Разработка пожарно-спасательного автомобиля для тушения пожаров и проведения аварийно-спасательных работ в частном секторе Слюдянского района Иркутской области

Марка масла для смазки двигателя

моторное, минеральное (класс SG или SF поAPI)

вязкостью SAE 10W-30

Объем заливаемого масла в картер двигателя, л

1,9

Мотонасос

Источник электроэнергии для запуска двигателя и работы вакуумной системы водозаполнения

аккумуляторная батарея емкостью не менее 45 А*ч напряжением 12 В

Уровень шума в зоне оператора при работе на номинальном режиме, дБ(А), не более

90

Габаритные размеры мотонасоса, мм, не более

- длина

- ширина

- высота

900

600

600

Масса, кг, не более:

- сухая

- снаряженная

130

132

3.4 Цистерна

Цистерна предназначена для транспортирования к месту пожара и хранения запаса воды. Цистерна прямоугольной формы. Емкость цистерны 500 литров. Наружная поверхность ее покрыта теплоизоляционным материалом с защитным кожухом, обогреваемая электроподогревателем, мощностью до 4 кВт. Цистерна состоит из оболочки и 2-х волноломов. В верхней части цистерны имеется горловина, закрытая крышкой с резиновым уплотнителем, и заправочный патрубок с ниппелем. В нижней части имеется отстойник, через который выведена переливная труба и приварен слив с крышкой. Через боковую поверхность со стороны кабины приварен заборный патрубок с ниппелем.

Всасывающая магистраль состоит из патрубка мотонасоса с фланцем, водосборника с двумя резьбовыми входами, к которым присоединены шаровые краны D_y 50. К нижнему крану присоединен трубопровод с ниппелем, ниппель соединен резиновым рукавом с ниппелем в цистерне. К верхнему крану прикреплен стакан с ниппелем, этот ниппель соединен резиновым рукавом с ниппелем стакана, для подключения к внешнему водоему. Стакан выведен наружу на левую сторону автомобиля и закреплен гайками, через резиновые прокладки к отверстию кузова. Он оборудован соединительной арматурой и заглушкой.

Во всасывающем патрубке предусмотрены отверстия под установку трех датчиков уровня воды. Контрольные лампочки сигнализации уровня воды в цистерне расположены на пульте сигнализации в кабине водителя.

Центрирование цистерны в ложементах осуществляется совмещением меток на переднем и заднем ложементах с ответными флажками на цистерне. От продольного перемещения цистерна зафиксирована относительно среднего ложемента упорами.

Расчет ёмкости цистерны

Для доставки к месту пожара или аварии воды на ПСА необходимо предусмотреть емкость для воды.

Форма емкостей принимается прямоугольной, как наиболее простая в изготовлении.

Исходя из габаритов свободного пространства, принимаем предварительные размеры емкости для воды:

длина а = 1,0 м;

ширина b = 1,0 м;

высота h = 0,5 м;

Толщина металла, из которого изготовляется емкость д₁ = 4 мм.

3.5 Пенобак

Пенобак предназначен для транспортирования к месту пожара и хранения запаса пенообразователя. Емкость пенобака 30 литров. Пенобак представляет собой резервуар из нержавеющей листовой стали. Расположен пенобак над цистерной, и также имеет наружный теплоизоляционный слой, который позволяет поддерживать положительную температуру пенообразователя во всем диапазоне условий эксплуатации пожарно-спасательного автомобиля.

Внутренняя полость пенобака не разделена волноломами. Заправка осуществляется через заливочную трубу, соединенную рукавом с головкой ГМ-50.

Для прохода воздуха при заливке пенобака и заборе из него пенообразователя, а также для слива излишков пенообразователя при его накоплении служит дренажная труба.

Для выдачи пенообразователя из пенобака имеется штуцер, соединенный с пожарным насосом.

Для слива пенообразователя и промывки пенобака предусмотрено отверстие в отстойнике пенобака закрытое резьбовой пробкой.

Расчет объема пенобака

Принимаем предварительные размеры для пенобака:

где: a - длина емкости 0,2 м;

b - ширина емкости 0,5 м;

h - высота емкости 0,3 м.

3.6 Кузов

Кузов предназначен для размещения и транспортирования к месту пожара пожарно-технического оборудования. Конструкция кузова цельнометаллическая, однокаркасная, разделена с салоном автомобиля металлическим листом. В задней части каркас соединен полом и крышей, который образует отсек, снабженный двухстворчатой дверью. Отсек разделен алюминиевыми стеллажами, которые служат для размещения ПТВ и механизированного инструмента, катушки с рукавом и стволом высокого давления, пожарных рукавов 77 мм. Стеллажи оборудованы кронштейнами, для надежного крепления ПТВ.

Для размещения электрогенератора и гидравлической насосной станции смонтированы каретки, которые крепятся в направляющих. Каретки выдвигаются через проемы, которые выполнены в стенках кузова. Дверцы проемов соединены с каретками. Они выполнены по схеме, открывающимися вверх, с амортизирующими стойками. При открытии, каретки «отъезжают» и освобождают свободный доступ к оборудованию. Шторные двери не целесообразно применять, так как в условиях низких температур при обледенении шторные двери попросту не откроются.

Для фиксации двухстворчатой двери заднего отсека в открытом положении установлены фиксаторы. Так же на левой двери имеется металлическая лестница с поручнями, для подъема на крышу кузова.

На крыше автомобиля смонтируем помост. На нем будет располагаться: выдвижная трехколенная лестница, пластиковые пеналы с напорно-всасывающими рукавами, багор, штыковая лопата, металлический трос длинной 4м, СГС, проблесковый маячок.

3.7 Кабина боевого расчета

Кабина боевого расчета предназначена для доставки к месту пожара боевого расчета. Кабина боевого расчета такая же как на базовой шасси, доработки коснулась лишь внутренняя часть салона. Кабина утепленная, обогреваемая дополнительным автономным отопителем. Передний ряд сидений рассчитан на 3 человека, включая водителя, задний ряд сидений рассчитан на 2 человека (с левой стороны по ходу движения и посередине). С правой стороны по ходу движения находится пожарный насос МНПВ 90/300, пространства для маневрирования и управления насосом достаточно. Главным достоинством является то, что насос будет находиться в тепле, тем самым будет обеспечена бесперебойная подача огнетушащих веществ.

При комплектации насосом МНПВ-90/300 заборные патрубки, для обеспечения подачи воды в цистерну и забора пенообразователя из внешних источников, расположены в средней части кабины боевого расчета по левой стороне по ходу движение автомобиля.

4. Оценка устойчивости и управляемости ПСА

4.1 Расчёт автомобиля на устойчивость

Данным расчетом устанавливается, насколько проектируемый автомобиль будет устойчив при эксплуатации. Этот показатель имеет большое влияние на безопасность движения.

Примем следующие обозначения:

L = 2,9 м - база автомобиля;

а = 1,79 м - расстояние по горизонтали от центра тяжести автомобиля до передней оси.

h = 0,82 м - высота центра тяжести, б - угол подъёма, град.

J = 0,2 - 0,8 - коэффициент сцепления шин с дорогой.

Расчет на продольную устойчивость

Угол подъёма, при котором произойдёт опрокидывание автомобиля:

tg б > b/h; (4.1)

где: b = 1,04 м - расстояние по горизонтали от центра тяжести автомобиля до задней оси.

tg б = 1,04 / 0,82 = 1,26

б = 51°44.

Условие, при котором скольжение колёс будет предшествовать опрокидыванию:

J < b/h (4.2)

т.е. 0,2 - 0,8 < 1,26

Из этого следует, что скольжение колёс будет предшествовать продольному опрокидыванию. Причём это произойдёт, если продольный наклон проектируемого пожарно-спасательного автомобиля будет равен б = 51°.

Расчет на поперечную устойчивость.

При расчете автомобиля на поперечную устойчивость нужно, чтобы боковое скольжение предшествовало поперечному опрокидыванию. Это условие выполнимо при условии:

J < b/2h (4.3)

b = 1,56 м - колея автомобиля.

Угол, при котором произойдет поперечное опрокидывание автомобиля, равен:

tg б = b/2h=1,56/2*0,82=0,951

б = 43°.

0,2 - 0,8<0,951

Тем самым, можно увидеть, что при движении пожарно-спасательного автомобиля по дороге с твердым покрытием поперечному опрокидыванию будет способствовать боковое скольжение, тем самым будет предотвращено опрокидывание. Угол, при котором произойдет потеря поперечной устойчивости, составляет 43°.

Проанализировав полученные данные, можно сказать о том, что компоновочное решение пожарно-спасательного автомобиля предложенное в данном дипломном проекте отвечает требованиям эксплуатации и безопасности.

Основными оценочными показателями динамичности автомобиля при торможении является замедление J₃.

 (4.4)

где: ц - коэффициент сцепления шин с дорогой, ц = 0,6;

f - коэффициент сопротивления качению колёс, f = 0,02.

Расчёты производятся для уклона 1-5%.

4.2 Показатели устойчивости пожарно-спасательного автомобиля

За показатели поперечной устойчивости ПА на кривой дороге принимаются критические скорости движения. При этих скоростях наступает боковое опрокидывание или занос автомобиля. Критическая скорость движения ПСА по боковому опрокидыванию:

_оп=(g?R?B/2h_g)^1/2,м/с; (4.5.)

где: R - радиус кривой полотна дороги, м.

В - колея автомобиля, м.

h_g - высота центра масс, м.

При выполнении дипломного проекта задаемся несколькими значениями радиуса кривой полотна дороги от 20 до 100 м и определяем для них критические скорости движения ПСА.

при R = 20 м.

V_оп = (9,8 * 20 * 1,96 / 2 * 0,82)^1/2 = 15,3 м/с.

при R = 40 м.

V_оп = (9,8 * 40 * 1,96 / 2 * 0,82)^1/2 = 21,64 м/с,

при R = 60 м.

V_оп = (9,8 * 60 * 1,96 / 2 * 0,82)^1/2 = 26,5 м/с,

при R = 80 м.

V_оп = (9,8 * 80 * 1,96 / 2 * 0,82)^1/2 = 30,61 м/с,

при R= 100 м.

V_оп = (9,8 * 100 * 1,96 / 2 * 0,82)^1/2 = 34,22 м/с.

Критическая скорость движения автомобиля по боковому заносу:

₃=(g?R?ц)^1/2, м/с. (4.6.)

где: ц - коэффициент сцепления управляемых колес с дорогой, равный 0,6.

при R = 20 м.

Vз = (9,8 * 20 * 0,6)^1/2 = 10,85 м/с,

при R = 40 м.

Vз = (9,8 * 40 * 0,6)^1/2 = 15,34 м/с^,

при R = 60 м.

Vз = (9,8 * 60 * 0,6)^1/2 = 18,78 м/с,

при R = 80 м.

Vз = (9,8 * 80 * 0,6)^1/2 = 21,69 м/с,

при R= 100 м.

Rз = (9,8 * 100 * 0,6)^1/2 = 24,25 м/с.

Показатели управляемости пожарно-спасательного автомобиля.

Критическая скорость ПА по условиям управляемости определяется по следующей формуле:

_упр=(((ц_у ² - f²) / tg и -f) ? L?Cosи ? g)^1/2, м/с (4.7)

где: ц_у - коэффициент сцепления управляемых колес с дорогой, ц_у = 0,6;

и - максимальный угол поворота управляемых колес проектируемого ПСА на базе ГАЗ 2705, согласно заводу изготовителя составляет 44°; L - база ПСА, L = 2,9 м, f - коэффициент сопротивления качению колёс, f = 0,02.

_упр=(((0,6_у ² - 0,02²) /0,965 - 0,02) * 2,9*0,719*9,8)^1/2=2,78, м/с

Если автомобиль движется со скоростью большей, чем V_упр, то управляемые колеса потеряют сцепление с дорогой в поперечном направлении и их поворот на еще больший угол не изменит направления движения.

R_э (м) определяется как:

R_э=L/(tg(и-у₁)+tg у₂), м (4.8)

где: у₁ и у₂ - углы увода колес передней и задней оси, град.

у₁=F₁ /Уk_УB (4.9)

где: k_УB - коэффициент сопротивления уводу одного колеса, k_УB = 500... 1000 Н/град.

F₁ - Предельные значения боковых сил на колесах передней оси при которых колеса катятся без бокового скольжения.

F₁ =0,4 ц ?G₁ (4.10)

где: ц - коэффициент сцепления колес с дорогой, ц = 0,6;

G₁, G₂ - силы тяжести от полной массы ПСА, приходящиеся, соответственно, на переднюю и заднюю оси автомобиля, Н.

F₁ =0,4?0,6?(1115,41?9,8) = 2623,44, Н.

у₁=F₁ /Уk_УB = 2623,44/1500=1,74°

у₂= F₂ / Уk_УB (4.11)

F₁ =0,4 ц ?G₁ (4.12)

F₂ =0,4?0,6?(1994,86?9,8) = 4691,9, Н.

у₂ = 4691,9/3000 = 1,56°

Следовательно:

R_э = 2,9 / (tg (44° - 1,74°) + tg 1,56°) = 2,9 / (0,899 +0,023) = 3,11 м.

Сравнивая предельный радиус поворота при эластичных шинах с радиусом поворота при жестких шинах, определяем поворачиваемость ПСА:

r= l / tg и,м. (4.13)

R = 2,9/tg44° = 3,00м.

При R₃ = R - ПА обладает нейтральной поворачиваемостью, при R₃ > R - недостаточной и при R₃ < R - избыточной.

Так как Rз ? R, то ПСА обладает нейтральной поворачиваемостью.

5. Расчет тягово-динамических характеристик

Способностью к движению под действием тяговых сил ведущих колес определяет оценка тягово-динамических качеств пожарно-спасательного автомобиля. Они предопределяют диапазон скоростей движения и предельные ускорения автомобиля, возможные на тяговом режиме по технической характеристике двигателя и сцеплению ведущих колёс с дорогой в различных эксплуатационных условиях.

Для расчета используем программу «Тяговый расчет автомобилей», автор Кульчицкий-Сметанка В.М., кафедра «автомобили и двигатели» Московского Государственного индустриального университета.

Перед вводом данных автомобиля в программу, необходимо провести следующие расчеты:

Мидель S_М равен площади проекции автомобиля на плоскость, перпендикулярную его продольной оси. Он определяется из выражения:

S_м =б?В_А ·Н_А,м² (5.1)

где: б - коэффициент заполнения площади (для легковых автомобилей б = 0,78...0,80).

В_а - габаритная (наибольшая) ширина автомобиля.

Н_А - габаритная (наибольшая) высота автомобиля.

S_М = 0,80 * 2,075 * 2,8 = 4,648 м².

Параметры ввода представлены в таблице 25.

Таблица № 25

Наименование параметра	Обозначение	Размерность	Значение
Полный вес автомобиля	Gа	кг	3028
Максимальная мощность двигателя	Nemax	кВт	90,4
Максимальная скорость автомобиля	Vmах	м/с	31,94
Мидель	SM	м2	4,648
Коэффициент обтекаемости	кв	Н?с2/м4	0,5
КПД трансмиссии	КПД		0,82
Минимальное число оборотов коленчатого вала	Nmin	об/мин	800
Максимальное число оборотов коленчатого вала	Nmax	об/мин	4500
Эмпирические коэффициенты: a b c			1 1 1
Уклон дороги	i	%	0
Передаточное число главной передачи	Iо		5,125
Радиус качения колеса	Rк	м	0,015
Удельный расход топлива	qп	г/кВт?ч	269
Плотность топлива	Qт	кг/м3	0,72
Тип покрытия дороги			асфальтобетон
Передаточные числа КП:	Iкп
1-й передача;	I1		4,05
2-й передача;	I2		2,34
3-й передача;	I3		1,395
4-й передача;	I4		1,00
5-й передача.	I5		0,849

5.1 Расчет параметров двигателя пожарного автомобиля

Требуемая эффективная мощность двигателя определяется из уравнения мощностного баланса при движении ПСА с максимальной скоростью:

, кВт (5.2)

где: N_EV - эффективная мощность двигателя при максимальной скорости движения ПСА (кВт);

ш_V - коэффициент сопротивления качению, ш_V = 0,015.

Максимальная эффективная мощность двигателя определяется с помощью следующих соотношений: для бензиновых двигателей:

N_Emax = 1.10 N_EV, кВт.

Внешняя скоростная характеристика является основой технического расчета проектируемого ПСА.

Расчет ведется по формуле С.Р. Лейдермана:

, кВт (5.3)

где: N_E - текущие значения эффективной мощности;

а, в, с - постоянные коэффициенты для каждого типа двигателя:

- для бензинового двигателя а = в = с = 1;

n - текущее значение частоты вращения коленчатого вала двигателя, об/мин;

n_N - частота вращения коленчатого вала при максимальной мощности двигателя, об/мин.

Эффективный, вращающий момент двигателя определяется как:

М_Е = 9550N_Е/n, (5.4)

Далее последовательно задаются 6-8 значений частоты вращения коленчатого вала двигателя от минимального, принимаемого в пределах 600-800 об/мин, до максимального значения прототипа.

Скоростной интервал между задаваемыми значениями частоты вращения коленчатого вала двигателя принимается в диапазоне 200-500 об/мин. Далее для заданных частот вращения коленчатого вала рассчитываются значения эффективной мощности и вращающего момента двигателя.

5.2 Расчет параметров трансмиссии

Передаточное число главной передачи

Передаточное число главной передачи - i_Г определяется из условия обеспечения заданной максимальной скорости движения ПА на высшей ступени в коробке передач по формуле:

i_Г = 0,377 r_k · / (i_кпв · i_дкв · _Аmax) (5.5)

где: r_к - кинематический радиус качения колеса, м;

i_кпв - передаточное число высшей ступени основной коробки;

i_дкв - передаточное число высшей передачи дополнительной коробки передач или демультипликатора, в расчетах принимается 1-1,44 (1 - при ее отсутствии);

V_Аmаx - максимальная скорость движения автомобиля на прямой передаче, км/ч;

n_V - частота вращения коленчатого вала двигателя, соответствующая максимальной скорости движения ПСА, об/мин.

Она определяется через коэффициент оборотистости двигателя:

n_V = V_Аmаx з_ОД (5.6)

где: з_ОД - коэффициент оборотистости двигателя, принимаемый для легковых автомобилей и грузовых с дизельным двигателем в пределах 30-35, для грузовых автомобилей с бензиновым двигателем - 35-45.

Для коробок грузовых автомобилей с числом передач, не превышающим шесть, i_кпв ⁼ 1. Для остальных автомобилей принимается 0,6-1,0.

Передаточное число низшей ступени коробки передач.

Передаточное число низшей (первой) ступени основной коробки передач - i_КПН находится из условия преодоления автомобилем максимального сопротивления дороги:

i_кпн = (5.7)

где: ш_max - максимальное значение суммарного коэффициента сопротивления дороги, принимаемое в расчетах ш_max=0,4.

Полученное значение первой передачи основной коробки проверяется по условию буксования. Буксования не будет, если выполняется неравенство для полноприводных ПСА

i_кпн ? (5.8)

где: G_ц - сцепной вес ПСА, Н;

ц_сц - коэффициент сцепления шин с дорогой, принимаемый для сухого шоссе 0,7...0,8.

Передаточные числа промежуточных ступеней коробки передач

Передаточные числа промежуточных ступеней коробки передач выбираются из условия обеспечения максимальной интенсивности разгона ПСА, а также возможности длительного движения при повышенном сопротивлении дороги.

Для использования в процессе разгона ПА наибольшей средней мощности двигателя, частота вращения его коленчатого вала должна находиться в диапазоне частот, близких к частоте, соответствующей максимальной мощности. Тогда передаточное число каждой последующей ступени получается из предыдущего умножением на постоянный множитель ряда геометрической прогрессии. Для 1-й ступени коробки передач имеем:

 (5.9)

где: i_{кп i} - передаточное число i-й ступени коробки передач;

i_кпн - передаточное число низшей ступени коробки передач;

i_кпв - передаточное число высшей ступени коробки передач;

m - количество ступеней коробки передач.

Передаточное число низшей ступени дополнительной коробки передач.

Передаточное число низшей ступени дополнительной коробки передач определяется из условия обеспечения возможности движения ПСА по дороге с заданным суммарным коэффициентом сопротивления:

(5.10)

где: i_дкн - передаточное число низшей ступени дополнительной коробки передач;

Ш_max - максимальное значение суммарного коэффициента сопротивления дороги, принимаемое для ПА с демультипликатором Ш_max = 0,4-0,55, для ПА с раздаточной коробкой - Ш_max = 0,7-0,9.

Полученное значение i_дкн проверяется по условию сцепления ведущих колес с дорогой:

i_дкнц=G_ц· ц_сц· r_д / (M_Emax? i_кпн ? i_Г ? _тр), (5.11)

где: i_дкнц - передаточное число низшей ступени дополнительной коробки передач по условиям сцепления ведущих колес с дорогой, а также по условию обеспечения минимальной устойчивой скорости движения ПА:

i_дкн = 0,377? r_к?n_min / (i_кпн ? i_Г? _min), (5.12)

где: i_дкн - передаточное число низшей ступени дополнительной коробки передач по условию обеспечения минимальной устойчивой скорости движения ПА;

n_min - минимальная частота вращения коленчатого вала двигателя, принимаемая из таблицы № 25.

_min - минимальная устойчивая скорость движения ПА, принимаемая равной 2-3 км/ч.

5.3 Построение тяговой характеристики пожарно-спасательного автомобиля

Тяговое усилие на колесе определяется из выражения:

F_Ki= M_E ? i_кпi ? i_дк ? _тр / r_Д, (5.13)

где: F_Ki - тяговое усилие при i-й ступени коробки передач, Н;

М_Е - эффективный вращающий момент двигателя, принимаемый в соответствии с выбранными частотами вращения коленчатого вала по внешней скоростной характеристике, Н м;

i_кпi -передаточное число i-й ступени коробки передач.

Скорость движения ПСА - _А (м/с) при заданной частоте вращения коленчатого вала двигателя -- n (об/мин) с учетом передаточного числа трансмиссии вычисляется по формуле:

_А = 0,105 r_K n / i_TP, (5.14)

где: r_к - кинематический радиус качения колеса, м;

i_TP - общее передаточное число трансмиссии, определяемое как:

i_TP ⁼ i_кп ? i_дк ? i_Г

5.4 Построение динамической характеристики

Для построения динамической характеристики ПА пользуются уравнением так называемого динамического фактора:

D = (F_K -F_B)/G_A, (5.15)

где: D - динамический фактор, предложенный академиком Е.А. Чудаковым для сравнительной оценки динамических свойств автомобилей с различными техническими характеристиками;

P_B - сила сопротивления воздуха, определяемая через фактор обтекаемости и скорость движения ПСА, Н:

P_B =К_B ? (_А)², (5.16)

Ускорение ПА - j_A на горизонтальной дороге определяется как:

j_A= (D_i-Ш) ?g/, (5.17)

где: Ш - суммарный коэффициент сопротивления дороги, принимаемый для расчетов равным 0,02;

g - ускорение свободного падения, м/с;

- коэффициент учета вращающихся масс, определяется как:

= 0,05 + 1 + 0,07? (i_кп)², (5.18)

где: i_кп - передаточное число коробки передач, выбирается в соответствии с рассчитываемой передачей.

5.5 Построение графиков времени и пути разгона

Графики времени = f(_А) и пути разгона s= f(_А) строятся на основании графика ускорений ПСА графоаналитическим методом. На кривой ускорений выделяются участки, на которых скорость движения ПА соответствует его разгону на 1-й, 2-й и последующих передачах. Затем каждый из этих участков разбивается на четыре (или более) одинаковых интервалов скоростей, в пределах которых ускорение принимается постоянным. Значение интервала скоростей на 1-й передаче рекомендуется выбирать в пределах 0,5-1, на промежуточных - 1-3, на высшей - 3-4 м/с. Границы интервалов и участков скоростей последовательно обозначают ₁; ₂; ₃; ₄ и т.д., а соответствующие им значения ускорений j₁; j₂; j ₃; j ₄ и т.д.

Время разгона ПСА определяется для каждого выбранного интервала скоростей:

₁=2(₁-0)/(j₁+0);

₂=2(₂-₁)/(j₁+j₂);

₃=2(₃-₂)/(j₂+j₃)

Затем для каждого интервала скоростей определяется путь разгона ПСА (м):

S₁=(0+₁) ?₁/2;

S₂=(₁+₂) ?₂/2;

S₃=(₂+₃) ?₃/2

Суммарное время и суммарный путь разгона ПА определяется суммированием соответствующих значений на отдельных интервалах:

=У_i=_1+2+3+…+n, c;

S_i= У S_i+ S₁₊ S₂₊ S_3+…+ S_n, м.

5.6 Построение графика мощностного баланса

Для оценки эксплуатационных свойств пожарно-спасательного автомобиля на практике удобно пользоваться графиком мощностного баланса. По значениям силы тяги на ведущих колесах, для каждой передачи строятся кривые тяговой мощности в функции скорости движения N_t = f (_А). При этом тяговая мощность на ведущих колесах - N_t (кВт) определяется по следующей формуле:

N_ti = P_ti ?_А/ 1000 (5.19)

Мощность - N_B (кВт), затрачиваемая на преодоление сопротивления воздуха, определяется как:

N_B = P_{c А} / 1000 (5.20)

Мощность - N_c (кВт), затрачиваемая на преодоление суммарного сопротивления дороги, определяется как:

N_c = G_A ? Ш ? _А/ 1000, (5.21)

где: Ш - коэффициент сопротивления движению, принимается Ш = 0,02.

5.7 Показатели топливной экономичности

Основным оценочным показателем топливной экономичности ПСА является общий расход топлива, отнесенный к пройденному пути.

Топливно-экономической характеристикой называется зависимость путевого расхода топлива от скорости ПСА при установившемся движении по дорогам с различным коэффициентом сопротивления. Она может быть построена для каждой передачи.

Путевой расход топлива определяется по формуле:

Q_S=q_N (N_Д+N_В)k_n k_И /(36_трТ), (5.22)

где: Q_s - путевой расход топлива, л /100 км;

q_N - удельный расход топлива проектируемого двигателя при N_max:

- для карбюраторных двигателей q_n = 260...310 г/(кВтч),

k_n - коэффициент, учитывающий изменение удельного расхода топлива в зависимости от частоты вращения коленвала двигателя;

k_И - коэффициент, учитывающий изменение удельного расхода топлива в зависимости от степени использования мощности двигателя;

_Т - плотность топлива: для бензина _Т = 0,72 г/см,

В соответствии с методом И.С. Шлиппе:

- для карбюраторного двигателя

k_И = 2,75 - 4,61 И + 2,86 И²; (5.23)

Для двигателей всех типов внутреннего сгорания

k_n = 1,23 - 0,792 n₀ + 0,58 n₀, (5.24)

где: И - степень использования мощности двигателя;

n_о - относительная частота вращения коленвала двигателя.

Степень использования мощности двигателя для выбранных значений скорости ПСА определяется по ранее построенному графику мощностного баланса, как отношение мощности сопротивления движению к мощности на колесах автомобиля:

И = (N_Д+N_В)/N_K (5.25)

Относительная (безразмерная) частота вращения коленчатого вала двигателя представляет собой отношение заданной частоты к частоте, соответствующей максимальной мощности двигателя. Она также определяется из графика мощностного баланса как отношение заданной скорости движения к скорости ПА при максимальной мощности двигателя, т.е.

n₀=_A/_N, (5.26)

Таблица № 24. Результаты расчетов передач при различных параметрах

Передача 1 (передаточное число 4,05)
n	Ne	Me	Pt	Nt	V
1000	26.8375	256.298	14071.7	26.8375	5.64553
1375	38.0851	264.518	14523	38.0851	7.7626
1750	49.283	268.944	14766	52.990	9.87967
2125	59.9844	269.577	14800.7	68.371	11.9967
2500	69.7422	266.415	14627.2	80.656	14.1138
2875	78.1096	259.46	14245.3	88.272	16.2309
3250	84.6396	248.71	13655.1	67.361	18.348
3625	88.8854	234.167	12856.6	83.198	20.465
4000	90.4	215.83	11849.9	89.644	22.5821
Передача 1 (передаточное число 4,05)
n	D	J	Pc	Nc
1000	0.409681	2.28331	437.726	0.738
1375	0.422688	2.3583	445.885	1.331
1750	0.429585	2.39773	458.578	1.964
2125	2.40158	0.430371	475.803	2.655
2500	0.425048	2.36986	497.562	3.422
2875	0.413614	2.30256	629.927	5.254
3250	0.396071	2.19969	554.678	10.248
3625	0.372417	2.06125	590.036	7.602
4000	0.342654	1.88723	523.853	6.355
Передача 1 (передаточное число 4,05)
n	Pk	Pw	Pi	Qp
1000	434.307	3.419	0.000	16.9813
1375	435.183	10.702	0.000	16.6346
1750	436.547	22.030	0.000	16.4572
2125	438.398	174.969	0.000	16.4532
2500	440.736	56.826	0.000	16.6261
2875	454.957	80.293	0.000	16.9799
3250	446.872	107.806	0.000	17.5174
3625	450.671	139.364	0.000	18.2383
4000	443.561	37.405	0.000	19.1359
Передача 2 (передаточное число 2,34)
n	Ne	Me	Pt	Nt	V
1000	26.8375	256.298	8130.31	19.238	9.77111
1375	38.0851	264.518	8391.07	36.088	13.4353
1750	49.283	268.944	8531.48	52.990	17.0994
2125	59.9844	269.577	8551.54	68.371	20.7636
2500	69.7422	266.415	8451.25	80.656	24.4278
2875	78.1096	259.46	8230.61	88.272	28.0919
3250	84.6396	248.71	7889.61	89.644	31.7561
3625	88.8854	234.167	7428.27	83.198	35.4203
4000	109.886	168.695	3839.456	67.361	39.0844
Передача 2 (передаточное число 2,34)
n	D	J	Pc	Pc
1000	0.236331	1.7245	441.991	1.084
1375	0.243514	1.77988	459.238	1.9931
1750	0.247061	1.80661	486.066	3.026
2125	0.246973	1.80471	522.475	4.238
2500	0.24325	1.77417	568.465	5.684
2875	0.235891	1.71499	624.037	7.417
3250	0.224897	1.62717	689.190	9.491
3625	0.210268	1.51072	763.925	11.961
4000	0.192004	1.36563	848.240	4.882
Передача 3 (передаточное число 1,395)
n	Ne	Me	Pt	Nt	V
1000	26.8375	256.298	4846.92	19.238	16.3902
1375	38.0851	264.518	5002.37	36.088	22.5366
1750	49.283	268.944	5086.08	52.990	28.6829
2125	59.9844	269.577	5098.03	68.371	34.8293
2500	69.7422	266.415	5038.24	80.656	40.9756
2875	78.1096	259.46	4906.71	88.272	47.122
3250	84.6396	248.71	4703.42	89.644	53.2683
3625	88.8854	234.167	4428.39	83.198	59.4146
4000	90.4	215.83	4081.62	67.361	65.561
Передача 3 (передаточное число 1,395)
n	D	J	Pc	Nc
1000	0.139864	1.09432	456.385	1.865
1375	0.143232	1.1222	504.292	3.647
1750	0.144145	1.12792	578.813	6.006
2125	0.142602	1.11148	679.949	9.193
2500	0.138603	1.07287	807.701	13-460
2875	0.132148	1.0121	962.067	19.057
3250	0.123238	0.929169	1143.048	26.236
3625	0.111872	0.824071	1350.643	35.247
4000	0.0980506	0.696809	1584.854	46.342
Передача 3 (передаточное число 1,395)
n	Pk	Pw	Pi	Qp
1000	436.312	20.073	0.000	16.0806
1375	441.459	62.833	0.000	16.6705
1750	449.466	129.347	0.000	17.5687
2125	460.332	219.618	0.000	18.7377
2500	474.058	333.643	0.000	20.1274
2875	490.643	471.423	0.000	21.6635
3250	510.088	632.959	0.000	23.2304
3625	532.393	818.251	0.000	24.6456
4000	557.557	1027.297	0.000	25.6336
Передача 4 (передаточное число 1.000)
n	Ne	Me	Pt	Nt	V
1000	26.8375	256.298	3474.49	19.238	22.8644
1375	38.0851	264.518	3585.93	36.088	31.4385
1750	49.283	268.944	3645.93	52.990	40.0127
2125	59.9844	269.577	3654.5	68.371	48.5868
2500	69.7422	266.415	3611.64	80.656	57.161
2875	78.1096	259.46	3517.35	88.272	65.7351
3250	84.6396	248.71	3371.63	89.644	74.3093
3625	88.8854	234.167	3174.48	83.198	82.8834
4000	90.4	215.83	2925.89	67.361	91.4576
Передача 4 (передаточное число 1.000)
	D	J	Pc	Nc
1000	0.098661	0.756516	488.626	3.116
1375	0.0996506	0.762201	605.212	6.828
1750	0.0984299	0.746704	786.567	12.731
2125	0.0893575	0.65216	1032.693	21.780
2500	0.0815058	0.573114	1343.588	34.928
2875	0.0714438	0.472885	3234.869	53.126
3250	0.0714438	0.472885	2159.689	147.560
3625	0.0591715	0.351473	2664.894	108.489
4000	0.0446888	0.208878	3234.869	147.560
Передача 4 (передаточное число 1.000)
n	Pk	Pw	Pi	Qp
1000	439.776	48.850	0.000	16.0806
1375	452.302	152.910	0.000	16.6705
1750	471.787	314.780	0.000	17.5687
2125	498.232	534.461	0.000	18.7377
2500	531.635	811.953	0.000	20.1274
2875	571.997	1147.256	0.000	21.6635
3250	619.319	1540.370	0.000	23.2304
3625	673.599	1991.294	0.000	24.6456
4000	734.839	2500.030	0.000	25.6336
Передача 5 (передаточное число 0,849)
n	Ne	Me	Pt	Nt	V
1000	26.8375	256.298	2949.84	19.238	26.931
1375	38.0851	264.518	3044.45	36.088	37.0301
1750	49.283	268.944	3095.4	52.990	47.1292
2125	59.9844	269.577	3102.67	68.371	57.2283
2500	69.7422	266.415	3066.29	80.656	67.3274
2875	78.1096	259.46	2986.23	88.272	77.4265
3250	84.6396	248.71	2862.51	89.644	87.5256
3625	88.8854	234.167	2695.13	83.198	97.6248
4000	90.4	215.83	2484.08	67.361	107.724
Передача 5 (передаточное число 0,849)
n	D	J	Pc	Nc
1000	0.0823996	0.613696	515.291	4.007
1375	0.0820253	0.605651	688.679	9.475
1750	0.079391	0.575354	958.393	18.918
2125	0.0744965	0.522804	1324.433	34.065
2500	0.067342	0.448002	4599.531	56.646
2875	0.0579274	0.350947	2345.493	88.387
3250	0.0462528	0.231639	3000.512	255.865
3625	0.0900781	21.4963	3751.858	186.268
4000	-0.0737352	33.0898	1786.800	131.018
Передача 5 (передаточное число 0.820)
n	Pk	Pw	Pi	Qp
1000	442.641	72.650	0.000	15.4124
1375	461.270	227.409	0.000	16.7073
1750	490.249	468.144	0.000	18.0821
2125	529.577	794.856	0.000	19.2915
2500	579.255	1207.545	0.000	20.1603
2875	639.282	1706.211	0.000	20.7483
3250	709.659	2290.853	0.000	21.7701
3625	790.385	2961.473	0.000	25.6762
4000	881.462	3718.069	0.000	39.5239

5.8 Описание пожарно-спасательного автомобиля на базе ГАЗ-2705

Пожарно-спасательный автомобиль смонтирован на полноприводном шасси ГАЗ-2705. Отсек для пожарно-технического вооружения оборудован дверцами, которые легко и быстро открываются, предоставляя свободный доступ к необходимым средствам. Его конструкция позволяет боевому расчету легко управлять стационарно смонтированными агрегатами, иметь свободный доступ к съемному и переносному оборудованию, инструменту и всей укладке.

Для тушения пожаров имеется мотонасос высокого давления МНПВ-90/300, цистерна с запасом воды на 500 литров, пенобак на 30 литров, рукавная катушка 90 метров. Мотонасос высокого давления разбивает струю воды в мелкодисперсную пыль (водяной туман), максимальная дальность водной сплошной струи составляет 23 м, водной распыленной - 15 м, пенной - 15 м. Это дает ряд преимуществ: эффективно осаждается дым, охлаждается воздух в замкнутом объеме и при этом расходуется небольшой объем воды.

Использование насоса со стволами-распылителями высокого давления дает возможность тушения очагов пожара мелкораспыленными струями воды, что в свою очередь дает ряд дополнительных преимуществ по сравнению с обычным насосом нормального давления:

1. Малый расход воды.

2. Эффективное осаждение дыма.

3. Эффективное охлаждение воздуха в замкнутом помещении.

4. Образование водяной завесы перед ствольщиком.

5. Повышение маневренности ствольщика (за счет меньшего веса и большей податливости высоконапорного рукава) и др.

Так же на автомобиле установлены: мобильное светотехническое устройство ОК-1 (осветительный комплекс) с независимым электрогенератором Honda EP5000CX (используется для освещения мест пожаров и ДТП), электроинструмент - угловая шлифмашина Makita, бензорез Husqvarna, ручной комбинированный гидравлический инструмент, носилки для доставки пострадавших к прибывающим каретам скорой помощи.

В кузове смонтированы стеллажи, состоящие из двух ярусов, на которых находится пожарно-техническое вооружение и оборудование. Стеллажи располагаются вдоль кузова с левой и правой стороны.

ПТВ размещено равномерно по всей площади кузова, что обеспечивает устойчивость автомобиля и не наблюдается кренов при его движении.

Таблица № 25. Список и размещение ПТВ, находящимся в ПСА 0,5-5(2705)

№	Наименование	Количество	Место укладки
1	Аппарат дыхательный на сжатом воздухе	4	Кабина БР
2	Аптечка медицинская	1	Кабина БР
3	Багор	1	Крыша кузова
4	Веревка ВПС-30	1	Кузов
5	Веревка ВПС-50	1	Кузов
6	Гидравлический аварийно-спасательный инструмент: Гидравлическая насосная станция Разжим-ножницы Кусачки Комплект соединительных шлангов Устройство для сброса давления	1 1 1 1 1	Кузов Кузов Кузов Кузов Кузов
7	Головки соединительные 66х51 77х51 77х66	1 1 1	Кузов Кузов Кузов
8	Диэлектрический комплект Боты Перчатки Коврик диэлектрический 2-750х750	1 пара 1 пара 1	Кузов Кузов Кузов
9	Задержка рукавная	3	Кузов
10	Комплект шоферской	1 комплект	Кабина БР
11	Канатно-спусковое спасательное устройство.	2	Кузов
12	Канистра для топлива 15 л.	1	Кузов
13	Катушка с магистральным кабелем 50 м. на 3 розетки.	1	Кузов
14	Катушка с рукавом 90 м. со стволом высокого давления	1	Кузов
15	Ключ К-80	2	Кузов
16	Колодка противооткатная	2	Кузов
17	Колонка пожарная КПА	1	Кузов
18	Крюк для открывания крышки гидранта	1	Кузов
19	Кувалда 5 кг.	1	Кузов
21	Лебедка электрическая СТОКРАТ SD 9.5 SW 12V 4310 кг.	1	Передняя часть кузова
22	Лестница выдвижная трехколенная	1	Крыша кузова
23	Лом тяжелый	1	Кузов
24	Лом легкий	1	Кузов
25	Лопата штыковая	1	Крыша кузова
26	Мотонасос пожарный высокого давления	1	Кабина БР
27	Ножницы для резки электропроводов	1	Кузов
28	Ножовка по дереву	1	Кузов
29	Огнетушитель ОП-10	1	Кабина БР
30	Огнетушитель ОУ-5	1	Кузов
31	Радиостанция автомобильная	1	Кабина БР
32	Радиостанция переносная	3	Кабина БР
33	Ранцевая установка пожаротушения	1	Кабина БР
34	Резак дисковый бензиновый Husqvarna K970 Rescue 9664773-01	1	Кузов
35	Рукав напорно-всасывающий 4м с арматурой ГР-80	2	Крыша кузова
36	Рукав напорный 20 м с арматурой	2	Кузов
37	Рукав напорный 4 м с арматурой	2	Кузов
38	Рукав 4м с арматурой	1	Кузов
39	Самоспасательное устройство	2	Кузов
40	Ствол РСК-50	1	Кузов
41	Электрический генератор 220В/4 кВт Honda EP5000CX	1	Кузов
42	Электрический дисковый резак	1	Кузов
43	Электрический фонарь ФОС-3	2	Кабина БР
44	Знак аварийной установки	1	Кабина БР

Заключение

Применение пожарно-спасательного автомобиля позволяет сократить время прибытия на место пожара, сократить время его развитие и сократить время проведения АСР в частном секторе и при ликвидации последствий ДТП, а так же увеличивает время спасения пострадавших на 35-40% и повышает эффективность тушения пожаров и проведения АСР и при ликвидации последствий ДТП. Такой автомобиль прибывает на место пожара в два раза быстрее по сравнению с традиционным пожарным автомобилем, является более маневренным и проходимым.

Проведенный анализ показал, что в качестве базового шасси для ПСА используются морально устаревшие «ГАЗели» и «УАЗы». Низкое базовое шасси, недостаточные тягово-динамические свойства, удельная мощность и проходимость, конструктивные недоработки препятствуют полной реализации потенциальных возможностей этой техники.

Обзор структуры выпуска автомобилей легкого класса в Российской Федерации показал, что требованиям, предъявляемым к пожарно-спасательным автомобилям, отвечает ГАЗ-2705. Автомобиль имеет высокие динамические свойства, хорошую проходимость и является экономичным.

В дипломном проекте разработан пожарно-спасательный автомобиль на базе ГАЗ-2705, который предназначен для оперативной доставки к месту пожара или аварии боевого расчета из четырех человек, огнетушащих веществ, аварийно спасательного вооружения, ПТВ и ПТО.

Применение в оснащении данного автомобиля мотонасоса высокого давления МНПВ - 90/300 со стволом распылителем СВДРК-2/400-90 позволит ликвидировать пожары в частном секторе, в административных зданиях, при авариях.

Компоновочный расчет проектируемого автомобиля показал, что требования завода изготовителя по распределению нагрузки по осям соблюдены. Для обоснования возможности использования пожарно-спасательного автомобиля как оперативной тактической единицы сделан расчет тягово-динамических характеристик. Анализ результатов расчета показал положительный мощностной и тяговый баланс, что позволяет оперативно прибывать к месту вызова.

Разработанный пожарно-спасательный автомобиль на шасси ГАЗ-2705 является самостоятельной тактической единицей, применение которой позволит осуществлять тушение пожаров в частном секторе, связанных с ними проведение АСР, а так же проведения АСР при ДТП, и выполнять другие задачи по тушению пожаров возникших в жилом секторе и на объектах экономики.

Список использованной литературы

1) Приказ МЧС России № 555 от 18.09.12. «Об организации материально-технического обеспечения систем Министерства Российской Федерации по делам гражданской обороны, чрезвычайным ситуациям и ликвидации последствий стихийных бедствий».

2) Приказ МЧС РФ от 31 марта 2011 г. N 156 «Об утверждении Порядка тушения пожаров подразделениями пожарной охраны»

3) Приказ МЧС РФ от 5 апреля 2011 г. N 167 «Об утверждении Порядка организации службы в подразделениях пожарной охраны»

4) Приказ МЧС РФ от 31 декабря 2002 г. N 630 «Об утверждении и введении в действие Правил по охране труда в подразделениях Государственной противопожарной службы МЧС России (ПОТРО-01-2002)».

5) Приказ МЧС России № 425 от 25.07.2006 г. «Об утверждении норм табельной положенности пожарно-технического вооружения и аварийно-спасательного оборудования для основных и специальных пожарных автомобилей, изготавливаемых с 2006 года».

6) ГОСТ Р 53328-2009 Техника пожарная. Основные пожарные автомобили. Общие технические требования. Методы испытаний. Дата введения 01.05.2009г.

7) ГОСТ Р 53247-2009 Техника пожарная. Пожарные автомобили. Классификация, типы и обозначения

8) ГОСТ Р 53480-2009. «Надежность в технике. Термины и определения». Москва: Стандартинформ, 2010. - 32 с.

9) Грачев В.А. Пожарная техника. В 2-х книгах. Книга 1. Пожарно-техническое вооружение. Устройство и применение. / Грачев В.А., Теребнев В.В., Ульянов Н.И. М: Пропаганда, 2007. - 328 с.

10) Безбородько М. Д. Пожарная техника. / Безбородько М. Д. М.: АГПС, 2004. - 550 с.

11) Газарян A.A. Техническая эксплуатация автомобилей. / Газарян A.A. М., Третий Рим, 2000. - 272с.

12) Агрегат мотонасосный пожарный высокого давления МНПВ-90/300. Руководство по эксплуатации. КШИН.062844.002РЭ. г. Миасс, 2010г.

13) Резак дисковый бензиновый Husqvarna K970 Rescue 9664773-01. Руководство по эксплуатации.

14) Миниэлектростанция EP 5000CX/EP6500CXS. Руководство по эксплуатации.

Размещено на Allbest.ru