84-1
.pdf11
зать марку автомобиля или автобуса, значения замедления при экстренном торможении (нужно выбрать по ГОСТ Р 51709-2001 «Требования безопасности к техническому состоянию и методы проверки»). Расчетные значения Д при разных скоростях автомобилей V нужно вписать в табл. 2.1 и построить график зависимости Д от скорости автомобиля (рис. 2.1).
Таблица 2.1
Расчет дистанции безопасности
Vcp., км/ч. |
40 |
50 |
60 |
70 |
80 |
90 |
Vcp., м/с.
J1 , м/ с2
J 2 , м/ с2
Д, м
LД, м
Д, м
30 40 50 60 70 80 Vcp , км/ч
Рис.2.1. График зависимости дистанции безопасности от скорости и установившегося замедления.
Выводы по работе:
12
Определение времени и пути завершенного обгона
Практическая работа № 3 Расчет времени и пути обгона при постоянной скорости автомобилей
Обгон представляет собой опасный и ответственный маневр автомобиля в транспортном потоке, так как связан или с выездом на встречную полосу, или с изменением положения в потоке транспортных средств. Обгон требует свободного пространства перед обгоняющим автомобилем и совершается, как правило, при относительно высокой скорости. Это обусловливает большой риск совершения ДТП при обгоне.
В зависимости от условий движения (плотности транспортных потоков, скорости и др.) обгон может совершаться либо с постоянной скоростью, либо с разгоном. Обгоны с постоянной скоростью возможны на дорогах с шириной проезжей части более 7 - 8 м и интенсивностью движения в обоих направлениях менее 40 - 60 авт/ч. Схема обгона транспортных средств на двухполосной дороге показана на рис. 3.1.
Vа1 |
1 |
3 |
|
-----------------------------------------------------------------------------------------------
-----
|
1 |
|
|
2 |
|
|
|
|
|
|
2 |
2 |
|
1 |
|
||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
S12 |
|
|
L2 |
S2 |
S21 L1 |
Sоб
Рис. 3.1. Схема обгона с выездом на встречную полосу
13
Из рис. 3.1 видно, что минимальное расстояние обгона, необходимое для завершения его при постоянных скоростях движения обгоняемого 2, обго-
няющего 1 и встречного 3 автомобилей, можно определить как сумму |
|
Sоб = Д1 + L2 + S2 + Д2 + L1 , |
(3.1) |
где Д1 и Д2 - дистанции безопасности между автомобилями (соответственно индексу); L1 и L2 - их габаритная длина.
Поскольку
|
|
|
|
|
|
|
Sоб |
=tоб V1 , |
(3.2) |
||
|
|
|
|
|
|
|
S2 |
=tоб V2 , |
(3.3) |
||
то решая совместно формулы (3.2 и 3.3), получаем |
|
||||||||||
Sоб = |
L1 + L2 + D1 + D2 |
|
V1 = |
|
LD1 + LD2 |
V1 , |
(3.4) |
||||
|
|
|
|
||||||||
|
V |
−V |
|
|
|
V |
−V |
|
|||
|
1 |
2 |
|
|
|
1 |
2 |
|
|
|
|
|
tоб = Sоб /V1 = |
|
L1 + L2 + D1 + D2 |
, |
(3.5) |
||||||
|
|
|
|||||||||
|
|
|
|
|
|
V1 −V2 |
|
Минимальное расстояние, которое должно быть свободным перед обгоняющим автомобилем в начале обгона (расстояние до встречного автомобиля), нужно определить с учетом So6,определяемого по формулам (3.2-3.5) и скорости автомобиля 3, двигающегося на встречной полосе движения:
Sсв = Sоб + S3 = Sоб +V3 tоб = |
L1 + L2 + D1 + D2 |
(V1 +V3 ) , |
(3.6) |
|
|||
|
V1 −V2 |
|
Для расчетов лучше выбрать V3, равной допустимой скорости движения на данном участке дороги согласно ПДД. Скорость обгоняющего автомобиля V1 нужно задать по техническим характеристикам, т.е. примерно 0,8-0,9 от Vmax.
По заданию преподавателя студенты определяют Soб, toб и Sсв по формулам (3.2 -3.6) для разных значений V2 и при постоянных V1, V3, L1, L2. Расчетные данные вносят в табл. 3.1 и строят графики зависимости Soб и toб от скорости обгоняемого автомобиля V2, которую можно задать в интервале 40-80
км/ч (рис. 3.2).
14
Таблица 3.1
Расчет времени и пути обгона при постоянной скорости обгоняющего автомобиля (V1 = const)
V2, км/ч |
40 |
50 |
60 |
70 |
80 |
|
|
|
|
|
|
V2, м/с |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Sоб, м |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
tоб, с |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Sоб, м tоб, с
30 40 50 60 70 80 V2, км/ч
Рис. 3.2. Графики зависимости пути и времени обгона от скорости обгоняемого автомобиля
Выводы по работе:
15
Практическая работа № 4 Определение времени и пути обгона с разгоном обгоняющего
автомобиля
Если интенсивность движения в обоих направлениях на двухполосной дороге превышает 150-160 авт./час (фаза связанного или частично связанного движения), то автомобили движутся сплошным потоком, а скорости обгоняющего и обгоняемого автомобилей выравниваются. Только при появлении свободного пространства начинают обгон, сочетая его с разгоном. Разгон АТС при обгоне должен выполняться с максимальной интенсивностью и прекращается плавно после его завершения. Реализация такого режима возможна только в том случае, когда имеется необходимый интервал между обгоняемым АТС и автомобилем, двигающимся впереди него. В противном случае водитель обгоняемого АТС после завершения обгона обгоняющим автомобилем будет вынужден экстренно затормозить.
Значения времени обгона tоб, пути обгона Sоб и скорости обгоняющего АТС в момент завершения обгона Vоб в зависимости от скорости обгоняемого автомобиля определяют предельные условия, при которых обгон может быть завершен. Для расчета времени и пути обгона с разгоном применяют графоаналитические и аналитические методы с учетом того, что
J = dVdT = Vt .
Для упрощения расчетов допускают, что обгоняющий автомобиль движется с постоянным ускорением. Ускорение при разгоне обычно принимают примерно 0,7 - 0,8 отjmax.
При равноускоренном движении обгоняющего автомобиля с начальной скоростью Vо1 = V2:
Sоб = S1 =V2tоб + |
jtоб2 |
|
; |
|
(4.1) |
|||
2 |
|
|
||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
tоб = |
(D |
+ D |
+ L |
+ L )2 |
. |
(4.2) |
||
1 |
2 |
1 |
|
2 |
||||
|
|
|
|
jрасч
Из формул (4.1 и 4.2) следует, что чем выше приемистость автомобиля, тем меньше величины Sоб и tоб. Поэтому время и путь обгона зависят от запаса тяговой силы Рт = Рт - (Рл + Рв). Запас тяги зависит от технических характеристик и скорости движения АТС. Задавая различные значения jmax (при V2 =
16
const), необходимо определить расчетным методом значения tоб и Sоб по формулам (4.1 и 4.2), вписать в табл. 4.1, и построить графики зависимости от jmax
(рис. 4.1)
Таблица 4.1 Расчетные значения toб и Soб в зависимости от ускорения
jmax, м/с2 |
0,2 |
0,4 |
0,8 |
1,2 |
1,6 |
|
2,0 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Jрасч., м/с2 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Sоб, м |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
tоб, с |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Sоб, м |
tоб, с |
|
|
0 0,4 0,8 0,2 0,6 2,0 jmax, м/с2
Рис. 4.1. Графики зависимостей времени и пути обгона от ускорения обгоняющего автомобиля (при V2 = const)
Выводы по работе:
17
Тормозные свойства АТС
Практическая работа № 5 Расчет показателей тормозных свойств автомобиля
Показателями тормозной динамичности АТС являются: замедление jз ; время tт и путь Sт торможения при заданной скорости; тормозная сила, ее интенсивность нарастания и распределения по колесам и осям автомобиля.
Из уравнения движения автомобиля при торможении замедление можно определить расчетным методом по следующей формуле:
jз = |
Pтор + Pд + Pв + Pтр |
g , |
(5.1) |
|
|||
|
δврGа |
|
где Ртор - суммарная тормозная сила на колесах, равная силе сцепления шин с дорогой; Pд и Рв - сила сопротивления дороги и воздуха соответственно; Ртр - сила трения двигателя и трансмиссии; δвр - коэффициент учета вра-
щающихся масс при торможении (δвр = 1,04 - 1,08); Ga - вес автомобиля
(Н); g - ускорение свободного падения, g = 9,81 м/с2.
При экстренном торможении, когда тормозные силы на всех колесах достигли значения сил сцепления, а также пренебрегая силами Pв , Рд и Ртр из уравнения (5.1), имеем
jз = |
g(ϕх +ψ) |
, |
(5.2) |
|
δ |
вр |
|||
|
|
|
|
где ϕх - коэффициент сцепления шины с дорогой (нужно задать согласно дорожным условиям, приложение А); ψ - коэффициент, учитывающий сопротивление дороги, ψ = f ± i; f - сопротивление качению; i - уклон доро-
ги ( i =tg aд ) |
|
|
|
|
|
|
Если учитывать сопротивление воздуха, то |
|
|||||
jз = |
g |
(ϕх +ψ + |
k F V 2 |
) , |
(5.3) |
|
δ |
|
|
||||
|
вр |
|
G |
|
||
|
|
|
а |
|
где k - коэффициент обтекаемости, Нс/м2; F - лобовая площадь автомобиля, м3; V - его скорость, м/с (снижается от V0 донуля).
18
Коэффициент сцепления шин с дорогой ϕх при торможении зависит от многих факторов. Предельные значения коэффициента ϕх для неизношенных шин можно выбрать по табл. прил. А или задается преподавателем.
Величина тормозных сил зависит от конструкции тормозной системы, ее технического состояния, распределения нагрузки на осях автомобиля и от управляющего воздействия водителя. При торможении на горизонтальной дороге нормальные реакции могут быть найдены по следующим формулам:
|
Gа (b + |
hg jз |
) |
|
|
Gа (a − |
hg jз |
) |
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||
Rz1 = |
|
g |
; |
Rz 2 = |
|
g |
(5.4) |
|||
L |
L |
|||||||||
|
|
|
|
где а, b, L- компоновочные параметры; hg - высота центра тяжести АТС. Поскольку силы сцепления колес с дорогой при торможении переднего и
заднего мостов равны
Pсц1 = Rz1ϕх = Rх1 ; Pсц2 = Rz 2ϕх = Rх2 , |
(5.5) |
то тормозные реакции колес изменяются в зависимости от интенсивности торможения и нагрузки на колесах. В расчетах часто допускают, что тормозные реакции всех колес практически не отличаются и достигают максимальных значений. Тогда время от начала воздействия водителя на педаль тормоза до остановки автомобиля, т.е. время торможения
tтор =tс +tн +tуст , |
(5.6) |
а время от начала возникновения опасной ситуации до остановки АТС (время остановки)
tост =tр +tс +tн +tуст |
(5.7) |
где tp - время реакции водителя (tp ≈ 0,8 с); tс - время срабатывания (запаздывания) тормозной системы, для одиночного автомобиля с гидравлическим приводом тормозов tc= 0,2 - 0,5 с, а с пневматическим приводом - 0,3 - 0,6 с; tн - время нарастания замедления; tyст - продолжительность снижения скорости до остановки при установившемся замедлении (интервал времени, в котором замедление постоянно). В расчетах можно принять следующие значения tн, с: 0,05 - 0,2 - для легковых автомобилей; 0,05 - 0,4 - для грузовых автомобилей с гидроприводом; 0,15 - 1,5 - для грузовых автомобилей с пневмоприводом; 0,2 -1,5 с - для автобусов.
19
Тормозной путь (расстояние, пройденное автомобилем от момента нажатия на тормозную педаль до полной остановки автомобиля) можно определить по следующей формуле:
ST = Sс +Sн +Sуст = (tр +0,5tн)V0 + |
V 2 |
|
, |
|
(5.8) |
0 |
|
|
|||
|
|
||||
|
2 jуст |
|
|||
а остановочный путь |
|
|
|
|
|
|
|
|
V 2 |
|
|
Sо = S р +Sс +Sн +Sуст = (tр +tс +0,5tн)V0 + |
0 |
, |
(5.9) |
||
|
|||||
|
|
2 jуст |
|
где Sр, Sc, Sн, Sуст - расстояния, пройденные АТС с начальной скоростью Vo за время tр, tc, tн и tуст соответственно.
При полном использовании сцепления с дорогой всеми колесами автомобиля замедление можно определить по формуле (5.2).
У многих автомобилей достичь одновременно блокировки всех колес практически не возможно по различным причинам. Поэтому для приближенных расчетов используют поправочный коэффициент эффективности торможения Кэ. В случае, когда коэффициент сцепления шин с дорогой ϕх ≥ 0,7 , для легковых автомобилей можно принять Кэ ≈1,15, для грузовых автомобилей полной массой (весом) менее 10 т Кэ = 1,3 - 1,5, для автобусов и грузовых автомобилей с полной массой более 10 т Кэ = 1,6 - 1,7. При малом коэффициенте сцепления шин с дорогой (ϕх < 0,4) для автомобилей всех типов следует принимать Кэ = 1.
На основе формул (5.4 – 5.9) и с учетом коэффициента эффективности тормозных механизмов значения максимально возможного установившего замедления, время и путь остановки автомобиля в случае приближенных расчетов можно определить по следующим формулам:
jуст |
g(ϕх ±ψ) |
|
; |
|
|
|
|
(5.10) |
|
KЭ |
|
|
|
|
|||||
|
|
|
|
|
|
|
|||
tо =t р +tс |
+0,5tн + |
|
|
KЭV0 |
; |
|
(5.11) |
||
g(ϕх +ψ) |
|
|
|||||||
S0 =(t p +tc +0,5tH )V0 |
+ |
K V 2 |
(5.12) |
||||||
2g(ϕx +ψ) . |
|||||||||
|
|
|
|
|
Э |
0 |
|
|
Здесь сопротивление дороги
ψ =( f cosαд +sinαд ) ,
20
где αд - угол продольного уклона дороги. Значения f можно выбрать из таблицы (прил. Б) или задается преподавателем.
Принято также характеризовать рабочую тормозную систему коэффициентом распределения тормозной силы βот по осям и по колесам на одной оси
βкт :
βоТ = P |
P |
; |
βкТ = |
PTnp −PТл |
, |
(5.13) |
|
+ P |
P |
+ P |
|||||
|
T1 |
|
|
|
|
|
|
T1 |
T 2 |
|
|
Tnp |
Тл |
|
|
где РТ1 и РТ2 - тормозные силы на колесах передней РТ1 и задней РТ2 осей; РТпр и РТл - тормозные силы на правом и левом колесах. Значения коэффициентов β оТ и β кТ вычисляют по формулам (5.13) на основе стендовых испытаний тормозных систем автомобилей.
При выполнении данной работы студенты вычисляют основные параметры (jycт, t0 и S0) в зависимости от начальной скорости автомобиля в процессе экстренного торможения до полной остановки. Преподаватель выдает задание каждому студенту, включающее тип (класс) автомобиля или автобуса, дорожные условия или значения ϕx , αД , f, предельные значения скорости.
Исходные данные и расчетные значения, вычисленные по формулам (5.10
– 5.12), нужно указать в табл. 5.1 и 5.2 и на их основе необходимо строить соответствующие графики (рис.5.1, 5.2).
Расчеты следует провести, задавая конкретные значения коэффициента сцепления шин с дорогой (ϕ = const), сопротивления дороги (с указанием категории, типа дорожной одежды, ее состояния, дорожно-климатических условий, скорости автомобиля в момент появления опасности и т.д.).
Таблица 5.1
Расчетные значения показателей тормозных свойств в зависимости от скорости автомобиля
Vo, м/с |
5 |
10 |
15 |
20 |
25 |
30 |
|
|
|
|
|
|
|
j, м/с2 |
|
|
|
|
|
|
t0, с |
|
|
|
|
|
|
S0, м |
|
|
|
|
|
|