Материал: 2384

13.Что понимают под термином «насыпь проходит в нулях»?

14.Что обозначают в скважинах на продольном профиле?

15.Что такое «полоса отвода» дороги?

16.Для чего служит поперечный профиль дороги?

17.Что включает проезжая часть дороги?

18.Назначение краевой укрепительной полосы обочины.

19.Для чего предназначена стояночная полоса обочины?

20.От чего зависит крутизна откосов насыпи?

21.От чего зависит крутизна откосов выемки?

22.Назначение боковых резервов и в каких случаях их можно устраивать?

23.В каких случаях допускается повышать крутизну откосов насыпи?

24.Что понимают под выражением «раскрытая выемка»?

25.Назначение боковых канав (кюветов).

26.Для чего служит нагорная канава и где она устраивается?

27.Для чего на косогорах круче 1 : 5 устраивают уступы?

28.Назначение закюветной полки.

29.В каких случаях устраивают кавальеры грунта?

30.Где располагают кавальеры?

31.Для чего служит забанкетная канава?

5.ОСНОВЫРАСЧЁТОВ ДВИЖЕНИЯ АВТОМОБИЛЕЙ ПОДОРОГАМ

5.1.Движениеавтомобиляподороге. Сопротивлениедвижениюавтомобиля

Все элементы автомобильной дороги должны обеспечивать безопасное движение автомобилей с расчётной скоростью. Чем выше интенсивность движения по дороге, тем больше взаимные помехи испытывают автомобили, и скорость их движения снижается. Поэтому требования к отдельным элементам трассы дороги устанавливают из условия движения по дороге одиночного автомобиля.

Движущийся автомобиль испытывает сложную систему перемещений – поступательное движение на прямых, вращение вокруг вертикальной оси при движении по закруглениям, колебания в продольном и поперечном направлениях, вызываемое наездами колёс на неровности покрытия, и т. д. При обосновании требований к элементам дороги в плане и профиле допускают, что автомобиль движется без колебаний по ровной и твёрдой поверхности.

На дороге на отдельных участках формируется режим движения, который предопределяется:

51

-эксплуатационными свойствами автомобилей;

-транспортно-эксплуатационными показателями дороги;

-дорожными условиями, обеспечивающими возможность развить ту или иную скорость;

-индивидуальными особенностями водителей, избирающих удобную для себя скорость.

Сила тяги, развиваемая двигателем, приложена на ведущие колё-

сах автомобиля и расходуется на преодоление сил сопротивления движению (рис. 5.1). В общем случае при движении автомобиля на подъём действуют силы сопротивления [23]:

- сопротивление качению

Р ; - сопротивление движе-

нию на подъём Рi;

- сопротивление воздуха

Р ; - инерционные силы са-

мого автомобиля и вращающихся масс его механизмов Рj, возникающие при изменении скорости движения.

Силы сопротивления качению и сопротивления воздушной среды всегда действуют на движущийся автомобиль и направлены против направления движения. Сопротивление качению вызывается затратой энергии на деформацию шин и дороги. На ровных цементобетонных и асфальтобетонных покрытиях основным фактором, определяющим сопротивление качению, является деформация шин. На менее ровных покрытиях (щебёночных, гравийных, булыжных мостовых) добавляются наезды колёс на неровности покрытия.

При движении по дорогам с твёрдыми покрытиями сопротивление качению прямо пропорционально нагрузке на дорогу:

Рf = ΣGi · fi , (5.1)

где Gi – нагрузка на дорогу от отдельных колёс; fi – коэффициент сопротивления качению.

Сопротивление качению зависит от ровности, состояния и типа покрытия.

Сопротивление движению на подъём и силы инерции в зависимости от продольного профиля дороги и режима движения автомоби-

52

ля могут или отсутствовать, или даже иметь отрицательный знак, способствуя движению (например, при спуске под гору или при торможении).

Таблица 5.1

Значения коэффициента сопротивления качению f

от типа и состояния покрытия

Обычно тяговые расчёты ведут применительно к движению при спокойной безветренной погоде, принимая, что сила сопротивления воздуха приложена в центре тяжести автомобиля.

Аэродинамическое сопротивление воздушной среды движению автомобиля вызывается:

-лобовым сопротивлением, которое обусловлено разностью давления воздуха спереди и сзади движущегося автомобиля;

-трением воздуха о боковую поверхность автомобиля и сопротивлением, создаваемым выступающими частями автомобиля – крыльями, зеркалами, номерными знаками и др.;

-затратой мощности на завихрение воздушных струй за автомобилем, около колёс и под кузовом;

-сопротивлением воздуха, проходящего через радиатор и подкапотное пространство.

Сопротивление воздуха возрастает при увеличении скорости движения. При конструировании автомобилей стараются снизить воздушное сопротивление путём повышения их обтекаемости.

Сопротивление движению на подъём с уклоном i создаётся в результате необходимости дополнительных затрат энергии на перемещение автомобиля по наклонной поверхности дороги на некоторую высоту. Для перемещения автомобиля по участку подъёма длиной L на высоту Н нужна работа на преодоление силы тяжести F= G·H.

53

Пренебрегая разницей между фактической длиной наклонного участка дороги и его горизонтальной проекцией, несущественной для допускаемых на автомобильных дорогах продольных уклонов, можно выразить сопротивление движению на подъём на единицу пути:

ляющий отношение Pi к весу автомобиля G, равен значению продольного уклона, выраженному в десятичных дробях.

Наряду с инерцией поступательного движения при изменении скорости движения возникает инерция Рj вращающихся частей автомобиля (колёс, маховиков, механизмов трансмиссии).

5.2.Динамическиехарактеристики автомобиля

Механическая энергия, вырабатываемая двигателем автомобиля, передаётся через трансмиссию автомобиля на его ведущие колёса. Вращающий момент колеса Мвр вызывает появление пары сил (рис. 5.2). Одна из них – окружная сила Рк, приложенная по площадке контакта шины с покрытием, передаваясь на покрытие, как бы стремится сдвинуть его верхний слой в сторону, противоположную движению,

на передаточные числа трансмиссии и коэффициент полезного действия:

где iк – передаточное число коробки передач; iо – передаточное число главной передачи; механический коэффициент полезного действия трансмиссии автомобиля, учитывающий потери энергии на преодоление сопротивлений во всех механизмах от двигателя до ведущих

54

колёс. Примерные значения КПД трансмиссии составляют для двухосных грузовых автомобилей и автобусов 0,9, для трёхосных грузовых автомобилей – 0,8, для легковых – 0,92.

Условие равенства внешних и внутренних сил (уравнение движения автомобиля) выражается зависимостью

Рp = Рf ± Рi + Р ± Рj, (5.5)

где Рf – сопротивление качению; Рi – сопротивление движению на подъём; Р – сопротивление воздуха движению; Рj – сопротивление инерционных сил.

В зависимости от внешних сопротивлений происходит движение

спостоянной скоростью, разгон или торможение автомобиля. Перенося сопротивление воздушной среды, зависящее от скоро-

сти движения, в левую часть уравнения и подставив значения сопротивлений, получим

где D = РР РW – динамический фактор автомобиля, представляющий

G

отношение разности силы тяги на ведущих колесах и сопротивления воздушной среды к весу автомобиля.

Динамический фактор характеризует запас тягового усилия на преодоление сил сопротивления движению и характеризует тяговые качества автомобиля. По мере увеличения веса G автомобиля динамический фактор D снижается (числитель остается постоянным). При повышении мощности двигателя возрастает динамический фактор, что позволяет автомобилю преодолевать небольшие продольные подъемы без переключения передачи и не снижать при этом скорость движения [3].

5.3. Сцеплениешинсповерхностьюдороги

Тяговое усилие на колёсах автомобиля может быть реализовано в том случае, если между ведущими колёсами и поверхностью дороги имеется достаточное сцепление. Отношение максимального тягового усилия на колесе Рк к вертикальной нагрузке от колеса на покрытие

Gк называют коэффициентом сцепления φ.

55