Рисунок 4.2 - Расчетная схема автопоезда в составе седельного тягача МАЗ-54331 и полуприцепа МАЗ-93801

ХАП = , (4.6)

где ХАП - абсцисса центра масс автопоезда, м; GОТ - собственный вес тягача, GОТ = 7,05 т; ХОТ - абсцисса центра масс тягача, м, где

ХОТ = , (4.7)

где GОТ2 - часть собственного веса тягача, приходящаяся на тележку, GОТ2 = 2,44 т; LТ - база тягача, LТ = 3,3 м.

GАП2 = , (4.8)

где GАП2 - часть GП1 , приходящаяся на тележку тягача, т; C - смещение седла тягача относительно тележки, С = 0,4 м.

GАП1 = GП1 - GАП2, (4.9)

где GАП1 - часть GП1, приходящаяся на переднюю ось тягача, т.

Тогда вертикальная реакция дороги на переднюю ось тягача

RТ1 = GОТ1 + GАП1, (4.10)

где GОТ1 - часть собственного веса тягача, приходящаяся на переднюю ось тягача, GОТ1 = 4,61 т.

На заднюю ось тягача

RТ2 = GОТ2 + GАП2. (4.11)

Результаты расчетов для данного транспортного средства представим в таблице 4.1.

Таблица 4.1 - Результаты расчетов параметров ТС

транспорт груз перевозка дорога

5. Определение аэродинамических параметров транспортного средства

Аэродинамические параметры ТС характеризуются величиной равнодействующей элементарных сил, распределенных по всей поверхности автомобиля. Равнодействующая называется силой сопротивления воздуха. Точку приложения этой силы называют метацентром автомобиля

(5.1)

где РВ - сила сопротивления воздуха, Н; КВ - коэффициент обтекаемости, для грузовых автомобилей КВ =0,6 - 0,7 Нс2/м4; F - лобовая площадь ТС, для грузовых автомобилей F = 3 - 5 м2; V - скорость автомобиля, м/с.

С учетом выражения (5.1) построим зависимость РВ от V (рисунок 5.1).

Рисунок 5.1 - Функциональная зависимость РВ = (V)

6. Расчет тяговой и динамической характеристик

При ускоренном движении часть энергии затрачивается на разгон вращающихся деталей автомобиля. Эта часть энергии учитывается коэффициентом учета вращающихся масс ТС

= 1 + , (6.1)

где JД - момент инерции маховика и связанных с ним деталей двигателя и сцепления, JД = 2,6 кгм2; JК - момент инерции колеса, JК = 42,54 кгм2 ; iТР - передаточное число трансмиссии, iТР = iКП; i0 , где i0 - передаточное число соответствующей передачи; ТР - кпд трансмиссии, ТР = 0,88.

Тяговая и динамическая характеристики рассчитываются с учетом данных внешней скоростной характеристики двигателя, эксплуатационных параметров ТС и дороги.

Тяговая характеристика

РТ = , (6.2)

где Ме = (nе); (6.3)

V = , (6.4)

где V - скорость, м/с.

Динамическая характеристика

Д = , (6.5)

где значения РТ и РВ берутся соответственно из графиков РТ = (V) и РВ = (V), Gа - вес автомобиля, Н, т.е. вес в кг умножается на 9,8, Gа = 190270 Н.

Для определения максимальной скорости ТС на прямой передаче, на графике Д = (V) строится кривая РСУ = (V) , представленная на рисунке 6.1.

Рисунок 6.1 - Функциональная зависимость Д = (V) и

РСУ = (V)

РСУ = , (6.6)

где - коэффициент сопротивления качению,

 = , (6.7)

где О = 0,014 - 0,018, V - скорость, м/с.

При пересечении графиков Д = (V) и РСУ = (V) (см. рисунок 6.1) получаем максимальную скорость автопоезда на прямой передаче, которая обозначена на рисунке 6.4 буквой А. Это значение равно 23 м/с.

С учетом выражения (6.7) строится зависимость = (V), которая представлена на рисунке 6.2.

Рисунок 6.2 - Функциональная зависимость = (V)

Зависимость коэффициента учета вращающихся масс от номера передачи на основании выражения (6.1) представлена на рисунке 6.3.

Рисунок 6.3 - Функциональная зависимость = (номер передачи)

На основании выражений (6.2), (6.3) и (6.4) строится зависимость РТ = (V) для каждой передачи (рисунок 6.4).

Рисунок 6.4 - Функциональная зависимость Рт = f(V)

7. Расчет ускорения

Ускорение ТС рассчитывают для каждой передачи в зависимости от cкорости по формуле

J = . (7.1)

Значения элементов, входящих в выражение (7.1), берутся из зависимостей Д = (V), = (V) и = (номер передачи). Данная зависимость представлена на рисунке 7.1.

Рисунок 7.1 - Функциональная зависимость J= (V)

8. Расчет скоростной характеристики

Скоростная характеристика автомобиля рассчитывается, используя зависимость J= (V). На рисунке 8.1 представлен фрагмент графика ускорения, где шаг интегрирования:

Рисунок 8.1 - График ускорений автомобиля:

П1 , П2 - моменты переключения передач

ДV = (Vi+1 - Vi) (8.1)

Согласно выражению (8.1) рассчитаем значение ДV, м/с, для каждой точки (рисунок 8.1)

Тогда для каждого шага время разгона

Дtрi = , (8.2)

где

jср = 0,5(ji + ji+1). (8.3)

Тогда получаем

Рассчитаем Дtрi, с, согласно выражениям (8.2) и (8.3)

,

Откуда время разгона на конкретной передаче

tрi = ? Дtрi. (8.4)

Согласно выражению (8.4) получаем

В этом случае конечное значение tр будет соответствовать времени разгона на конкретной передаче.

tр1 = + ? Дtрi. (8.5)

Таким образом, по выражению (8.5) определяем

Путь разгона рассчитывается при допущении неизменной скорости в каждом интервале ДV, равной среднему значению

Vср = 0,5(Vi + Vi+1). (8.6)

С учетом выражения (8.6) рассчитываем Vср

В этом случае путь, проходимый автомобилем в течении каждого интервала времени Дtрi, с

ДSрi = Vср Дtрi. (8.7)

Рассчитаем согласно выражению (8.7) ДSрi

Полученные значения преобразовываются в численный ряд для каждой передачи

Sрi = ? ДSрi. (8.8)

Найдем путь, который пройдет транспортное средство за время Дtр1, с учетом выражения (8.8)

Для того, чтобы построить скоростную характеристику, необходимо отложить координатные оси (рисунок 8.2). Для начала по оси Х - t, с, а по Y - V, м/с. Затем по оси Y отложить отрезок в масштабе, равный значению , а по оси Х - значение . Проводим параллельные линии соответствующим осям. Точка пересечения даст значение . После откладываем от конца отрезка по оси Y значение , а по оси Х соответственно - . Проведя соответственно линии, параллельные соответствующим осям, получаем следующее значение - .

При построении скоростной характеристики необходимо учитывать снижение скорости автомобиля за время tп переключения передач (движение накатом) и путь, проходимый за это время. В расчетах tп принимается равным 2 с. Снижение скорости ДV за время переключения передач рассчитывается без учета внешних сил сопротивления движению и силы тяги. Тогда замедление за период tп

Jз = 9,8 ѓ, (8.9)

снижение скорости

ДV = Jз tп. (8.10)

Определим, учитывая выражения (8.9) и (8.10), ДV, м/с

ДV=

Средняя скорость за время tп, с

Vср п = (2Vн - ДV)/2. (8.11)

Тогда

Sп = Vср п tп. (8.12)

Опираясь на выражения (8.9-8.12), определяем величину Sп

Тогда от конечной точки на кривой откладываем вниз значение ДV (снижение скорости), соответствующее отложенному по оси Х времени, равному 2 с. Таким образом в итоге мы получаем кривую - tР.

Затем откладывается новая ось Х -ось SР. И следуя выше приведенному примеру построения кривой tР, строится кривая SР.

Рисунок 8.2 - Фрагмент скоростной характеристики

Аналогично строятся остальные передачи. Конечная скоростная характеристика представлена на рисунке 8.3.

Рисунок 8.3 - Скоростная характеристика автопоезда в составе седельного тягача МАЗ-54331 и полуприцепа МАЗ-93801

9. Расчет тормозных свойств транспортного средства

Измерителями тормозной динамичности автомобиля являются замедление, время и путь торможения, остановочный путь в определенном интервале скоростей. Для их определения необходимо знать характер замедления во времени.

Расчетная формула остановочного времени

t0 = t1 + t2 + t3 + t4 + t5, (9.1)

где t1 - время реакции водителя, t1 = 0,3 - 2,5 с; t2 - время срабатывания привода тормозов, для автопоездов - 0,6 с; t3 - время нарастания замедления, t3 = 0,6 с; t5 - время оттормаживания, для гидропривода t5 = 0,3 с, для пневмопривода - 1,5-2,0 с; t4 - время торможения с установившимся замедлением,

t4 = , (9.2)

где V0 - начальная скорость торможения, км/ч, V0= 40 км/ч; jн - замедление в режиме наката, приближенно jн = 9,8 , где - коэффициент сопротивления качению, = 0,007 - 0,015; j - установившееся замедление,

j = , (9.3)

где - коэффициент сцепления шин с дорогой; g = 9,8 м/с2; КЭ - коэффициент эффективности торможения (таблица 9.1).

Таблица 9.1 - Коэффициенты эффективности торможения

Остановочный путь

S0 = S1 + S2 + S3 + S4 + S5. (9.4)

где

S1 = (9.5)

S2 = ; (9.6)

S3 = ; (9.7)

S4 = (9.8)

S5 = , (9.9)

С учетом выражения (9.4) строятся зависимости Sо = (Vо) для значений коэффициента , равных 0,8; 0.6; 0.4. Эта зависимость показана на рисунке 9.1

Рисунок 9.1 - Зависимость остановочного пути от начальной скорости торможения

На основании проведенных расчетов строится тормозная диаграмма для начальной скорости 40 км/ч (рисунок 9.2).

где

Vо = 40 км/ч;

VВ = V0 - 3.6jн t2; (9.10)

VС = VВ - 1,8jt3; (9.11)

VД = VС - 3.6jt4. (9.12)

Рисунок 9.2 - Тормозная диаграмма (при ц=0,4)

Тормозные свойства относятся к важнейшим из эксплуатационных свойств, определяющих активную безопасность автомобиля, под которой понимается совокупность специальных конструктивных мероприятий, обеспечивающих снижение вероятности возникновения ДТП.

Характер торможения зависит от скоростных и дорожных условий. Чем выше коэффициент сцепления шин с дорогой, тем меньше путь, проходимый автомобилем с момента нажатия педали тормоза до полной остановки. Скорость автомобиля находится в прямопропорциональной зависимости от тормозного пути. Чем выше эта скорость, тем больше необходимо пути для полной остановки ТС, тем выше вероятность возникновения ДТП. На характер торможения также влияют оценочные показатели эффективности рабочей и запасной тормозных систем. Для достижения наилучшего торможения ТС, по крайней мере, близкого к таковому, используют специальные устройства, например, антиблокировочной системой (АБС), которая позволяет автоматически поддерживать скольжение всех колес в режиме, близкому к оптимальному, что обеспечивает наилучшее сочетание устойчивости и эффективности торможения.

10. Определение показателей устойчивости, маневренности

10.1 Устойчивость автомобиля

Устойчивость автомобиля непосредственно связана с безопасностью дорожного движения. Нарушение устойчивости выражается в произвольном изменении направления движения, его опрокидывании или скольжении шин по дороге. Различают поперечную и продольную устойчивость автомобиля. Более вероятна и опасна потеря поперечной устойчивости.

Показателями поперечной устойчивости автомобиля при криволинейном движении являются максимально возможные скорости движения по дуге окружности и угол поперечного уклона дороги. Оба показателя определяются из условий заноса или опрокидывания автомобиля.

Максимально допустимая скорость автомобиля по скольжению

Vcк = , (10.1)

где R - радиус дуги, м;

цу - коэффициент поперечного сцепления,

цу = (0,5 - 0,85)ц, (10.2)

где ц - коэффициент сцепления шин с дорогой в продольном направлении; в - угол поперечного уклона. Знак «+» в числителе и « - » в знаменателе берутся при движении по уклону, наклоненному к центру поворота дороги, если же он наклонен в сторону, противоположную центру поворота дороги, то в числителе ставится знак « - », а в знаменателе «+».

При в = 0

Vcк = . (10.3)

Учитывая выражения (10.1), (10.2) и (10.3) строится зависимость Vск = ѓ(R), которая представлена на рисунке 10.1 при различных радиусах дуги.

Рисунок 10. 1 - Функциональная зависимость Vск = ѓ(R):

I - при в =0; II при в =3 (при движении по уклону, наклоненному к центру поворота дороги); III - в =3 (при движении по уклону в сторону, противоположную центру поворота дороги)

Максимально допустимая скорость по опрокидыванию

Vопр = , (10.4)

где hц - ордината центра масс груженого автомобиля, hц = 1,75 м.

При в = 0

Vопр = . (10.5)

При учете выражений (10.4) и (10.5) строится зависимость Vопр = ѓ(R). Эта зависимость представлена на рисунке 10.2

Рисунок 10.2 - Функциональная зависимость Vопр = ѓ(R):

I - при в =0; II при в =3 (при движении по уклону, наклоненному к центру поворота дороги); III - в =3 (при движении по уклону в сторону, противоположную центру поворота дороги)

На рисунке 10.3 показана зависимость Vопр и Vск от R для одного из значений угла в (рисунок 10.3).

Из рисунка 10.3 видно, что Vопр наступает раньше, чем Vск. Это связано с тем, что у грузовых автомобилей центр тяжести выше, чем у легковых.

Рисунок 10.3 - Зависимость параметров устойчивости от R при в = 0

Потеря автомобилем продольной устойчивости выражается в буксовании ведущих колес, что наблюдается при преодолении автопоездом затяжного подъема со скользкой поверхностью. Показателем продольной устойчивости автомобиля служит максимальный угол подъема, преодолеваемого автомобилем без буксования ведущих колес

tgвбук = , (10.6)

где а - расстояние от центра масс груженого автомобиля до оси передних колес, а = 4,271м; L - база автомобиля, L = 9,7м; hпр - высота сцепного устройства прицепа, hпр = 1,297м; Gа - вес груженого автомобиля,Gа = 109,27т; Gпр - вес груженого прицепа, Gпр = 15,8т.

При рассмотрении выражения (10.6) на его основании строится график зависимости в = f(ц) (рисунок 10.4).

Рисунок 10.4 - Функциональная зависимость в = f(ц)

10.2 Маневренность автомобиля

Маневренность автомобиля характеризуется формой и размерами габаритной полосы криволинейного движения (ГПД), под которой понимается площадь опорной поверхности, ограниченной проекциями на нее траекторий крайних выступающих точек транспортного средства.

При курсовом проектировании ГПД определяется применительно к круговому движению автомобиля с минимальным радиусом поворота Rп (приведен в технической характеристике автомобиля).

Построение ГПД одиночного автомобиля (тягача) с управляемыми колесами передней оси (рисунок 10.5) осуществляется следующим образом. Из центра О радиусом поворота Rп в масштабе проводим кривую траектории внешнего переднего колеса автомобиля. Затем от оси ОО1 откладываем отрезок L, равный базе транспортного средства. Проводим ось А1А. От точки пересечения оси А1А с кривой траектории внешнего переднего колеса откладываем отрезок, равный колеи передних колес. Из середины отрезка проводим перпендикуляр до пересечения с осью ОО1.Точка пересечения является серединой ведущего моста автомобиля. Отложим отрезок, равный колеи задних колес. Получим кинематическую схему ходовой части автомобиля, на которую накладываем масштабное изображение контура общего вида транспортного средства в плане. Затем из центра поворота О последовательно проводим кривые радиусами: Rо - радиус кривизны середины заднего моста; Rн - наружный радиус поворота; Rв - внутренний радиус поворота. Разность между наружным Rн и внутренним Rв радиусами поворота составляет ширину динамического коридора, т. е. ГПД. Разность между Rн и Rо является наружной составляющей Ан, между Rо и Rв - внутренней составляющей габаритной полосы движения Ав.

Рисунок 10.5 - ГПД автопоезда МАЗ-54331+МАЗ-93801

11. Расчет топливной характеристики

Топливной экономичностью называют совокупность свойств, определяющих расход топлива при выполнении транспортной работы в различных условиях эксплуатации. Топливная экономичность зависит от часового расхода топлива Q1 и удельного эффективного расхода топлива gе. Основным параметром топливной экономичности является путевой расход топлива Qs, л/100 км.

Для расчета топливной характеристики определяется максимальный часовой расход топлива в кг для каждого значения nеi/nеmax по формуле

Q1 = , (11.1)

где gеmin - минимальный удельный часовой расход топлива, gеmin = 155 г/кВт ч; Nеmax -максимальная эффективная мощность двигателя, Nеmax = 180 кВт.

Для каждой передачи рассчитывается максимальный фактический часовой расход топлива

Qт = , (11.2)

где значения Рс и Рт для каждой передачи берутся из расчета тяговой и динамической характеристик (см. раздел 6).

На основании выражения (11.2) рассчитывается путевой расход топлива на каждой передаче

Qs = , (11.3)

где V - скорость автомобиля на данной передаче, м/с; с - плотность топлива, с = 1,1 кг/л.

Учитывая выражения (11.1), (11.2), (11.3) строится графическая зависимость Qs = ѓ(V). Эта зависимость представлена на рисунке 11.1.

Рисунок 11.1 - Графическая зависимость Qs = ѓ(V).

Заключение

В данной работе были рассмотрены динамические и эксплуатационные характеристики автопоезда в составе седельного тягача МАЗ-54331 и полуприцепа МАЗ-93801. Для наиболее эффективного использования характеристик автомобиля определены рациональный способ укладки и оптимальное расположение центра масс. Рассчитаны возможности автомобиля в заданных дорожных условиях, динамические и скоростные характеристики, построены графики ускорений, определены диапазон реализуемой ТС силы тяги, диапазон силы сопротивления движению в заданных дорожных условиях. Также в курсовом проекте рассчитаны основные параметры топливной экономичности, тормозной характеристики, устойчивости, маневренности и проходимости ТС. Построено ГПД.

Список использованных источников

1.Литвинов, А.С. Автомобиль: Теория эксплуатационных свойств / А. С. Литвинов, Я. Е. Фаробин - М.: Машиностроение, 1986. - 240 с.

2.Афанасьев, Л.Л. Конструктивная безопасность автомобиля / Л. Л. Афанасьев, А. Б.Дьяков, В.А. Илларионов - М.: Машиностроение, 1983. - 212 с.

3.Боровский, Б.Е. Безопасность движения автотранспортных средств / Б. Е. Боровский. - Л.: Лениздат, 1984. - 305 с.

4. Краткий автомобильный справочник. Том 2. Грузовые автомобили. - М.: Компания «Автополис - плюс», ИПЦ «Финпол», 2005. - 560 с.

5. Вахламов, В.К. Техника автомобильного транспорта / В. К. Вахламов. - М.: «Академия», 2004. - 528 с.

6.Анализ эксплуатационных свойств автотранспортного средства: Методическое пособие по курсовому проектированию для студентов специальности 2401 -«Организация перевозок и управление на транспорте» / сост. В. Г. Анопченко КГТУ. Красноярск, 1997.-75 с.

7.Характеристики автомобильных двигателей: Справочно-методическое пособие по курсовому проектированию для студентов специальности 2401 - «Организация перевозок и управление на транспорте» и 1505 - «Автомобили и автомобильное хозяйства» / сост. В. Г. Анопченко, С. А. Воякин; КрПИ. Красноярск, 1993.-71 с.

8. Анопченко В.Г. Практикум по теории движения автомобиля: Учеб. пособие / В.Г. Анопченко. - Красноярск: ИПЦ КГТУ, 2005. 83 с.

9. СТП 01-02. Общие требования к оформлению текстовых и графических студенческих работ. Текстовые материалы и иллюстрации КГТУ. Красноярск,2005.- 52 с.

Размещено на Allbest.ru