Обгон с возрастающей скоростью характерен при высокой интенсивности движения при движении сплошным потоком. В этих условиях быстроходный автомобиль, догнав медленно движущийся автомобиль, уменьшает скорость, и некоторое время движется позади него с той же скоростью. Водитель заднего автомобиля внимательно следит за потоком и при появлении перед обгоняемым автомобилем достаточного свободного расстояния начинает обгон, сочетая его с разгоном. Для того чтобы путь и время обгона были минимальными, интенсивность разгона должна быть максимально возможной.

Для расчета пути и времени обгона с возрастающей скоростью необходимо вначале построить график интенсивности разгона, характеризующий зависимость между путем и временем движения обгоняющего автомобиля при максимально возможном ускоренном движении.

Для построения указанного графика нужно предварительно произвести расчёт динамической характеристики (зависимость динамического фактора от скорости движения), а затем определить зависимость ускорения обгоняющего автомобиля от скорости движения V₁.

Динамический фактор определяется по формуле:

, (1.11)

где Р_m- сила тяги, Н;

Р_в - сила сопротивления воздуха, Н;

G_a - вес автомобиля, Н (Ga = gma);

М_е - крутящий момент двигателя, Н-м;

И_к - передаточное число коробки передач (для каждой i-ой передачи имеет своё значение);

И₀ - передаточное числа главной передачи;

- механический коэффициент полезного действия трансмиссии;

r_к - радиус колеса, м;

к - коэффициент обтекаемости, Н-с²/м⁴;

F- лобовая площадь, м²;

V_a - скорость автомобиля, м/с.

Эффективный крутящий момент двигателя определяется по следующей зависимости:

(1.12)

где N_max - максимальная мощность двигателя, кВт;

а, b, с - эмпирические коэффициенты (для бензиновых двигателей a=0,8, b=1, с=0,9; для дизельных а=0,53; 6=1,56; с=1,05);

n_e - частота вращения двигателя при расчётной скорости на соответствующей ей передаче, мин" ;

n_n - частота вращения, соответствующая максимальной мощности, мин^-1 .

Обороты, на которых работает двигатель, n_e, мин^-1 , следует задавать для расчётов в диапазоне [0,1n_n;n_n], принимая соответствующий шаг для 8... 10 значений, при выполнении обязательного условия n_emin > 600 мин^-1.

Скорость движения автомобиля рассчитываем по выражению:

(1.13)

Таблица 1.2 - Значения коэффициента полезного действия для различных трансмиссий

Значения коэффициента полезного действия, принимаются по таблице 1.2.

Если расчёт ведется для автопоезда, следует учитывать, что динамический фактор автопоезда корректируется с учётом массы прицепа:

, (1.14)

где m_а- полная масса автомобиля-тягача, кг;

m_пр- полная масса прицепа, кг;

n-количество прицепов.

Ускорение автомобиля рассчитывается по формуле:

, (1.15)

где j_i - ускорение автомобиля на i-й передаче при скорости движения V м/с²;

D_i - динамический фактор на i-й передаче при указанной скорости;

_i - коэффициент сопротивления дороги;

_вр - коэффициент учёта вращающихся масс.

При проведении расчётов рассматриваем движение по горизонтальной дороге, поэтому (-коэффициент сопротивления качению колеса с учётом скорости движения).

Значение коэффициента сопротивления качению колеса,, необходимо рассчитывать по формуле:

, (1.16)

где -коэффициент сопротивления качению колеса (см. Приложение А).

Коэффициент сопротивления качению колёс автопоезда:

, (1.17)

Коэффициент _вр, учитывающий наличие в движущемся автомобиле вращающихся масс, определяется:

, (1.18)

где j - коэффициент, учитывающий инерционный момент колёс (1=0,04)

2 - коэффициент, учитывающий инерционный момент маховика (при расчётах принимают следующие значения: 0,0007 - для легковых автомобилей и для грузовых с дизельным двигателем; 0,0004 - для грузовых с бензиновым двигателем).

Расчёт рекомендуется производить в табличной форме (таблица 1.3) для 8... 10 значений скорости на каждой рассматриваемой передаче до скорости, равной 0,9 от максимальной скорости, на высшей передаче.

Таблица 1.3 - Расчёт динамической характеристики автомобиля

После проведённых вычислений необходимо построить графические зависимости ускорения разгоняющегося автомобиля от скорости (рисунок 1.3) и динамического фактора от скорости (рисунок 1.4).

Рисунок 1.3 - Зависимость ускорения от скорости

Рисунок 1.4 - Зависимость динамического фактора от скорости

Дальнейший расчёт рекомендуется производить в табличной форме от значения скорости, равной скорости обгоняемого автомобиля. При этом принимается, что разгон осуществляется до максимально возможной скорости на каждой из передач с последующим переключением на высшую передачу. Передача, с которой начинается разгон, определяется по таблице 3.3, либо по Приложению Б.1.

Для расчета и в данных условиях можно воспользоваться графоаналитическим методом. Для этого кривую ускорения на одной из передач разбивают на ряд интервалов, начиная со скорости, соответствующей скорости обгоняемого автомобиля. При этом считаем, что в каждом интервале скоростей автомобиль движется с постоянным ускорением , величину которого определяют по формуле:

, (1.19)

где и - ускорения соответственно в начале и в конце интервала скоростей, м/с².

При изменении скорости от V_i до V_i+1 среднее ускорение может быть определено:

, (1.20)

гдеи - скорость в начале и в конце интервала, м/с;

-время прохождения i-го интервала, с;

- изменение скорости при прохождении i-го интервала, м/с.

Следовательно, время разгона в том же интервале скоростей:

, (1.21)

а общее время разгона:

, (1.22)

В случае, когда манёвр обгона невозможно выполнить на одной передаче и необходимо переключатся на другую (как правило повышенную) необходимо оценивать потерю скорости за время переключения, , м/с, которая зависит от дорожных условий и времени переключения, , с, определяемое квалификацией водителя и техническим состоянием автомобиля (можно принять равным 1,3... 1,5 с для переключения с первой на вторую передачу и 0,5... 1 с для всех остальных):

, (1.23)

При расчёте пути разгона принимаем условно, что автомобиль в каждом из намеченных интервалов скоростей движется с постоянной скоростью

.

Тогда приращение пути в каждом из интервалов скоростей можно определить:

, (1.24)

Складывая полученные значения получаем общий путь, S_p м, который проходит обгоняющий автомобиль:

, (1.25)

Путь, пройденный за время переключения передачи, вычисляется:

, (1.26)

где V_н-- скорость в начале переключения передачи.

Результаты расчетов по формулам (1.20)-(1.22), (1.24) и (1.26) необходимо приводить в виде таблицы 1.4.

Таблица 1.4 - Время и путь обгона в сочетании с разгоном

После произведённых расчётов необходимо построить график интенсивности разгона , необходимый для расчета пути и времени обгона с ускорением (рисунок 1.5). Для этого наносят значения времени t_p и пути S_p соответствующие разгону обгоняющего автомобиля от скорости V₂ и полученные точки соединяют плавной кривой 1.

Для определения времени и пути обгона от начала координат откладывают вправо по горизонтали отрезок, равный D₁+L₂- Из конца отрезка проводят наклонную прямую 2 изображающую движение обгоняемого автомобиля (график пути обгоняемого автомобиля аналогичен графику при постоянной скорости). Точка А пересечения этой прямой с кривой 1 соответствует моменту времени, когда передние части обоих автомобилей находятся на одном уровне. Дальнейшее построение аналогично описанному в разделе 1.1.

После проведения расчетов и построений следует проанализировать факторы, влияющие на путь и время обгона, а также условия движения, в которых возможен и практикуется такой маневр. Необходимо также сопоставить данный вариант обгона с рассчитанным в разделе 1.1.

2. Расчёт времени и пути незавершённого обгона

На практике часто встречаются случаи, когда водителю не удается закончить обгон, он вынужден уменьшить скорость и возвратиться в прежнее положение. Такой обгон называют незавершённым. Возможность выполнения этого маневра зависит как от тяговой, так и от тормозной динамичности автомобиля.

Незавершённый обгон условно можно разделить на три фазы, каждой из которых соответствует своё время движения:

1) в начале незавершённого обгона (время t₁) обгоняющий автомобиль, двигаясь со скоростью V₁ (как правило, равной скорости обгоняемого автомобиля V₂), выезжает на соседнюю полосу движения и догоняет обгоняемый, увеличивая скорость до значения V_1max;

2) решив отказаться от обгона, водитель снижает скорость автомобиля до минимально устойчивой скорости, V_1min, для чего тормозит обычно с максимальной интенсивностью (время t₂);

3) ведя автомобиль с минимальной скоростью, V_1min, водитель пропускает вперед обгоняемый автомобиль и возвращается на прежнюю полосу (время t₂).

Основными характеристиками, описывающими незавершённый обгон, являются время и путь незавершённого обгона. Для их расчёта следует считать, что обгон выполняется при разгоне обгоняющего автомобиля со скоростью V₁ при движении на подъём с уклоном б = 15°.

2.1 Первый этап незавершённого обгона