Анализ эксплуатационных свойств автомобиля УАЗ-316300 "Патриот"

· при торможении на подъеме с заданным коэффициентом сцепления цзад=0,5; всех заторможенных колесах; продольным уклоном дороги i=0,08; начальной скоростью - х км/ч.; коэффициенте учета вращающихся масс д=1,2;

· при торможении на спуске с заданным коэффициентом сцепления цзад=0,5; всех заторможенных колесах; продольным уклоном дороги i=0,08; начальной скоростью - х км/ч.; коэффициенте учета вращающихся масс д=1,2;

· при торможении на горизонтальном участке дороги с заданным коэффициентом сцепления цзад=0,5; всех заторможенных колесах; продольным уклоном дороги i=0; начальной скоростью - х км/ч.; коэффициенте учета вращающихся масс д=1,2.

Представим алгоритм и численные примеры расчетов скоростной характеристики «Торможение АТС» при коэффициенте сцепления цзад=0,5.

Определим начальную скорость торможения Vн как разность максимально возможной скорости движения автомобиля УАЗ-316300 на горизонтальном участке дороги (таблица 2.2.2) и снижения скорости ?Vн за время нарастания тормозных сил tн.

Vн=Vmax-?Vн (4.3)

где Vн - начальная скорость торможения, м/с; Vmax - максимально возможная скорость движения автомобиля УАЗ-316300 на горизонтальном участке дороги, м/с; ?Vн - снижение скорости ?Vн за время нарастания тормозных сил tн.

Для того чтобы вычислить начальную скорость необходимо сначала определить снижение скорости ?Vн за время нарастания тормозных сил tн:

?Vн=0,5*jт*tн (4.4)

где ?Vн - снижение скорости за время нарастания тормозных сил tн, м/с; jт - замедление при торможении, м/с2; tн - время нарастания тормозных сил (составляет 0,2-0,25 с. для гидравлического привода).

Замедление при торможении равно:

Jт=(g*(mтор*cosб*ц+ ma*sinб)+PB)/(ma*д) (4.5)

где ma - фактическая масса АТС, кг; PB - сила сопротивления воздуха, Н; mтор - масса, приходящаяся на заторможенные колеса, кг; g - ускорение свободного падения, м/с2; б - угол продольного наклона дороги (б=0°); ц - коэффициент сцепления.

Jт=(9,8*(2650*cos0*0,5+ 2650*sin0)+1291,2)/(2650*1,02)=5,2816

Отсюда снижение скорости ?Vн за время нарастания тормозных сил tн равно:

?Vн=0,5*5,2816*0,3=0,7922

Определим начальную скорость:

Vн=34,39-0,7922=33,598

· Зададим число интервалов варьирования скорости n=8;

· Определим ширину интервала:

?V=33,598/8=4,1997

· Определим скорость в начале интервала в м/с:

V1=Vн

V1=33,598

· Определим скорость в начале интервала в км/ч:

V1=33,598*3,6=120,95

· Силу сопротивления воздуха Рв:

РВ=Сх*с*Fа*Vа2/2 (4.6)

где РВ - сила сопротивления воздуха, Н; Сх - коэффициент аэродинамического сопротивления; с - плотность воздуха (при температуре воздуха tв=20°), кг/м3; Fа - лобовая площадь АТС, м2;

Vа - скорость АТС, м/с.

РВ=0,62*1,205*2,75787*33,5982/2=1162,92

· Определим замедление на подъеме:

Jзп=(g*(mтор*cosб*ц+ ma*sinб)+PB)/(ma*д) (4.7)

где ma - фактическая масса АТС, кг; PB - сила сопротивления воздуха, Н; mтор - масса, приходящаяся на заторможенные колеса, кг; g - ускорение свободного падения, м/с2; б - угол продольного наклона дороги (б=5°);

ц - коэффициент сцепления.

Jзп=(9,8*(2650*cos5*0,5+2650*sin5)+1162,92)/(2650*1,02) =5,97

· Определим замедление на горизонте:

Jзг=(g*(mтор*cosб*ц+ ma*sinб)+PB)/(ma*д) (4.8)

где ma - фактическая масса АТС, кг; PB - сила сопротивления воздуха, Н; mтор - масса, приходящаяся на заторможенные колеса, кг; g - ускорение свободного падения, м/с2; б - угол продольного наклона дороги (б=0°);

ц - коэффициент сцепления.

Jзп=(9,8*(2650*cos0*0,5+2650*sin0)+1162,92)/(2650*1,02) =5,23

· Определим замедление на спуске:

Jзс=(g*(mтор*cosб*ц+ ma*sinб)+PB)/(ma*д) (4.8)

где ma - фактическая масса АТС, кг; PB - сила сопротивления воздуха, Н; mтор - масса, приходящаяся на заторможенные колеса, кг; g - ускорение свободного падения, м/с2; б - угол продольного наклона дороги (б=-5°);

ц - коэффициент сцепления.

Jзп=(9,8*(2650*cos(-5)*0,5+2650*sin(-5))+1162,92)/(2650*1,02)=4,47

· Определим среднее замедление при торможения на горизонте:

Jср1=0,5*(J1+J2) (4.9)

где Jср1 - среднее замедление в интервале, м/с2; J1 - значение замедление в начале интервала, м/с2; J2 - значение замедление в конце интервала, м/с2.

Jср1=0,5*(5,23+5,13)=5,18

· Определим среднее скорости при торможения на горизонте:

Vср1=0,5*(V1+V2) (4.10)

где Vср1 - средняя скорость в интервале, м/с; V1 - значение скорости в начале интервала, м/с; V2 - значение скорости в конце интервала, м/с.

Vср1=0,5*(33,598+29,398)=31,50

· Определим время торможения в каждом интервале:

?t=?V/Jср (4.11)

где ?t - время торможения в интервале, с; ?V - ширина интервала, м/с; Jср1 - среднее замедление в интервале, м/с2.

?t=4,2/5,18=0,84

· Определим путь торможения в интервале:

?S=Vср*?ti (4.12)

где ?S - путь торможения в интервале, м; Vср1 - средняя скорость в интервале, м/с; ?t - время торможения в интервале, с.

?S=31,50*0,84=25,52

· Определим путь торможения:

Sт1=0

· Определим время торможения:

tт=У ?ti (4.13)

где tт - время торможения, с; ?ti - время торможения в интервале, с.

tт=6,79

· Определим тормозной путь:

Sт=У ?Si (4.14)

где Sт - тормозной путь, м; ?Si - тормозной путь в интервале, м.

Sт=112,52

Представим в таблице 4.2 результаты расчетов скоростной характеристики «Торможение АТС» (с использованием коэффициента сцепления равным 0,5)

Далее на рисунке 4.1 представим графики скоростной характеристики «Торможение АТС»

Рисунок 4.1 - скоростная характеристика тормозного режима движения: 1 - на горизонтальной дороге; 2 - на подъеме с углом б=5 град.; 3 - на спуске с углом б=5 град.

Представим алгоритм и численные примеры расчетов скоростной характеристики «Торможение АТС» при коэффициенте сцепления цзад=0,8.

Определим начальную скорость торможения Vн как разность максимально возможной скорости движения автомобиля УАЗ-316300 на горизонтальном участке дороги (таблица 2.2.2) и снижения скорости ?Vн за время нарастания тормозных сил tн.

Vн=Vmax-?Vн (4.15)

где Vн - начальная скорость торможения, м/с; Vmax - максимально возможная скорость движения автомобиля УАЗ-316300 на горизонтальном участке дороги, м/с; ?Vн - снижение скорости ?Vн за время нарастания тормозных сил tн.

Для того чтобы вычислить начальную скорость необходимо сначала определить снижение скорости ?Vн за время нарастания тормозных сил tн:

?Vн=0,5*jт*tн (4.16)

где ?Vн - снижение скорости за время нарастания тормозных сил tн, м/с; jт - замедление при торможении, м/с2; tн - время нарастания тормозных сил (составляет 0,2-0,25 с. для гидравлического привода).

Замедление при торможении равно:

Jт=(g*(mтор*cosб*ц+ ma*sinб)+PB)/(ma*д) (4.17)

где ma - фактическая масса АТС, кг; PB - сила сопротивления воздуха, Н; mтор - масса, приходящаяся на заторможенные колеса, кг; g - ускорение свободного падения, м/с2; б - угол продольного наклона дороги (б=0°); ц - коэффициент сцепления.

Jт=(9,8*(2650*cos0*0,8+ 2650*sin0)+1291,2)/(2650*1,02)=8,164

Отсюда снижение скорости ?Vн за время нарастания тормозных сил tн равно:

?Vн=0,5*8,164*0,25=1,0205

Определим начальную скорость:

Vн=34,39-1,0205=33,37

· Зададим число интервалов варьирования скорости n=8;

· Определим ширину интервала:

?V=33,37/8=4,1712

· Определим скорость в начале интервала в м/с:

V1=Vн

V1=33,37

· Определим скорость в начале интервала в км/ч:

V1=33,37*3,6=120,13

· Силу сопротивления воздуха Рв:

РВ=Сх*с*Fа*Vа2/2 (4.18)

где РВ - сила сопротивления воздуха, Н; Сх - коэффициент аэродинамического сопротивления; с - плотность воздуха (при температуре воздуха tв=20°), кг/м3; Fа - лобовая площадь АТС, м2;

Vа - скорость АТС, м/с.

РВ=0,62*1,205*2,75787*33,372/2=1147,19

· Определим замедление на подъеме:

Jзп=(g*(mтор*cosб*ц+ ma*sinб)+PB)/(ma*д) (4.19)

где ma - фактическая масса АТС, кг; PB - сила сопротивления воздуха, Н; mтор - масса, приходящаяся на заторможенные колеса, кг; g - ускорение свободного падения, м/с2; б - угол продольного наклона дороги (б=5°);

ц - коэффициент сцепления.

Jзп=(9,8*(2650*cos5*0,8+2650*sin5)+1147,19)/(2650*1,02) =8,84

· Определим замедление на горизонте:

Jзг=(g*(mтор*cosб*ц+ ma*sinб)+PB)/(ma*д) (4.20)

где ma - фактическая масса АТС, кг; PB - сила сопротивления воздуха, Н; mтор - масса, приходящаяся на заторможенные колеса, кг; g - ускорение свободного падения, м/с2; б - угол продольного наклона дороги (б=0°);

ц - коэффициент сцепления.

Jзп=(9,8*(2650*cos0*0,8+2650*sin0)+1147,19)/(2650*1,02) =8,11

· Определим замедление на спуске:

Jзс=(g*(mтор*cosб*ц+ ma*sinб)+PB)/(ma*д) (4.21)

где ma - фактическая масса АТС, кг; PB - сила сопротивления воздуха, Н; mтор - масса, приходящаяся на заторможенные колеса, кг; g - ускорение свободного падения, м/с2; б - угол продольного наклона дороги (б=-5°);

ц - коэффициент сцепления.

Jзп=(9,8*(2650*cos(-5)*0,8+2650*sin(-5))+1147,19)/(2650*1,02)=7,33

· Определим среднее замедление при торможения на горизонте:

Jср1=0,5*(J1+J2) (4.22)

где Jср1 - среднее замедление в интервале, м/с2; J1 - значение замедление в начале интервала, м/с2; J2 - значение замедление в конце интервала, м/с2.

Jср1=0,5*(8,11+8,01)=8,06

· Определим среднее скорости при торможения на горизонте:

Vср1=0,5*(V1+V2) (4.23)

где Vср1 - средняя скорость в интервале, м/с; V1 - значение скорости в начале интервала, м/с; V2 - значение скорости в конце интервала, м/с.

Vср1=0,5*(33,37+29,199)=31,28

· Определим время торможения в каждом интервале:

?t=?V/Jср (4.24)

где ?t - время торможения в интервале, с; ?V - ширина интервала, м/с; Jср1 - среднее замедление в интервале, м/с2.

?t=4,2/8,06=0,52

· Определим путь торможения в интервале:

?S=Vср*?ti (4.25)

где ?S - путь торможения в интервале, м; Vср1 - средняя скорость в интервале, м/с; ?t - время торможения в интервале, с.

?S=31,28*0,52=16,19

· Определим путь торможения:

Sт1=0

· Определим время торможения:

tт=У ?ti (4.26)

где tт - время торможения, с; ?ti - время торможения в интервале, с.

tт=4,26

· Определим тормозной путь:

Sт=У ?Si (4.27)

где Sт - тормозной путь, м; ?Si - тормозной путь в интервале, м.

Sт=70,51

Представим в таблице 4.3 результаты расчетов скоростной характеристики «Торможение АТС» (с использованием коэффициента сцепления равным 0,8)

Далее на рисунке 4.2 представим график Зависимость замедления от скорости движения АТС

1 - Зависимость замедления от скорости движения АТС на подъеме

2 - Зависимость замедления от скорости движения АТС на горизонтальном участке дороге

3 - Зависимость замедления от скорости движения АТС на спуске

Рисунок 4.2 - скоростная характеристика тормозного режима движения: 1 - на горизонтальной дороге; 2 - на подъеме с углом б=5 град.; 3 - на спуске с углом б=5 град.

Представим результаты анализа полученных данных (таблица 4.1 и 4.2; рисунок 4.1 и 4.2) следующими выводами:

1. Замедление АТС УАЗ-316300 соответствует нормативным значениям.

Представим вычисления по данному выводу:

Начальная скорость равна - 80 км/ч (22,2 м/с);

Нормативное значение установившегося замедления (не менее) - 7,0 м/с2;

Установившееся замедление равно:

Jз=9,8*0,8*(2650/2650)=7,84

2. Замедление при торможении на горизонтальном участке дороги (при ц=0,5) варьируется в пределах от 4,80 м/с2 до 5,23 м/с2.

4.2 Приближенный расчет и анализ замедления, тормозного и остановочного пути

В данном разделе изложим алгоритм, численные примеры, результаты приближенного расчета (т. е. без учета силы сопротивления воздуха и вращающихся масс) и анализа замедления, тормозного и остановочного пути.

Представим численные примеры приближенного расчета тормозного пути при коэффициенте сцеплении ц=0,5:

· Начальная скорость равна 33,598 м/с;

· Коэффициент сцепления равен 0,5;

· Угол продольного наклона дороги равен 0 град.;

· Замедление равно:

Jз=g*ц*(mтор/ma) (4.28)

где Jз - замедление, м/с2; g - ускорение свободного падения, м/с2; ц - коэффициент сцепления; mтор - масса приходящаяся на заторможенные колеса, кг; m - масса груженого АТС, кг.

Jз=9,8*0,5*(2650/2650)=4,9

· Тормозной путь равен:

Sт=Vн2/(2*Jз) (4.29)

где Sт - тормозной путь, м; Vн - начальная скорость торможения, м/с; Jз - замедление, м/с2.

Sт=33,5982/(2*4,9)=115,19

Представим в таблице 4.4 результаты приближенного расчета показателей тормозных свойств автомобиля УАЗ-316300.

Таблица 4.4 - Результаты расчета показателей тормозных свойств АТС УАЗ-316300

№ пп	mа, кг	mтор, кг	Vн, м/с	ц	б, град	Jз, м/с2	Sт, м
1	2650	2650	33,598	0,5	0	4,90	115,19
2	2650	2650	33,598	0,5	5	5,65	99,91
3	2650	2650	33,598	0,5	-5	4,12	136,98

Представим численные примеры приближенного расчета тормозного пути при коэффициенте сцеплении ц=0,8:

· Начальная скорость равна 33,37 м/с;

· Коэффициент сцепления равен 0,8;

· Угол продольного наклона дороги равен 0 град.;

· Замедление равно:

Jз=g*ц*(mтор/ma) (4.30)

где Jз - замедление, м/с2; g - ускорение свободного падения, м/с2; ц - коэффициент сцепления; mтор - масса приходящаяся на заторможенные колеса, кг; m - масса груженого АТС, кг.

Jз=9,8*0,8*(2650/2650)=7,84

· Тормозной путь равен:

Sт=Vн2/(2*Jз) (4.31)

где Sт - тормозной путь, м; Vн - начальная скорость торможения, м/с; Jз - замедление, м/с2.

Sт=33,372/(2*7,84)=71,02

Представим в таблице 4.5 результаты приближенного расчета показателей тормозных свойств автомобиля УАЗ-316300.

Таблица 4.5 - Результаты расчета показателей тормозных свойств АТС УАЗ-316300

№ пп	mа, кг	mтор, кг	Vн, м/с	ц	б, град	Jз, м/с2	Sт, м
1	2650	2650	33,37	0,8	0	7,84	71,02
2	2650	2650	33,37	0,8	5	8,58	64,89
3	2650	2650	33,37	0,8	-5	7,05	78,96

Представим алгоритм и численные примеры расчета остановочного пути автомобиля УАЗ-316300.

Представим расчет первой строки в таблице 4.6:

· Коэффициент сцепления ц=0,5;

· Продольный уклон дороги i=8 %;

· Угол продольного наклона дороги б=5 град.;

· Замедление:

Jзс=(g*(mтор*cosб*ц+ ma*sinб)+PB)/(ma*д) (4.32)

где ma - фактическая масса АТС, кг; PB - сила сопротивления воздуха, Н; mтор - масса, приходящаяся на заторможенные колеса, кг; g - ускорение свободного падения, м/с2; б - угол продольного наклона дороги (б=0°); ц - коэффициент сцепления.

Jз=(9,8*(2650*cos(5)*0,5+2650*sin(5))+1219,1)/(2650*1,02)=5,99

· Путь за время реакции водителя:

Sp=Vн*tp (4.33)

где Sp - путь за время реакции водителя, м; Vн - начальная скорость, м/с; tp - время реакции водителя (0,5…1,5 с.).

Sp=34,4*1=34,4

· Путь, проходимый за время приведения тормозов в действие:

Sс=Vн*tс (4.34)

где Sс - путь, проходимый за время приведения тормозов в действие, м; Vн - начальная скорость, м/с; tс - время приведения в действие (не более 0,2 с.).

Sс=34,4*0,2=6,88

· Путь, проходимый за время нарастания тормозных сил до максимального значения:

Sн=(Vн-0,5*?Vн)*tн (4.35)

где Sн - путь, проходимый за время нарастания тормозных сил до максимального значения, м; Vн - начальная скорость, м/с; ?Vн - снижение скорости за время tн, м/с; tн - время нарастания тормозных сил, с.

Sн=(34,4-0,5*0,7922)*0,25=8,50

· Тормозной путь равен:

Sт=V2н/(2*Jз) (4.36)

где Vн - начальная скорость, м/с; Jз - замедление, м/с2.

Sт=34,42/(2*5,99)=98,72

· Остановочный путь:

Sо=Sp+Sc+Sн+Sт (4.37)

So=34,4+6,88+8,50+98,72=148,5

Представим результаты расчета остановочного пути автомобиля УАЗ-316300 в таблице 4.6.

Таблица 4.6 - Результаты расчета остановочного пути автомобиля УАЗ-316300

Заторможенные колеса	Дорожные условия	Результаты расчета
	ц	i, %	б, град	j, м/с2	Sp, м	Sс, м	Sн, м	Sт, м	Sо, м
Одиночный автомобиль
Все колеса	0,5	8	5	5,99	34,4	6,88	8,50	98,72	148,50
Все колеса	0,5	-8	-5	4,49	34,4	6,88	8,50	131,87	181,65
Все колеса	0,5	0	0	5,25	34,4	6,88	8,50	112,60	162,38
Задней оси	0,5	0	0	3,05	34,4	6,88	8,50	194,07	243,85
Все колеса	0,2	0	0	2,37	34,4	6,88	8,50	249,38	299,16
Все колеса	0,4	0	0	4,29	34,4	6,88	8,50	137,79	187,57
Все колеса	0,6	0	0	6,22	34,4	6,88	8,50	95,19	144,97
Все колеса	0,8	0	0	8,14	34,4	6,88	8,50	72,71	122,49

Далее на рисунке 4.3 представим графическую зависимость тормозного пути от коэффициента сцепления.

Рисунок 4.3 - Зависимость тормозного пути от коэффициента сцепления

Анализ полученных результатов приближенных расчетов замедления, тормозного и остановочного пути представим следующими фактами:

1. Замедление автотранспортного средства УАЗ-316300 соответствует нормативным значениям, которое должно быть не менее 7,0 м/с2, установившееся замедление АТС УАЗ - 316300 равно 7,84 м/с2.

2. Доля тормозного пути Sт в остановочном пути составляет 59%:

So - 100% 122,49 - 100% х = 59%

Sт - х % 72,71 - х %

3. Количественное влияние силы сопротивления воздуха на замедление и длину тормозного пути.

Замедление на горизонте, спуске и подъеме без учета Рв и д соответственно равны:

Jзг = 3,53 м/с2

Jзс = 2,74 м/с2

Jзп = 4,11 м/с2

Замедление на горизонте, спуске и подъеме с учетом Рв и д соответственно равны:

Jзг = 5,23 м/с2

Jзс = 4,47 м/с2

Jзп = 5,97 м/с2

Разница на горизонте равна 33%, на спуске - 39%, на подъеме - 31%.

Сила сопротивления воздуха увеличивает замедление АТС и уменьшает длину тормозного пути.

4. Количественное влияние отказа тормозов передней оси АТС УАЗ - 316300 на длину тормозного пути составляет 36%.

Sт = 194,07 (при отказе тормозов передней оси)

Sт = 112,6 (при торможении всех колес)

5. Количественная разница между замедлением при всех заторможенных колесах и замедлением при торможении только задней оси составляет 42%.

5. Устойчивость АТС УАЗ-316300

В данном разделе будет оцениваться устойчивость АТС УАЗ-316300 посредством критических углов бокового крена по опрокидыванию и скольжению, а так же критических (предельных) скоростей установившегося криволинейного движения по боковому опрокидыванию.

Для оценки устойчивости АТС необходимо решить следующие задачи:

1. Сформировать дополнительный массив исходных данных;

2. Определить критический (предельный) угол бокового крена по опрокидыванию неподвижного АТС УАЗ-316300;

3. Определить критический угол бокового крена по скольжению (заносу) непожвижного АТС УАЗ-316300 при условиях:

3.1 при коэффициенте сцепления равном ц=0,2;

3.2 при коэффициенте сцепления равном ц=0,4;

3.3 при коэффициенте сцепления равном ц=0,6;

3.4 при коэффициенте сцепления равном ц=0,8;

4. Определить критическую скорость установившегося криволинейного движения по опрокидыванию:

4.1 При отсутствии поперечного уклона в=0°:

4.1.1 при минимальном радиусе поворота Rмин=5,14 м.;

4.1.2 при среднем радиусе поворота Rсред=52,57 м.;

4.1.3 при заданном радиусе поворота Rзад=100 м.

5. Определить критическую скорость установившегося криволинейного движения по заносу (боковому скольжению).

5.1 При отсутствии поперечного уклона в=0°:

5.1.1 при минимальном радиусе поворота Rмин=5,14 м. и коэффициенте сцепления ц=0,2;

5.1.2 при минимальном радиусе поворота Rмин=5,14 м. и коэффициенте сцепления ц=0,4;

5.1.3 при минимальном радиусе поворота Rмин=5,14 м. и коэффициенте сцепления ц=0,6;

5.1.4 при минимальном радиусе поворота Rмин=5,14 м. и коэффициенте сцепления ц=0,8;

5.1.4 при среднем радиусе поворота Rсред=52,57 м. и коэффициенте сцепления ц=0,8;

5.1.5 при заданном радиусе поворота Rзад=100 м. и коэффициенте сцепления ц=0,8;

5.1 Расчет и анализ показателей поперечной устойчивости АТС УАЗ-316300

Массив исходных данных формируется с помощью данных таблиц 1.1.1; 1.2.1; 2.1.

Таблица 5.1 - массив исходных данных для расчета показателей устойчивости АТС УАЗ-316300

Параметр	Размерность	Значение
		Автомобиль
1. Полная масса mа	кг	2650
2. Ширина колеи Вт	м	1,6
3. База Lт	м	2,76
4. Высота центра масс hцм	м	0,6
5. Боковая площадь Fб	м2	5,4
6. Радиус поворота по оси внешнего переднего колеса (min) R	м	6,55
7. Основной радиус поворота Rmin	м	5,14
Rсред	м	52,57
Rзад	м	100
8. Угол поперечного уклона, в	град	0
9. Коэффициент сцепления, цmin	-	0,2
цзад	-	0,5
цmax	-	0,8
10. Коэффициент Сy	-	0,7

Далее представим расчетные схемы на рисунках 5.1 и 5.2, а так же алгоритм и численные примеры расчета критических углов бокового крена по опрокидыванию и скольжению.

Первым шагом определим средний угол управляемых колес:

и=arctg(L/R) (5.1)

где и - средний угол управляемых колес, °; L - база автомобиля, м; R - радиус поворота, м.

Для движения по кривой минимального радиуса поворота средний угол управляемых колес равен:

и=arctg(2,76/5,14)=31,37

Для движения по кривой среднего радиуса поворота средний угол управляемых колес равен:

и=arctg(2,76/52,57)=3,3

Для движения по кривой максимального радиуса поворота средний угол управляемых колес равен:

и=arctg(2,76/100)=1,76

Далее определим критический угол по опрокидыванию для неподвижного автомобиля:

во=arctg(B/2*hа) (5.2)

где во - критический угол по опрокидыванию для неподвижного автомобиля, °; B - ширина колеи, м; hа - высота центра масс, м.

во=arctg(1,6/2*0,6)=59

Определим критический угол по заносу для неподвижного АТС:

вз=arctg(ц) (5.3)

где вз - критический угол по заносу, °; ц - коэффициент сцепления.

при коэффициенте сцепления ц=0,2 критический угол по заносу равен:

вз=arctg(0,2)=12,57

при коэффициенте сцепления ц=0,4 критический угол по заносу равен:

вз=arctg(0,4)=24,22

при коэффициенте сцепления ц=0,6 критический угол по заносу равен:

вз=arctg(0,6)=34,4

при коэффициенте сцепления ц=0,8 критический угол по заносу равен:

вз=arctg(0,8)=43

Далее представим результаты расчетов критических углов по опрокидыванию и заносу в таблице 5.2 и на графике 5.3.

Таблица 5.2 - Результаты расчета критических углов бокового крена неподвижного АТС УАЗ-316300 (hц=0,6; В=1,6; в=0)

Коэффициент сцепления ц	Критический угол
	по заносу, вкз	по опрокидыванию вко
0,2	12,57	59
0,4	24,22
0,6	34,4
0,8	43

На рисунке 5.3 представим графическую зависимость критического угла по заносу от коэффициента сцепления.

Рисунок 5.3 - Зависимость критического угла бокового крена по заносу от коэффициента сцепления

Представим алгоритм и численные примеры расчета критических скоростей по опрокидыванию и заносу.

Рассчитаем критические скорости криволинейного движения по заносу:

Vз= (5.4)

где Vз - критические скорости криволинейного движения по заносу, м/с; - база автомобиля, м; и - средний угол управляемых колес, град.; ц - коэффициент сцепления; в - угол поперечного уклона.

Для движения по поверхности с коэффициентом сцепления 0,2 и минимальным радиусом равным 5,14 метров критическая скорость по заносу равна:

Vз==3,2

Для движения по поверхности с коэффициентом сцепления 0,4 и минимальным радиусом равным 5,14 метров критическая скорость по заносу равна:

Vз==4,5

Для движения по поверхности с коэффициентом сцепления 0,6 и минимальным радиусом равным 5,14 метров критическая скорость по заносу равна:

Vз==5,5

Для движения по поверхности с коэффициентом сцепления 0,8 и минимальным радиусом равным 5,14 метров критическая скорость по заносу равна:

Vз==6,3

Для движения по поверхности с коэффициентом сцепления 0,8 и средним радиусом равным 52,57 метров критическая скорость по заносу равна:

Vз==20,8

Для движения по поверхности с коэффициентом сцепления 0,8 и максимальным радиусом равным 5,14 метров критическая скорость по заносу равна:

Vз==28,3

Далее представим примеры расчета критических скоростей по опрокидыванию:

VКО= (5.5)

где VКО - критическая скорость по опрокидыванию, м/с; - база автомобиля, м; - средний угол управляемых колес; В - ширина колеи колес, м; - высота центра масс, м; в - угол поперечного уклона, град.

для движения по кривой с минимальным радиусом поворота 5,14 метров:

VКО==50*1,3=8

для движения по кривой с минимальным радиусом поворота 5,14 метров:

VКО==8

для движения по кривой со средним радиусом поворота 52,57 метров:

VКО==541,5*1,3=26,5

для движения по кривой с максимальным радиусом поворота 100 метров:

VКО==36,1

Далее представим результаты расчета критических скоростей по опрокидыванию и заносу в таблице 5.3. Так же на рисунках 5.4 и 5.5 представим зависимости критической скорости по заносу от коэффициента сцепления и критической скорости от основного радиуса поворота соответственно.

Таблица 5.3 - Результаты расчета критических скоростей криволинейного движения автомобиля УАЗ-316300 (hц=0,6; В=1,6; в=0)

Коэффициент сцепления, ц	Радиус поворота, R	Критическая скорость
		по заносу, Vкз	По опрокидыванию, Vоп
0,2	5,14	3,2	8
0,4	5,14	4,5	8
0,6	5,14	5,5	8
0,8	5,14	6,3	8
0,8	52,17	20,8	26,5
0,8	100	28,3	36,1

Представим график зависимости критической скорости по заносу от коэффициента сцепления.

Рисунок 5.4 - зависимость критической скорости по заносу от коэффициента сцепления при R=5,14 м. и в=0

Так же представим на рисунке 5.5 зависимость критической скорости по опрокидыванию и заносу от основного радиуса поворота.

Рисунок 5.5 - Зависимость критической скорости по опрокидыванию и заносу от основного радиуса поворота (при в=0) кривые 1 и 2 - соответственно скорость по опрокидыванию и заносу.

Результате анализа показателей устойчивости АТС Допустимая скорость движения АТС при поворотах с минимальным радиусом прохождения криволинейных участков дороги на сухом асфальте равна 23 км/ч

На гололеде скорость составляет 11,5 км/ч Предельно допустимый поперечный уклон проезжей части при движении на сухом асфальте равен 38 град. На гололеде 12 град.при не выполнение данных рекомендаций эксплуатации АТС, автомобиль неизбежно войдет в занос и в следствии чего потеряет устойчивость что не безопастно!

6. Маневренность АТС УАЗ-316300

В данном разделе курсовой раблты будет оцениваться маневренность автомобиля УАЗ-316300 с прицепом следующими показателями:

· Шириной ГПД и её составляющими;

· Сдвигом траектории;

· Поворотной шириной по следу колес;

· Углом складывания автопоезда при установившемся круговом движении с минимальным радиусом поворота тягача.

Для оценки маневренности необходимо составить дополнительный массив исходных данных и определить показатели графическим методом.

6.1 Определение и анализ показателей маневренности АТС УАЗ-316300

В данном разделе представим массив исходных данных, формируя его с помощью данных из таблицы 1.1.1, а так же путем выбора прицепа подходяшщего для данного автомобиля.

Таблица 6.1 - Массив исходных данных дял определения маневренности АТС УАЗ-316300

Параметр	Размерность	Значение
		Тягач	Прицеп
Минимальный радиус траектории наружного колеса Rн1	м	6,55
База L1	м	2,76
Ширина колеи: колес передней оси B1, В3	м	1,6	1,44
колес задней оси В2	м	1,6
Длина дышла прицепа, L2	м		1,955
Габаритные размеры: длина Lгт, Lгп	м	4,647	2,785
ширина Вгт, Вгп	м	2,08	1,72
Передний свес, Lпс	м	0,4	700
Задний свес, Lзс	м	0,444	700

Угол наклона радиуса переднего наружного колеса тягача RН1 к оси Y:

цН1=arc sin (L1/RН1)

цН1=arc sin (2,76/6,55)= 24,83

Радиус заднего наружного колеса тягача:

RН2=RН1*cos цН1

RН2=6,55*cos (24,83)=5,9605

Радиус траектории середины С2 задней оси тягача:

RC2= RН2-(B2/2)

RC2= 5,9605-(1,6/2)=5,1605

Радиус траектории внутреннего колеса задней оси:

RB2=RН2-B2

RB2=5,9605-1,6=4,3605

Угол наклона радиуса траектории середины передней оси тягача Rc1 к оси Y:

цc1=arc tg (L1/Rc2)

цc1=arc tg (2,76/5,1605)=27,92

Угол наклона радиуса переднего внутреннего колеса тягача RB1 к оси Y:

цB1=arc tg (L1/RB2)

цB1=arc tg (2,76/4,3605)=32,21

Радиус траектории середины С1 передней оси тягача:

RC1=L1/sin цC1

RC1=2,76/sin 27,92=5,89

Радиус траектории внутреннего колеса передней оси тягача:

RB1=L1/sin цB1

RB1=2,76/sin 32,21=5,18

Угол наклона радиуса точки сцепки RC к оси Y:

цC=arc tg (LC/RC2)

цC=arc tg (0,735/5,1605)=8,104

Радиус траектории точки сцепки Сс:

RC=LC/sin цC

RC=0,735/sin 8,104=5,2164

Угол наклона радиуса середины С3 передней оси прицепа RC3 к оси Y:

цC3=arc sin (L2/RC)

цC3=arc sin (1,955/5,2164)=22,01

Радиус траектории середины С3 передней оси прицепа:

RC3=L2/tg цC3

RC3=1,955/tg 22,01=4,839

Радиус траектории наружного колеса передней оси прицепа:

RH3=RC3+0.5*B3

RH3=4,88+0.5*1,44=5,559

Радиус траектории внутреннего колеса передней оси прицепа:

RB3=RC3-0.5*B3

RB3=4,839-0.5*1,44=4,119

Расчетные формулы для базовых точек схемы:

Абсциссы точек (Х):

Н2=0;

С2=0;

В2=0;

Н1= -RH1*sin цH1;

C1= -RC1*sin цC1;

B1= -RB1*sin цB1;

Cc=RC*sin цc;

H3=RH3*sin (цC+цC3);

C3=RC3* sin (цC+цC3);

B3=RB3* sin (цC+цC3);

Ордината точек (Y):

Н2=RH2;

С2=RC2;

В2=RB2;

Н1=RH1*cos цH1;

C1=RC1*cos цC1;

B1=RB1*cos цB1;

Cc=RC*cos цc;

H3=RH3*cos (цC+цC3);

C3=RC3*cos (цC+цC3);

B3=RB3*cos (цC+цC3);

Таблица 6.2 - Координаты базовых точек

Точка расчетной схемы	Абсцисса	Ордината
H2	0	5,960
С2	0	5,160
В2	0	4,360
Н1	-2,750	5,94
С1	-2,758	5,204
В1	-2,761	4,383
Сc	0,735	5,164
Н3	2,789	4,808
С3	2,428	4,1857
В3	2,066	3,5629

Таблица 6.3 - Результаты определения показателей маневренности при круговом движении автотранспортного средства УАЗ-316300 с прицепом марки «Кремень» с минимальным радиусом поворота.

Показатель	Размерность	Значение
		Тягач	Прицеп	Автопоезд
Ширина ГПД	м	2,59	1,8	2,97
Ширина составляющей ГПД:	м	0,81	0,75	2,97
Внутренний АВ
Наружный АН	м	1,86	0,75
Сдвиг траектории Ск	м	0,36	0,36	0,36
Поворотная ширина по следу колес Впов	м	2, 59	1,54	2,86
Угол складывания автопоезда г2	град	32	32	32

Представим результаты анализа полученных данных следующими выводами:

1 Ширина ГПД автопоезда увеличится за счет наружной составляющей в 1,76 раза.

2 Прицепное звено увеличивает ширину автопоезда в 1,06 раза, за счет внутренней составляющей.

3 Для поворота автомобиля УАЗ-316300 в составе автопоезда на 180 градусов с радиусом поворота 6,55 метра, необходима проезжая часть шириной 14,5 метров.

4 Ширина ГПД автопоезда при увеличении длины дышла прицепа будет увеличиваться за счет внутренней составляющей.

5 Ширина ГПД автопоезда при увеличении плеча сцепного устройства до определенного значения изменяться не будет, в дальнейшем будет увеличиваться за счет внешней составляющей.

Список используемых источников

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

2. Техника транспорта, обслуживание и ремонт. Анализ эксплуатационных свойств автомобиля. / Сост. В. Г. Анопченко. - Красноярск: ИПЦ СФУ, 2007 - 45 с.

3. Официальный сайт завода изготовителя УАЗ / Модельный ряд / внедорожники / УАЗ Патриот / Технические характеристики (http://www.uaz.ru/models/sm/patriot/tx)

4. Официальный сайт завода изготовителя УАЗ / Модельный ряд / внедорожники / УАЗ Патриот / Габаритные размеры (http://www.uaz.ru/models/sm/patriot/dimensions)

5. УАЗ Патриот / Узнать / Узлы и агрегаты / КПП (http://patriot.uaz.ru/)

6. УАЗ Патриот / Узнать / Узлы и агрегаты / Двигатель (http://patriot.uaz.ru/)

7. ОАО «Ульяновский автомобильный завод»: Руководство по техническому обслуживанию и ремонту автомобиля УАЗ «Патриот» / С. В. Гайсин, Г. В. Шиян. ОАО «УАЗ», 2005. 192 с.

Размещено на Allbest.ru