Материал: Расчёт замедления автомобиля на разных дорожных покрытиях

Рабочая тормозная система характеризуется коэффициентом распределения тормозной силы:

                                                                             (8)

где Ртор1, Ртор2 - тормозная сила соответственно на передних и задних колесах автомобиля.

Коэффициент βт зависит от коэффициента сцепления шин с дорогой j и рассчитывается по формуле:

                                                                               (9)

где b - расстояние от центра тяжести автомобиля до задней оси, м;

hцт - высота центра тяжести автомобиля, м, где hцтп=0,2 для порожняковой а/м и 0,25 для груженной а/м;

L - база автомобиля, м.

Находим высоту центра тяжести автомобиля в груженном и порожняковом состоянии

hцт= hцтп*L                                                                                   (10)

                                                                                  (11)

где F- масса автомобиля, кг;

Z2- нагрузка на ось

а - расстояние от центра массы автомобиля до передней оси, м.

                                                                                        (12)

b=L-a.                                                                                             (13)

а = (675*2,46)/920 = 1,76 м;

b = 2,46-1,76 = 0,7м;

При j=0,4 для автомобиля в груженом состоянии на сухом покрытии, а порожняком 0,3.

Производим расчет для груженного, а/м:

bТ = (0,7+0,4*0,25*2,46)/2,46 = 0,36.

Производим расчет для порожнякового автомобиля:

bТ = (0,7+0,4*0,2*2,46)/2,46 =0,38.

Аналогично проводим расчёт для автомобиля в порожнем и груженном состоянии при мокром покрытии, и результаты расчётов сводим в таблицу 6.

Таблица 6

На основании таблицы 6 строится график зависимости коэффициента перераспределения тормозных сил от коэффициента сцепления шин с дорогой bТ = f(j) рисунок 6.

Рисунок 6 - График зависимости коэффициента перераспределения тормозных сил от коэффициента сцепления шин с дорогой

Изменение коэффициента сцепления шин с дорогой способствует и изменению коэффициента перераспределения тормозных сил. Для обледенелого покрытия коэффициент перераспределения тормозных сил максимальный. Для порожнего автомобиля коэффициент перераспределения тормозных сил больше чем для автомобиля в груженом состоянии.

.5 Расчёт оценочных параметров поперечной устойчивости автомобиля

Устойчивость автомобиля - способность автомобиля сохранять движение по заданной траектории, противодействуя силам, вызывающим его занос и опрокидывание в различных дорожных условиях при высоких скоростях движения.

Различают следующие виды устойчивости:

·        поперечная при прямолинейном движении (курсовая устойчивость). Ее нарушение проявляется в рыскании (изменении направления движения) автомобиля по дороге и может быть вызвано действием боковой силы ветра, разными величинами тяговых или тормозных сил на колесах левого или правого борта, их буксованием или скольжением, большим люфтом в рулевом управлении, неправильными углами установки колес и т.д.;

·        поперечная при криволинейном движении, нарушение которой приводит к заносу или опрокидыванию автомобиля под действием центробежной силы. Особенно ухудшает устойчивость повышение положения центра масс автомобиля (например, большая масса груза на съемном багажнике на крыше);

Критериями поперечной устойчивости являются максимально возможные скорости движения по окружности и углы поперечного уклона дороги (косогора). Поэтому поперечная устойчивость оценивается:

1 критической скоростью движения на кривой в плане, соответствующей началу заноса или скольжения автомобиля;

2 критической скоростью движения на кривой в плане, соответствующей началу опрокидывания;

3 критическим углом косогора, при котором возникает поперечное скольжение транспортного средства;

4 критическим углом косогора, соответствующим началу опрокидывания транспортного средства.

.6 Расчёт критической скорости по условию опрокидывания порожнего и груженого автомобиля при разных радиусах поворота

Расчёт критической скорости по условию опрокидывания автомобиля определяется по формуле:

                                                                              (14)

где В - ширина колеи автомобиля, м, R - радиус поворота, м, hцт - высота центра тяжести, м.

Для автомобиля в порожнем состоянии при радиусе поворота 100 м.:

Vкр.о. = = 37,34 м/с.

Аналогично проводим расчёт для значений R = 100, 200, 300, 400, 500, 600, 700, 800, 900, 1000 м для автомобиля в порожнем и груженом состоянии и результаты расчётов сводим в таблицу 7.

Таблица 7

На основании таблицы 5 строится график зависимости критической скорости по условию опрокидывания от радиуса поворота Vкр.о. = f(R) рисунок 7.

Рисунок 7 - График зависимости критической скорости по условию опрокидывания от радиуса поворота

При увеличении радиуса поворота критическая скорость по условию опрокидывания также увеличивается. Для порожнего автомобиля критическая скорость по условию опрокидывания больше чем для автомобиля в груженом состоянии.

Расчёт критической скорости по условию скольжения автомобиля

Расчёт критической скорости по условию скольжения автомобиля при разных радиусах поворота на дорогах с разным покрытием находится по формуле

                                                                                (15)

При радиусе поворота 100 м для обледенелого сухого покрытия:

Vкр.с. = = 24,25 м/с.

Аналогично проводим расчёт для значений R = 100, 200, 300, 400, 500, 600, 700, 800, 900, 1000 м для всех типов покрытий, и результаты расчётов сводим в таблицу 8.

Таблица 8

На основании таблицы 8 строится график зависимости критической скорости по условию скольжения от радиуса поворота Vкр.с. = f(R) рисунок 8.

Рисунок 8 - График зависимости критической скорости по условию скольжения от радиуса поворота

При увеличении радиуса поворота критическая скорость по условию скольжения также увеличивается. Тип покрытия также влияет на критическую скорость по условию скольжения: на обледенелом сухом покрытии критическая скорость больше, чем на обледенелом мокром.

Расчёт критического угла по условию опрокидывания порожнего и груженого автомобиля

Критический угол по условию опрокидывания определяется по формуле

                                                                                     (16)

где В/hц.т.- коэффициент поперечной устойчивости.

Для порожнего автомобиля: bкр.о. = аrctg(1.4/2*0,492) = 55º

Для груженого автомобиля: bкр.о. = аrctg(1.4/2*0,615) = 49º

Расчёт критического угла по условию скольжения автомобиля на дорогах с разным покрытием

Критический угол по условию скольжения рассчитывается по формуле:

                                                                                    (17)

Для обледенелого сухого покрытия: bкр.с. = arctg0,6=31º

Аналогично проводим расчёт для грунтового мокрого покрытия, и результаты расчётов сводим в таблицу 9.

Таблица 9

На основании таблицы 9 строится график зависимости критического угла по условию скольжения от коэффициента сцепления шин с дорогой bкр.с. = f(j) рисунок 9

Рисунок 9 - График зависимости критического угла по условию скольжения от коэффициента сцепления шин с дорогой

При изменении коэффициента сцепления шин с дорогой критический угол по условию скольжения также изменяется. Для обледенелого сухого покрытия критический угол по условию скольжения минимальный, а при мокром максимальный.

Коэффициент поперечной устойчивости

Потеря устойчивости по опрокидыванию более опасна, чем по боковому скольжению. Для предотвращения опрокидывания необходимо выполнения следующего условия,

                                                                                        (18)

или

                                                                                          (19)

Нормативными документами НАМИ установлены нормы для автотранспортных средств различных категорий по определению критического угла по условию опрокидывания βкр.о. при неподвижном автомобиле.

 при 0,551;

 при >1.

Т.к. hп.ц.=B/2hц.т.=0,9<1 поэтому

Минимально допустимое значение bкр.о. для порожнего автомобиля:

bкр.о. = 25*0,492+15º=51º.

Для груженого:

bкр.о. =25*0,615+15º=44º

Поэтому максимальная высота центра тяжести автомобиля hц.т. при обеспечении минимально допустимого значения bкр.о. для порожнего автомобиля:ц.т. = 1,4/2*tg35º=0,49;

Для груженного:ц.т. =1,4/2*tg32º=0,44.

Значение коэффициента, j при котором не будет опрокидывания для порожнего автомобиля:

j=1,4/2*0.49=0,343

Для груженого:

j=1,4/2*0.44=0,308

3. Расчёт оценочного параметра продольной устойчивости

Под продольной устойчивостью понимается возможность преодоления уклона без пробуксовывания ведущих колес, так как у имеющих низкое расположение центра тяжести современных автомобилей опрокидывание в продольной плоскости маловероятно. Критерием оценки продольной устойчивости служит максимальный уклон подъема, преодолеваемый с постоянной скоростью без пробуксовывания ведущих колес.

Критический угол подъема в значительной мере зависит от значения коэффициента сцепления j.

Расчёт оценочного параметра продольной устойчивости (критического угла подъёма) определяется по формуле:

                                                                        (20)

где а - расстояние от центра тяжести автомобиля до его передней оси, м;

L - база автомобиля, м.

Для порожнего автомобиля, для обледенелого сухого покрытия:

a = arctg(1,76*0,4/(2,46-0,492*0,4))=18 º.

Аналогично проводим расчёт для автомобиля в порожнем и груженом состоянии при различных значениях коэффициентов , и результаты расчётов сводим в таблицу 10.

Таблица 10

На основании таблицы 10 строится график зависимости критического угла подъёма от коэффициента сцепления шин с дорогой a= f(j) рисунок 10.

Рисунок 10 - График зависимости критического угла подъёма от коэффициента сцепления шин с дорогой

Изменение коэффициента сцепления шин с дорогой способствует и изменению критического угла подъёма. Для обледенелого сухого покрытия критический угол подъёма минимальный, а при обледенелом мокром максимальный. Для порожнего автомобиля критический угол подъёма больше чем для автомобиля в груженом состоянии, однако для укатанного снега и обледенелой дороги критический угол подъёма для автомобиля в груженом состоянии больше чем для автомобиля в порожнем состоянии.