тормозного пути автомобиля от скорости движения

1.4 Влияние тормозных свойств на среднюю скорость движения

Тормозные свойства влияние не только на безопасность движения, но и на среднюю скорость движения. Допустимая по тормозным свойствам скорость движения может быть определена из условия,

, (4)

где Sв - расстояние видимости дороги или препятствия, м;

Sост - остановочный путь, определенный по формуле (2);

Sб - расстояние безопасности (принимается равным 5-15 м).

Сухая дорога:

м

Мокрая дорога:

м

В темное время суток при пользовании фарами

, (5)

где Sосв - максимальная протяженность участка дороги, освещенного фарами, для дальнего света Sосв=100…150 м, для ближнего 50 м.

- коэффициент, учитывающий уменьшение расстояние видимости от скорости движения, (принимаем =1,8)

для дальнего света фар

м

для ближнего света фар

м

Результаты расчетов сводим в таблицу 3.

Таблица 3 – Видимость дороги

V км/ч	0	20	40	60	80	100	120
V м/с	0	5,6	11,1	16,7	22,2	27,8	33,3
Sв (с. п)	15	27	47	74	110	153	204
Sв (м. п)	15	26	43	67	98	135	179
Sв (дал. св. фар)	100	90	80	70	60	50	40
Sв (бл. св. фар)	50	40	30	20	10	0	-10

Подставляем в уравнение (2) вместо Sост расстояние видимости Sв,

получим квадратное уравнение,

Найдем дискриминант полученного уравнения по формуле:

,

при сухом покрытии:

при мокром покрытии:

Безопасная скорость определяется по формуле:

Решив данное уравнение, определили безопасную скорость движения. Данное уравнение имеет два корня, с положительным и отрицательным значениями. Положительная величина является безопасной максимальной скоростью.

Результаты расчетов сводим в таблицу 4 и строим рисунок 4.

Таблица 4 – Безопасная скорость и расстояние видимости

V 1	11,06	16,16	21,85	27,86	34,06	40,36
V 3	11,65	16,67	22,25	28,12	34,17	40,33
V 5	24,65	22,90	21,03	19,04	16,90	14,55
V 7	14,55	11,93	8,91	5,22	-	-

Для различных условий видимости определяется безопасная скорость Vб и строится график 4 зависимость Vб от Sв.

Рисунок 4 - Зависимость безопасной скорости от расстояния видимости

1.5 Определение коэффициента перераспределения тормозных сил

Рабочая тормозная система характеризуется коэффициентом распределения тормозной силы:

, (6)

где Ртор1, Ртор2 - тормозная сила соответственно на передних и задних колесах автомобиля.

Коэффициент βт зависит от коэффициента сцепления шин с дорогой и рассчитывается по формуле:

. (7)

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

hцт - высота центра тяжести автомобиля, hцт= 1,05 м;

L - база автомобиля, L = 3,8 м.

Расстояние a и b (рис. 1) определим, составив уравнение моментов сил относительно точки А. Силы Z1 и Z2 равны нагрузкам на переднюю и заднюю оси автомобиля (осевые нагрузки берем из справочника).

,

где F - масса автомобиля, порожнее состояние F = 4300 кг;

груженое состояние F = 10525 кг.

а - расстояние от центра массы автомобиля до передней оси, м.

м

b = L-a,

b = 3,8 – 1,927 = 1,873 м

Коэффициент βт зависит от коэффициента сцепления шин с дорогой и рассчитывается по формуле:

В порожнем состоянии при сухой дороге:

В груженом состоянии при сухой дороге:

В порожнем состоянии при мокром асфальте:

В груженом состоянии при мокром асфальте:

Значение коэффициента βт определяется для автомобиля в порожнем и груженом состоянии при различных значениях коэффициентов .

Результаты расчетов сводим в таблицу 5 и строим рисунок 5 зависимость βт от .

Таблица 5 - Значение коэффициента βт при различных значениях коэффициентов

Сухая дорога
βт(пор)	0,645	0,651	0,656	0,662	0,667	0,673
βт(гр)	0,401	0,407	0,412	0,418	0,423	0,429
	0,55	0,57	0,59	0,61	0,63	0,65
Мокрая дорога
βт(пор)	0,631	0,634	0,637	0,639	0,642	0,645
βт(гр)	0,388	0,390	0,393	0,396	0,399	0,401
	0,5	0,51	0,52	0,53	0,54	0,55

Рисунок 5 - Зависимость βт от

1.6 Расчёт оценочных параметров поперечной устойчивости автомобиля

Устойчивость транспортного средства — способность противостоять заносу (скольжению) и опрокидыванию.

Под продольной устойчивостью понимается возможность преодоления уклона без пробуксовывания ведущих колес, так как у имеющих низкое расположение центра тяжести современных автомобилей опрокидывание в продольной плоскости маловероятно. Критерием оценки продольной устойчивости служит максимальный уклон подъема, преодолеваемый с постоянной скоростью без пробуксовывания ведущих колес.

Критический угол подъема в значительной мере зависит от значения коэффициента сцепления j.

Критериями поперечной устойчивости являются максимально возможные скорости движения по окружности и углы поперечного уклона дороги (косогора). Поэтому поперечная устойчивость оценивается:

·  критической скоростью движения на кривой в плане, соответствующей началу заноса или скольжения автомобиля;

·  критической скоростью движения на кривой в плане, соответствующей началу опрокидывания;

·  критическим углом косогора, при котором возникает поперечное скольжение транспортного средства;

·  критическим углом косогора, соответствующим началу опрокидывания транспортного средства.

Расчёт критической скорости по условию опрокидывания автомобиля определяется по формуле:

(8)

где В – ширина колеи автомобиля, В=1,795 м;

R – радиус поворота, м;

hцт – высота центра тяжести, hцт= 1,05 м.

Ширину колеи (В) находят как среднее арифметическое между колеями передних колёс и серединами наружных колёс заднего моста (тележки) при сдвоенных колёсах, м;

км/ч

Результаты расчётов сводятся в таблицу 6, и строится рисунок 6 зависимость критической скорости по условию опрокидывания от радиуса поворота.

Таблица 6 – Критическая скорость по условию опрокидывания порожнего и груженого автомобиля

R, м	0	20	40	60	80	100	120
V кр. о, км/ч	0	47	66	81	93	104	114

Рисунок 6 - Зависимость критической скорости по условию опрокидывания от радиуса поворота

1.7 Расчёт критической скорости по условию скольжения автомобиля

Расчёт критической скорости по условию скольжения автомобиля при разных радиусах поворота на дорогах с разным покрытием находится по формуле:

, (9)

Сухая дорога:

км/ч

Мокрая дорога:

км/ч

Результаты расчётов сводятся в таблицу 7, и строится рисунок 7 зависимость критической скорости по условию скольжения от радиуса поворота.

Таблица 7 – Критическая скорость по условию скольжения

R	0	20	40	60	80	100	120
V кр. с(с. п)	0	39	55	68	78	87	96
V кр. с(м. п)	0	36	50	62	71	80	87

Рисунок 7 - Зависимость критической скорости по условию скольжения от радиуса поворота

1.8 Расчёт критического угла по условию опрокидывания порожнего и груженого автомобиля

Критический угол по условию опрокидывания определяется по формуле:

, (10)

где В/hц. т.- коэффициент поперечной устойчивости.

1.9 Расчёт критического угла по условию скольжения автомобиля на дорогах с разным покрытием

Критический угол по условию скольжения рассчитывается по формуле:

, (11)

Сухой асфальт:

Мокрый асфальт:

Результаты расчётов сводятся в таблицу 8 и строится рисунок 8.

Таблицу 8 – Критический угол по условию скольжения

(сух. покр)	0,9	0,65	0,6	0,3	0,1
β кр. с.	42,01	33,04	30,98	16,71	5,71
(мокр. покр)	0,7	0,55	0,5	0,3	0,1
β кр. с.	35,01	28,83	26,58	16,71	5,71

Рисунок 8 - Зависимость критического угла по условию скольжения от коэффициента сцепления шин с дорогой

1.10 Коэффициент поперечной устойчивости

Потеря устойчивости по опрокидыванию более опасна, чем по боковому скольжению. Для предотвращения опрокидывания необходимо выполнения следующего условия,

или

Для порожнего и груженого автомобиля определить значения коэффициента при котором не будет опрокидывания автомобиля.

Нормативными документами установлены нормы для автотранспортных средств различных категорий по определению критического угла по условию опрокидывания βкр. о. при неподвижном автомобиле.

при ;

Минимально допустимое значение , за исключением автомобилей контейнеровозов, предназначенных для эксплуатации по дорогам 1 и 2 категории. Используя данные выражения, определяем максимальную высоту центра тяжести автомобиля hц. т. при обеспечении минимально допустимого значения

1.11 Расчёт оценочного параметра продольной устойчивости

Расчёт оценочного параметра продольной устойчивости (критического угла подъёма) определяется по формуле:

, (12)

где а - расстояние от центра тяжести автомобиля до его передней оси, м;

L – база автомобиля, м.

Сухая дорога:

Мокрая дорога:

Результаты расчётов сводятся в таблицу 9, и строится рисунок 9 зависимость критического угла подъёма от коэффициента сцепления шин с дорогой.

Таблицу 9 - Критический угол подъёма

j	0,55	0,57	0,59	0,61	0,63	0,65
α (с. п)	18,21	18,94	19,68	20,41	21,15	21,90
j	0,5	0,51	0,52	0,53	0,54	0,55
α (м. п)	16,40	16,76	17,12	17,48	17,85	18,21

Рисунок 9 - Зависимость критического угла подъёма от коэффициента сцепления шин с дорогой

1.12 Расчёт критической скорости по условию управляемости

Управляемость транспортного средства — способность сохранять или изменять траекторию движения, заданную водителем, позволять управление при наименьших затратах механической и физической энергии. Управляемость требует выполнения следующих требований:

·  качение управляемых колес автомобиля при криволинейном движении должно происходить без бокового скольжения;

·  углы поворотов управляемых колес должны иметь необходимое соотношение;

·  должна быть обеспечена стабилизация управляемых колес;

·  должны быть исключены произвольные колебания управляемых колес;

·  углы увода передней и задней осей должны иметь определенное соотношение.

Критическая скорость по условиям управляемости — максимальная скорость криволинейного движения без поперечного проскальзывания управляемых колес. При достижении такой критической скорости движения при повороте, управляемые колеса проскальзывают, и увеличение угла поворота управляемых колес не меняет траекторию движения автомобиля. Для каждого угла поворота есть свое критическое значение скорости. При этом с увеличением угла поворота значение критической скорости уменьшается. При незначительном коэффициенте сцепления (сырое загрязненное покрытие, гололед) значение критической скорости существенно снижается. Автомобили, имеющие большую базу по длине, по этому показателю имеют лучшую управляемость.

Критическая скорость по условию управляемости находиться по формуле:

, (13)

где - угол поворота управляемых колёс.

Критическая скорость рассчитывается для различных углов поворота управляемых колёс приведённых в задании, при различных коэффициентах j и f.

V- критическая скорость по условию опрокидывания, и - критический угол по условию опрокидывания, на 10-15% больше, поскольку не учитывает деформацию шин и прогиб подвески при наклоне автомобиля.

км/ч

Результаты расчётов сводятся в таблицу 10, и строится рисунок 10 зависимость критической скорости по условию управляемости.

Таблица 10 - Критическая скорость по условию управляемости

V упр.	36,68	30,15	27,08	25,03	23,41	21,98
Ψ	0,55	0,57	0,59	0,61	0,63	0,65
f	0,02	0,021	0,022	0,023	0,024	0,025
θ	5	10	15	20	25	30
V упр.	30,41	24,79	22,10	20,28	18,84	17,58
Ψ	0,5	0,51	0,52	0,53	0,54	0,55

Рисунок 10 - Зависимость критической скорости по условию управляемости от угла поворота управляемых колес

Список литературы

1.  , , Иларионов безопасность автомобилей. – М.: Иашиностроение,1983. – 212 с.

2.  Иларионов дорожно-транспортных происшествий. Учеб. для вузов. - М.: Транспорт, 1989. - 225 с.

3.  Основы обеспечения безопасности дорожного движения. / Под редакцией . – Иркутск: ИрГТУ, 1999. – 138 с.