Анализ эксплуатационных свойств автопоезда МАЗ-54331+МАЗ-93801

Тип работы:
Дипломная
Предмет:
ТЕХНИЧЕСКИЕ НАУКИ


Узнать стоимость

Детальная информация о работе

Выдержка из работы

СОДЕРЖАНИЕ

Введение

1. Характеристика базового транспортного средства

1.1 Конструкция седельного тягача МАЗ-54 331

2. Характеристика груза

2.1 Универсальные контейнеры

2.2 Перевозка грузов пакетами и на поддонах

3. Размещение груза на транспортном средстве

4. Определение центров масс транспортного средства, груза и нормальных реакций дороги

5. Определение аэродинамических параметров транспортного средства

6. Расчет тяговой и динамической характеристик

7. Расчет ускорения

8. Расчет скоростной характеристики

9. Расчет тормозных свойств транспортного средства

10. Определение показателей устойчивости, маневренности

10.1 Устойчивость автомобиля

10.2 Маневренность автомобиля

11. Расчет топливной характеристики

Заключение

Список использованных источников

Введение

Автомобильный транспорт играет существенную роль в транспортном комплексе страны, регулярно обслуживается почти 3 миллиона предприятий и организаций всех форм собственности. Ведь транспорт является той частью экономики, которая удовлетворяет потребности людей при помощи изменения географического положения: как товаров, так и людей. Транспорт создает полезное пространство и являет ту силу, которая способна освободить любые ресурсы из мест малоэффективного пользования и позволяет их перенести туда, где они становятся доступными для эффективного использования.

Рост парка автомобильного транспорта, улучшение его эксплуатационных свойств приводят к повышению скорости и интенсивности движения, плотности транспортных потоков. Это усложняет дорожные условия перевозок, повышает аварийность, вероятность дорожно-транспортных происшествий и наездов, увеличивает загрязнение окружающей среды и уровень шума. В этих условиях правильный выбор подвижного состава, соответствующего своими эксплуатационными свойствами характеристикам перевозимого груза и условиям его доставки, дает возможность разрабатывать оптимальную стратегию и повышать безопасность перевозок. Наличие специфических свойств позволяет использовать автотранспортные средства при выполнении общей для транспортных средств производственной функции в условиях, при которых применение других транспортных средств является невозможным.

Разнообразие условий эксплуатации обусловило широкую специализацию автотранспортных средств, которые отличаются специфическими свойствами, обеспечивающими их использование в конкретных условиях с наибольшей эффективностью. Особенности и преимущества автомобильного транспорта, предопределяющие его опережающее развитие, связаны с мобильностью и гибкостью доставки грузов и соблюдением при необходимости расписания. Эти свойства автомобильного транспорта во многом определяются уровнем работоспособности и техническим состоянием автомобилей и парков, во-первых, от надежности конструкции автомобилей, во-вторых, от мер по обеспечению их работоспособности в процессе эксплуатации и от условий последней.

Большое значение для повышения эффективности перевозок имеет совершенство конструкции автомобиля. Однако условия эксплуатации настолько сложны и разнообразны, что нельзя установить предел совершенства конструкции автомобиля, которую можно было бы признать эталоном по всем параметрам. Особенно это справедливо по отношению к технологии перевозок, где проявляется в максимальной степени приспособленность автомобиля к перевозке определенного вида груза.

1. Характеристика базового транспортного средства

Автомобиль МАЗ-54 331 изготовляется на Минском автомобильном заводе города Минска. Минский автомобильный завод является одним из старейших и крупнейших автомобильных заводов на территории СНГ. Основная доля продукции завода приходится на тяжелые грузовики, но также выпускается и другая техника: прицепы, спецтехника, автобусы, тягачи.

Седельный тягач МАЗ-54331(рисунок 1. 1), определяется, как колёсная самодвижущаяся машина для транспортировки прицепных повозок и систем (например, прицепов, прицепных сельскохозяйственных машин, дорожных машин). Выполнен из цельной металлической кабины. Имеет опорно-сцепное устройство. У седельных тягачей дополнительный сцепной вес создаётся давлением одноосного прицепа (полуприцепа), передаваемым через седло на раму тягача, либо балластом в кузове. Для повышения тягового усилия иногда в трансмиссии тягача предусматривается несколько (обычно 1--2) дополнительных передач с увеличенным передаточным отношением. Особенности компоновки двигателя, осевых и полных масс определяют эффективность использования этого транспортного средства в условиях сельской местности, города, межгорода.

Данное транспортное средство применяется в составе с полуприцепами заводов МАЗ, САТ. Общий вид автопоезда с полуприцепом МАЗ-93 801 представлен на рисунке 1.2.

Автопоезд широко используется для массовых перевозок, например, в области сельского хозяйства (зерновые культуры, овощные культуры), машиностроения (станки), строительства (кирпич, цемент).

Основные параметры седельного тягача МАЗ-54 331 приведены в таблице 1.1.

Таблица 1. 1 — Краткая техническая характеристика седельного тягача МАЗ-54 331

Параметр

Единицы измерения

Значение

параметра

Собственная масса автомобиля:

на переднюю ось

на заднюю ось

кг

7050

4610

2440

Распределение полной массы:

на переднюю ось

на заднюю ось

кг

6000

10 000

Нагрузка на седло

кг

8500

Колесная формула

4х2

Радиус поворота:

переднего колеса

наружный габаритный

м

7,4

8,8

Контрольный расход топлива при 60 км/ч,

л/100км

28,2

Технологические размеры и основные параметры профильной проходимости седельного тягача МАЗ-54 331 представлены на рисунке 1.3.

Рисунок 1.3 — Схема седельного тягача МАЗ — 54 331

Общий вид полуприцепа МАЗ-93 801 представлен на рисунке 1.4.

В таблице 1.2 приведены основные технические характеристики полуприцепа МАЗ-93 801.

Таблица 1.2 — Краткая техническая характеристика МАЗ-93 801

Параметр

Единицы измерения

Значение

параметра

База

мм

6400

Полезный объем

м3

55

Погрузочная высота

мм

1550

Число осей

1

Размер шин

12,00R20

Грузоподъемность

кг

16 000

Полная масса

кг

18 800

Снаряженная масса

на седельно-сцепное устройство

на ось (тележку)

кг

3800

1150

2650

Габаритные размеры

Длина

Ширина

Высота

мм

8800

2500

2155

Максимальная скорость в

составе автопоезда

км/ч

100

1.1 Конструкция седельного тягача МАЗ-54 331

Конструкция данного автомобиля содержит двигатель, кузов, шасси.

Двигатель. Модель: ЯМЗ-236М2 (рисунок 1. 5); вид топлива: дизельное, малосернистое по ГОСТ 4749–49; плотность топлива: 1,1 кг/л; момент инерции: 0,12 кгм2; внешняя скоростная характеристика представлена на рисунке 1.6.

Кузов. Расположение двигателя относительно кабины: под кабиной; конструкция кабины с точки зрения комфортности: 3 местная, без спального места, малая; конструкция кузова с точки зрения адаптации (приспособленности) груза к перевозке, погрузке, разгрузке и сохранности: металлическая платформа, задний и боковые борта (тройные) — откидывающиеся, настил пола — деревянный, имеет большую полезную площадь.

Шасси. Включает трансмиссию, несущую часть и механизмы управления.

Рисунок 1.6 — Внешняя скоростная характеристика

Трансмиссия. Служит для передачи крутящего момента от двигателя к ведущим колесам и изменения величины и направления действия этого момента.

Сцепление. Служит для кратковременного разъединения двигателя и трансмиссии и последующего их плавного соединения, что необходимо для включения передачи при трогании с места и переключении передач при движении автомобиля.

Коробка передач. Предназначена для изменения силы тяги на ведущих колесах, скорости движения, изменения направления движения автомобиля. Позволяет на длительное время отсоединять двигатель от трансмиссии при работе двигателя на остановившемся автомобиле при движении накатом; передаточные числа: I-5,22; II-2,9; III-1,52; IV-1,00; V-0,66; Задний ход — 5,22.

Карданная передача. Предназначена для передачи крутящего момента между агрегатами, оси которых не совпадают и могут изменять свое положение.

Главная передача. Служит, чтобы увеличивать крутящий момент и передавать его на полуось, расположенную под углом 900 к продольной оси автомобиля (при расположении двигателя параллельно продольной оси автомобиля); передаточное число: 7,79.

Дифференциал. Назначение: предназначен для распределения крутящего момента между ведущими колесами и позволяет вращаться колесам с разными угловыми скоростями.

Полуоси. Предназначены для передачи крутящего момента от полуосевого зубчатого колеса дифференциала на ступицу ведущего колеса.

Несущая часть. Служит для объединения в единое целое всех частей автомобиля в процессе его функционирования; тип рамы: лонжеронная; подвеска: передняя — рессорная, задняя — рессорная; мосты: ведущие — задние; колеса.

Колесо. Устройство, обеспечивающее движение автомобиля, изменение направления движения и передачу вертикальных нагрузок на дорогу; конструкция показана на рисунке 1. 7; момент инерции колеса: 42,54 кгм2; обозначение: 12,00R20.

Рисунок 1.7 — Конструкция колеса

Механизмы управления. Включает рулевое управление и управление тормозами.

Рулевое управление. Служит для поворота управляемых колес, обеспечивает движение автомобиля в заданном направлении.

Управление тормозами. Предназначено для управления тормозами, которые обеспечивают снижение скорости движения и полной остановки, удержания на месте неподвижно стоящего автомобиля.

2. Характеристика груза

Перевозка грузов автомобильным транспортом регламентируется Гражданским кодексом РФ гл. 40 «Перевозка», Уставом автомобильного транспорта, Правилами перевозок грузов автомобильным транспортом и Правилами дорожного движения.

Большинство тарно-штучных грузов целесообразно предъявлять к перевозке в укрупненном, пакетированном виде. Одними из средств пакетирования являются универсальные контейнеры и поддоны.

2.1 Универсальные контейнеры

Универсальные контейнеры предназначены для перевозки грузов разнообразной номенклатуры без тары в первичной упаковке или облегченной таре. Основными типами универсальных контейнеров для перевозки грузов автомобильным транспортом являются контейнеры массой брутто (т)/вес тары (т) 0,625/0,2; 1,25/0,193; 2,5 (3)/0,585(0,5); 5/0,98;. 10/1,2;. 24/2,1; 30/3,6 и более.

Вес отдельных грузовых мест, предъявляемых к перевозке в контейнерах, не должен превышать 80 кг для малотоннажных контейнеров массой брутто 0,625 и 1,25 т; 125 кг для среднетоннажных контейнеров массой брутто 2,5 (3) и 5 т; 300 кг для крупнотоннажных контейнеров массой брутто 10 и более т.

2.2 Перевозка грузов пакетами и на поддонах

Под пакетом понимается укрупненное грузовое место, сформированное из отдельных мест в таре (ящики, мешки, бочки и др.), скрепленных между собой с помощью пакетирующих средств на поддонах или без них.

Такая технология обеспечивает в процессе транспортировки и хранения возможность механизированной переработки, целостность пакета и максимальное использование грузоподъемности автомобиля.

Поддон — средство пакетирования, имеющее площадку для укладки груза, с надстройками или без них, приспособленное для механизированного перемещения. На поддоне груз закрепляется различными способами — либо за счет системы укладки, не позволяющей «рассыпаться» благодаря собственному весу первичных грузовых единиц, либо за счет связки груза с поддоном — стропования, либо за счет упаковывания грузовой единицы в термоусадочную пленку. Пакетами на поддонах перевозятся тарные и штучные грузы. Все поддоны делятся на плоские, гребенчатые, ящичные, стоечные и ящичные поддоны-резервуары. Эти примеры представлены на рисунках ниже.

Рисунок 2.1 — Универсальный одноразовый плоский поддон

Рисунок 2.2 — Универсальный многооборотный стоечный с несъемными стойками и обвязкой складной поддон

Рисунок 2.3 — Универсальный многооборотный стоечный с несъемными стойками и обвязной поддон

Рисунок 2.4 — Специализированный многооборотный стоечный для листовых резинотехнических изделий поддон

Рисунок 2.5 — Универсальный многооборотный ящичный поддон

Рисунок 2.6 — Специализированный многооборотный ящичный поддон-резервуар

Рисунок 2.7 — Специализированный многооборотный ящичный сборно-разборный с решетчатым ограждением поддон

Рисунок 2.8 — Универсальный многооборотный ящичный разборный поддон для овощей, фруктов и бахчевых

Рисунок 2.9 — Универсальный многооборотный плоский двухнастильный обратимый поддон

Рисунок 2. 10 — Универсальный многооборотный плоский двухзаходный поддон

Рисунок 2. 11 — Универсальный многооборотный плоский однонастильный поддон

Рисунок 2. 12 — Универсальный многооборотный ящичный бункерный поддон

Поддоны на рисунках — это поддоны, на которых обеспечена строповка, а значит, форма и размеры при доставке не изменяются.

На плоских поддонах перевозятся мелкоштучные грузы (кирпич), грузы в стандартной таре и упаковке, ящиках, коробках, мешках и т. д. На стоечных поддонах — мелкоштучные, хрупкие грузы с неровными опорными поверхностями в недостаточно прочной таре. В ящичных поддонах — грузы без упаковки, мелкие изделия, машиностроительные и прочие промышленные товары.

Кирпич относится к тарно-штучным грузам. Их перевозка связана с формированием отдельных мест. Погрузка и выгрузка этих грузов частично связана большими затратами ручного труда и с использованием однотипных погрузочно-разгрузочных механизмов.

К основным транспортным характеристикам кирпича можно отнести следующие: возможность смещения при транспортировке, погрузке и выгрузке; потеря качества и порча от воздействия влаги, пыли, загрязнений, теплоты, коррозии, испарений и различных бактерий.

Кирпич — типичный мелкоштучный груз (рисунок 2. 13), который не терпит перевозки навалом, так как она ведет к неизбежному «бою» кирпича и большим потерям.

Поэтому в целях сведения к минимуму потерь кирпича при его перевозках и, в особенности при выгрузке автомобилей, предусматривается его пакетирование по чехословацкому методу. Особенность этого метода заключается в том, что при формировании пакетов кирпич укладывается не плашмя, а «в елку», с наклоном кирпичей под углом 450 к середине поддона и с «перевязкой» швов между соседними кирпичами (рисунок 2. 14). Поддон, в свою очередь, используют плоский (см. рисунок 2. 9).

Рисунок 2. 14 -Укладка кирпичей «в елку» (общий вид)

Наклон кирпичей на поддонах обеспечивается благодаря треугольным деревянным брускам, прибиваемым с двух сторон по краям плоскости поддона. Стабильность пакета обусловлена силой трения между отдельными кирпичами и обеспечивается в процессе перевозки благодаря расположению кирпичей в пакете с наклоном под углом 450 или большим. Поддоны с пакетами кирпича устанавливают вдоль грузовой платформы автомобиля или прицепа вплотную друг к другу.

Для погрузки используем кран (рисунок 2. 15).

Рисунок 2. 15 — Кран для погрузки-разгрузки кирпича

3. Размещение груза на транспортном средстве

Одним из важнейших эксплуатационных свойств автомобиля является грузовместимость. Данный параметр зависит от способа укладки тарно-штучных грузов в кузове автомобиля (контейнере). В практике перевозок тарно-штучных грузов используют следующие способы укладки: плашмя (на большую опорную поверхность), на ребро (на узкую опорную поверхность), на торец. Поскольку большинство тарно-штучных грузов имеет форму параллелепипеда с тремя измерениями — длина, ширина и высота, то выбирается тот вариант способа укладки, при котором грузовместимость имеет наибольшую величину.

При доставке кирпича без поддонов пакет закрепляют на платформе автомобиля ограждением из щитов с решеткой. На стройке распорки снимают, а щиты отставляют к бортам. Пакеты снимают захватами и ставят на поддон с боковыми ограждениями, на котором кирпич подают на подмостки.

Кирпич размерами 250×120×88 называется модульным или полуторным.

Поддоны с пакетами кирпича устанавливают вдоль грузовой платформы автомобиля или прицепа вплотную друг к другу. Ввиду того, что данный груз пакетируется на поддонах, а поддоны укладываются в кузове транспортного средства на большую площадь основания, ниже предлагается один из вариантов размещения поддонов с кирпичами в кузове данного транспортного средства (рисунок 3. 1).

Рисунок 3.1 — Размещение кирпича на поддоне

Основные параметры пакета кирпича представлены в таблице 3. 1

Таблица 3.1 — Вес и объем пакета кирпича

Наименование изделия

Объемный вес, т/м3

Габариты, мм

Параметры пакета при упаковке

Вес пакета, т

«в елку»

с перекрестной перевязкой

Кирпич

1,23−1,56

250×120×65

2,5−3

200−17+

2,5−3

240−208

0,5−0,53

1,40−1,44

250×120×88

3,7−3,8

144−144

3,7−3,8

168−138

0,53−0,55

1,59−1,85

250×120×65

12,1−3,6

200−180

-

0,6−0,7

1,86−2,05

250×120×65

3,7−4

180−160

3,7−4

168−160

0,6−0,7

1,20−1,30

150×120×138

-

5−5,4

120−110

0,66−0,63

Примечание. В числителе — количество килограммов, а в знаменателе — количество изделий в пакете.

Для правильного определения размещения поддонов с кирпичами на транспортном средстве рассчитываем количество поддонов, которые можно разместить в кузове, в зависимости от положения поддона (таблица 3. 2). Из результатов таблицы определим наилучшее положение груза в кузове. Поддоны с кирпичами располагаются только плашмя.

Таблица 3.2 — Положение груза в кузове

Размеры кузова (длина, ширина, высота), мм

Размеры груза (длина, ширина, высота), мм

Вариант укладки (плашмя)

1

2

L = 8800

l = 1200

B/l = 2

L/l = 7

B = 2500

b = 800

L/b = 11

B/b = 3

H = 605

H = 970

H/h = 1

H/h = 1

Количество вместимых поддонов

m2 = 22

m1 = 21

Из таблицы видно, что наиболее оптимальный вариант размещения груза в кузове автомобиля является первый вариант, при котором поддоны располагают по длине кузова.

4. Определение центров масс транспортного средства, груза и нормальных реакций дороги

Центр масс ТС рассчитывается для анализа устойчивости и проходимости. Нормальные реакции дороги — для расчета сцепного веса на ведущие колеса в тяговом и тормозном режимах движения.

Применительно к автопоезду в составе седельного тягача и полуприцепа центры масс определяются сначала в системе координат полуприцепа (рисунок 4. 1), а затем автопоезда (рисунок 4. 2).

Ордината центра тяжести ТС в снаряженном состоянии

hО 1,5 rк, (4. 1)

где hО — ордината центра масс ТС в снаряженном состоянии, hО = 1,55 м; rк — радиус качения колеса, rк=0,53 м.

ХОП =, (4. 2)

Рисунок 4.1 — Расчетная схема полуприцепа МАЗ-93 801

где ХОП — абсцисса центра масс порожнего полуприцепа (ЦМПО), ХОП= 4,5 м; GОП2 — часть веса порожнего полуприцепа, приходящаяся на тележку, GОП2 = 2,65 т; LП — база полуприцепа, LП = 6,4 м; GОП — вес полуприцепа в снаряженном состоянии, GОП = 3,8 т.

ХП =, (4. 3)

где ХП — абсцисса центра масс груженого полуприцепа (ЦМП), ХП = 4,4 м; Gг — вес груза, Gг = 12,1 т.

GП1 =, (4. 4)

где GП1 — часть веса груженого полуприцепа, приходящаяся на шкворень, т; GП — вес груженого полуприцепа, GП = 15,8 т.

GП2 =, (4. 5)

где GП2 — часть веса груженого полуприцепа, приходящаяся на тележку, т.

Применительно к автопоезду

Рисунок 4.2 — Расчетная схема автопоезда в составе седельного тягача МАЗ-54 331 и полуприцепа МАЗ-93 801

ХАП =, (4. 6)

где ХАП — абсцисса центра масс автопоезда, м; GОТ — собственный вес тягача, GОТ = 7,05 т; ХОТ — абсцисса центра масс тягача, м, где

ХОТ =, (4. 7)

где GОТ2 — часть собственного веса тягача, приходящаяся на тележку, GОТ2 = 2,44 т; LТ — база тягача, LТ = 3,3 м.

GАП2 =, (4. 8)

где GАП2 — часть GП1, приходящаяся на тележку тягача, т; C — смещение седла тягача относительно тележки, С = 0,4 м.

GАП1 = GП1 — GАП2, (4. 9)

где GАП1 — часть GП1, приходящаяся на переднюю ось тягача, т.

Тогда вертикальная реакция дороги на переднюю ось тягача

RТ1 = GОТ1 + GАП1, (4. 10)

где GОТ1 — часть собственного веса тягача, приходящаяся на переднюю ось тягача, GОТ1 = 4,61 т.

На заднюю ось тягача

RТ2 = GОТ2 + GАП2. (4. 11)

Результаты расчетов для данного транспортного средства представим в таблице 4.1.

Таблица 4.1 — Результаты расчетов параметров ТС

Параметр

Условное обозначение

Единицы измерения

Значение

Абсцисса центра масс автопоезда

XАП

м

3,4

Абсцисса центра масс груженого полуприцепа

м

4,4

Абсцисса центра масс порожнего полуприцепа

XОП

м

4,5

Абсцисса центра масс тягача

XОТ

м

1,1

Вертикальная реакция дороги на заднюю ось тягача

RТ2

т

6,8

Вертикальная реакция дороги на переднюю ось тягача

RТ1

т

5,2

Часть GП1, приходящаяся на тележку тягача

GАП2

т

4,3

Часть GП2, приходящаяся на переднюю ось тягача

GАП1

т

0,6

Часть веса груженого полуприцепа, приходящаяся на тележку

GП2

т

10,9

Часть веса груженого полуприцепа, приходящаяся на шкворень

GП1

т

4,9

транспорт груз перевозка дорога

5. Определение аэродинамических параметров транспортного средства

Аэродинамические параметры ТС характеризуются величиной равнодействующей элементарных сил, распределенных по всей поверхности автомобиля. Равнодействующая называется силой сопротивления воздуха. Точку приложения этой силы называют метацентром автомобиля

(5. 1)

где РВ — сила сопротивления воздуха, Н; КВ — коэффициент обтекаемости, для грузовых автомобилей КВ =0,6 — 0,7 Нс2/м4; F — лобовая площадь ТС, для грузовых автомобилей F = 3 — 5 м²; V — скорость автомобиля, м/с.

С учетом выражения (5. 1) построим зависимость РВ от V (рисунок 5. 1).

Рисунок 5.1 — Функциональная зависимость РВ = (V)

6. Расчет тяговой и динамической характеристик

При ускоренном движении часть энергии затрачивается на разгон вращающихся деталей автомобиля. Эта часть энергии учитывается коэффициентом учета вращающихся масс ТС

= 1 +, (6. 1)

где JД — момент инерции маховика и связанных с ним деталей двигателя и сцепления, JД = 2,6 кгм2; JК — момент инерции колеса, JК = 42,54 кгм2; iТР — передаточное число трансмиссии, iТР = iКП; i0, где i0 — передаточное число соответствующей передачи; ТР — кпд трансмиссии, ТР = 0,88.

Тяговая и динамическая характеристики рассчитываются с учетом данных внешней скоростной характеристики двигателя, эксплуатационных параметров ТС и дороги.

Тяговая характеристика

РТ =, (6. 2)

где Ме = (nе); (6. 3)

V =, (6. 4)

где V — скорость, м/с.

Динамическая характеристика

Д =, (6. 5)

где значения РТ и РВ берутся соответственно из графиков РТ = (V) и РВ = (V), Gа — вес автомобиля, Н, т. е. вес в кг умножается на 9,8, Gа = 190 270 Н.

Для определения максимальной скорости ТС на прямой передаче, на графике Д = (V) строится кривая РСУ = (V), представленная на рисунке 6.1.

Рисунок 6.1 — Функциональная зависимость Д = (V) и

РСУ = (V)

РСУ =, (6. 6)

где — коэффициент сопротивления качению,

=, (6. 7)

где О = 0,014 — 0,018, V — скорость, м/с.

При пересечении графиков Д = (V) и РСУ = (V) (см. рисунок 6. 1) получаем максимальную скорость автопоезда на прямой передаче, которая обозначена на рисунке 6.4 буквой А. Это значение равно 23 м/с.

С учетом выражения (6. 7) строится зависимость = (V), которая представлена на рисунке 6.2.

Рисунок 6.2 — Функциональная зависимость = (V)

Зависимость коэффициента учета вращающихся масс от номера передачи на основании выражения (6. 1) представлена на рисунке 6.3.

Рисунок 6.3 — Функциональная зависимость = (номер передачи)

На основании выражений (6. 2), (6. 3) и (6. 4) строится зависимость РТ = (V) для каждой передачи (рисунок 6. 4).

Рисунок 6.4 — Функциональная зависимость Рт = f (V)

7. Расчет ускорения

Ускорение ТС рассчитывают для каждой передачи в зависимости от cкорости по формуле

J =. (7. 1)

Значения элементов, входящих в выражение (7. 1), берутся из зависимостей Д = (V), = (V) и = (номер передачи). Данная зависимость представлена на рисунке 7.1.

Рисунок 7.1 — Функциональная зависимость J= (V)

8. Расчет скоростной характеристики

Скоростная характеристика автомобиля рассчитывается, используя зависимость J= (V). На рисунке 8.1 представлен фрагмент графика ускорения, где шаг интегрирования:

Рисунок 8.1 — График ускорений автомобиля:

П1, П2 — моменты переключения передач

ДV = (Vi+1 — Vi) (8. 1)

Согласно выражению (8. 1) рассчитаем значение ДV, м/с, для каждой точки (рисунок 8. 1)

Тогда для каждого шага время разгона

Дtрi =, (8. 2)

где

jср = 0,5(ji + ji+1). (8. 3)

Тогда получаем

Рассчитаем Дtрi, с, согласно выражениям (8. 2) и (8. 3)

,

Откуда время разгона на конкретной передаче

tрi =? Дtрi. (8. 4)

Согласно выражению (8. 4) получаем

В этом случае конечное значение tр будет соответствовать времени разгона на конкретной передаче.

tр1 = +? Дtрi. (8. 5)

Таким образом, по выражению (8. 5) определяем

Путь разгона рассчитывается при допущении неизменной скорости в каждом интервале ДV, равной среднему значению

Vср = 0,5(Vi + Vi+1). (8. 6)

С учетом выражения (8. 6) рассчитываем Vср

В этом случае путь, проходимый автомобилем в течении каждого интервала времени Дtрi, с

ДSрi = Vср Дtрi. (8. 7)

Рассчитаем согласно выражению (8. 7) ДSрi

Полученные значения преобразовываются в численный ряд для каждой передачи

Sрi =? ДSрi. (8. 8)

Найдем путь, который пройдет транспортное средство за время Дtр1, с учетом выражения (8. 8)

Для того, чтобы построить скоростную характеристику, необходимо отложить координатные оси (рисунок 8. 2). Для начала по оси Х — t, с, а по Y — V, м/с. Затем по оси Y отложить отрезок в масштабе, равный значению, а по оси Х — значение. Проводим параллельные линии соответствующим осям. Точка пересечения даст значение. После откладываем от конца отрезка по оси Y значение, а по оси Х соответственно -. Проведя соответственно линии, параллельные соответствующим осям, получаем следующее значение —.

При построении скоростной характеристики необходимо учитывать снижение скорости автомобиля за время tп переключения передач (движение накатом) и путь, проходимый за это время. В расчетах tп принимается равным 2 с. Снижение скорости ДV за время переключения передач рассчитывается без учета внешних сил сопротивления движению и силы тяги. Тогда замедление за период tп

Jз = 9,8 ѓ, (8. 9)

снижение скорости

ДV = Jз tп. (8. 10)

Определим, учитывая выражения (8. 9) и (8. 10), ДV, м/с

ДV=

Средняя скорость за время tп, с

Vср п = (2Vн — ДV)/2. (8. 11)

Тогда

Sп = Vср п tп. (8. 12)

Опираясь на выражения (8. 9−8. 12), определяем величину Sп

Тогда от конечной точки на кривой откладываем вниз значение ДV (снижение скорости), соответствующее отложенному по оси Х времени, равному 2 с. Таким образом в итоге мы получаем кривую — tР.

Затем откладывается новая ось Х -ось SР. И следуя выше приведенному примеру построения кривой tР, строится кривая SР.

Рисунок 8.2 — Фрагмент скоростной характеристики

Аналогично строятся остальные передачи. Конечная скоростная характеристика представлена на рисунке 8.3.

Рисунок 8.3 — Скоростная характеристика автопоезда в составе седельного тягача МАЗ-54 331 и полуприцепа МАЗ-93 801

9. Расчет тормозных свойств транспортного средства

Измерителями тормозной динамичности автомобиля являются замедление, время и путь торможения, остановочный путь в определенном интервале скоростей. Для их определения необходимо знать характер замедления во времени.

Расчетная формула остановочного времени

t0 = t1 + t2 + t3 + t4 + t5, (9. 1)

где t1 — время реакции водителя, t1 = 0,3 — 2,5 с; t2 — время срабатывания привода тормозов, для автопоездов — 0,6 с; t3 — время нарастания замедления, t3 = 0,6 с; t5 — время оттормаживания, для гидропривода t5 = 0,3 с, для пневмопривода — 1,5−2,0 с; t4 — время торможения с установившимся замедлением,

t4 =, (9. 2)

где V0 — начальная скорость торможения, км/ч, V0= 40 км/ч; jн — замедление в режиме наката, приближенно jн = 9,8, где — коэффициент сопротивления качению, = 0,007 — 0,015; j — установившееся замедление,

j =, (9. 3)

где — коэффициент сцепления шин с дорогой; g = 9,8 м/с2; КЭ — коэффициент эффективности торможения (таблица 9. 1).

Таблица 9.1 — Коэффициенты эффективности торможения

Параметры

Значения параметров

0,8

0,7

0,6

0,5

0,4

КЭ

1,96

1,76

1,48

1,21

1,0

Остановочный путь

S0 = S1 + S2 + S3 + S4 + S5. (9. 4)

где

S1 = (9. 5)

S2 =; (9. 6)

S3 =; (9. 7)

S4 = (9. 8)

S5 =, (9. 9)

С учетом выражения (9. 4) строятся зависимости Sо = (Vо) для значений коэффициента, равных 0,8; 0. 6; 0.4. Эта зависимость показана на рисунке 9. 1

Рисунок 9.1 — Зависимость остановочного пути от начальной скорости торможения

На основании проведенных расчетов строится тормозная диаграмма для начальной скорости 40 км/ч (рисунок 9. 2).

где

Vо = 40 км/ч;

VВ = V0 — 3. 6jн t2; (9. 10)

VС = VВ — 1,8jt3; (9. 11)

VД = VС — 3. 6jt4. (9. 12)

Рисунок 9.2 — Тормозная диаграмма (при ц=0,4)

Тормозные свойства относятся к важнейшим из эксплуатационных свойств, определяющих активную безопасность автомобиля, под которой понимается совокупность специальных конструктивных мероприятий, обеспечивающих снижение вероятности возникновения ДТП.

Характер торможения зависит от скоростных и дорожных условий. Чем выше коэффициент сцепления шин с дорогой, тем меньше путь, проходимый автомобилем с момента нажатия педали тормоза до полной остановки. Скорость автомобиля находится в прямопропорциональной зависимости от тормозного пути. Чем выше эта скорость, тем больше необходимо пути для полной остановки ТС, тем выше вероятность возникновения ДТП. На характер торможения также влияют оценочные показатели эффективности рабочей и запасной тормозных систем. Для достижения наилучшего торможения ТС, по крайней мере, близкого к таковому, используют специальные устройства, например, антиблокировочной системой (АБС), которая позволяет автоматически поддерживать скольжение всех колес в режиме, близкому к оптимальному, что обеспечивает наилучшее сочетание устойчивости и эффективности торможения.

10. Определение показателей устойчивости, маневренности

10.1 Устойчивость автомобиля

Устойчивость автомобиля непосредственно связана с безопасностью дорожного движения. Нарушение устойчивости выражается в произвольном изменении направления движения, его опрокидывании или скольжении шин по дороге. Различают поперечную и продольную устойчивость автомобиля. Более вероятна и опасна потеря поперечной устойчивости.

Показателями поперечной устойчивости автомобиля при криволинейном движении являются максимально возможные скорости движения по дуге окружности и угол поперечного уклона дороги. Оба показателя определяются из условий заноса или опрокидывания автомобиля.

Максимально допустимая скорость автомобиля по скольжению

Vcк =, (10. 1)

где R — радиус дуги, м;

цу — коэффициент поперечного сцепления,

цу = (0,5 — 0,85)ц, (10. 2)

где ц — коэффициент сцепления шин с дорогой в продольном направлении; в — угол поперечного уклона. Знак «+» в числителе и «- «в знаменателе берутся при движении по уклону, наклоненному к центру поворота дороги, если же он наклонен в сторону, противоположную центру поворота дороги, то в числителе ставится знак «- «, а в знаменателе «+».

При в = 0

Vcк =. (10. 3)

Учитывая выражения (10. 1), (10. 2) и (10. 3) строится зависимость Vск = ѓ®, которая представлена на рисунке 10.1 при различных радиусах дуги.

Рисунок 10. 1 — Функциональная зависимость Vск = ѓ®:

I — при в =0; II при в =3 (при движении по уклону, наклоненному к центру поворота дороги); III — в =3 (при движении по уклону в сторону, противоположную центру поворота дороги)

Максимально допустимая скорость по опрокидыванию

Vопр =, (10. 4)

где hц — ордината центра масс груженого автомобиля, hц = 1,75 м.

При в = 0

Vопр =. (10. 5)

При учете выражений (10. 4) и (10. 5) строится зависимость Vопр = ѓ®. Эта зависимость представлена на рисунке 10. 2

Рисунок 10.2 — Функциональная зависимость Vопр = ѓ®:

I — при в =0; II при в =3 (при движении по уклону, наклоненному к центру поворота дороги); III — в =3 (при движении по уклону в сторону, противоположную центру поворота дороги)

На рисунке 10.3 показана зависимость Vопр и Vск от R для одного из значений угла в (рисунок 10. 3).

Из рисунка 10.3 видно, что Vопр наступает раньше, чем Vск. Это связано с тем, что у грузовых автомобилей центр тяжести выше, чем у легковых.

Рисунок 10.3 — Зависимость параметров устойчивости от R при в = 0

Потеря автомобилем продольной устойчивости выражается в буксовании ведущих колес, что наблюдается при преодолении автопоездом затяжного подъема со скользкой поверхностью. Показателем продольной устойчивости автомобиля служит максимальный угол подъема, преодолеваемого автомобилем без буксования ведущих колес

tgвбук =, (10. 6)

где, а — расстояние от центра масс груженого автомобиля до оси передних колес, а = 4,271 м; L — база автомобиля, L = 9,7 м; hпр — высота сцепного устройства прицепа, hпр = 1,297 м; Gа — вес груженого автомобиля, Gа = 109,27 т; Gпр — вес груженого прицепа, Gпр = 15,8 т.

При рассмотрении выражения (10. 6) на его основании строится график зависимости в = f (ц) (рисунок 10. 4).

Рисунок 10.4 — Функциональная зависимость в = f (ц)

10.2 Маневренность автомобиля

Маневренность автомобиля характеризуется формой и размерами габаритной полосы криволинейного движения (ГПД), под которой понимается площадь опорной поверхности, ограниченной проекциями на нее траекторий крайних выступающих точек транспортного средства.

При курсовом проектировании ГПД определяется применительно к круговому движению автомобиля с минимальным радиусом поворота Rп (приведен в технической характеристике автомобиля).

Построение ГПД одиночного автомобиля (тягача) с управляемыми колесами передней оси (рисунок 10. 5) осуществляется следующим образом. Из центра О радиусом поворота Rп в масштабе проводим кривую траектории внешнего переднего колеса автомобиля. Затем от оси ОО1 откладываем отрезок L, равный базе транспортного средства. Проводим ось А1А. От точки пересечения оси А1А с кривой траектории внешнего переднего колеса откладываем отрезок, равный колеи передних колес. Из середины отрезка проводим перпендикуляр до пересечения с осью ОО1. Точка пересечения является серединой ведущего моста автомобиля. Отложим отрезок, равный колеи задних колес. Получим кинематическую схему ходовой части автомобиля, на которую накладываем масштабное изображение контура общего вида транспортного средства в плане. Затем из центра поворота О последовательно проводим кривые радиусами: Rо — радиус кривизны середины заднего моста; Rн — наружный радиус поворота; Rв — внутренний радиус поворота. Разность между наружным Rн и внутренним Rв радиусами поворота составляет ширину динамического коридора, т. е. ГПД. Разность между Rн и Rо является наружной составляющей Ан, между Rо и Rв — внутренней составляющей габаритной полосы движения Ав.

Рисунок 10.5 — ГПД автопоезда МАЗ-54 331+МАЗ-93 801

11. Расчет топливной характеристики

Топливной экономичностью называют совокупность свойств, определяющих расход топлива при выполнении транспортной работы в различных условиях эксплуатации. Топливная экономичность зависит от часового расхода топлива Q1 и удельного эффективного расхода топлива gе. Основным параметром топливной экономичности является путевой расход топлива Qs, л/100 км.

Для расчета топливной характеристики определяется максимальный часовой расход топлива в кг для каждого значения nеi/nеmax по формуле

Q1 =, (11. 1)

где gеmin — минимальный удельный часовой расход топлива, gеmin = 155 г/кВт ч; Nеmax -максимальная эффективная мощность двигателя, Nеmax = 180 кВт.

Для каждой передачи рассчитывается максимальный фактический часовой расход топлива

Qт =, (11. 2)

где значения Рс и Рт для каждой передачи берутся из расчета тяговой и динамической характеристик (см. раздел 6).

На основании выражения (11. 2) рассчитывается путевой расход топлива на каждой передаче

Qs =, (11. 3)

где V — скорость автомобиля на данной передаче, м/с; с — плотность топлива, с = 1,1 кг/л.

Учитывая выражения (11. 1), (11. 2), (11. 3) строится графическая зависимость Qs = ѓ(V). Эта зависимость представлена на рисунке 11.1.

Рисунок 11.1 — Графическая зависимость Qs = ѓ(V).

Заключение

В данной работе были рассмотрены динамические и эксплуатационные характеристики автопоезда в составе седельного тягача МАЗ-54 331 и полуприцепа МАЗ-93 801. Для наиболее эффективного использования характеристик автомобиля определены рациональный способ укладки и оптимальное расположение центра масс. Рассчитаны возможности автомобиля в заданных дорожных условиях, динамические и скоростные характеристики, построены графики ускорений, определены диапазон реализуемой ТС силы тяги, диапазон силы сопротивления движению в заданных дорожных условиях. Также в курсовом проекте рассчитаны основные параметры топливной экономичности, тормозной характеристики, устойчивости, маневренности и проходимости ТС. Построено ГПД.

Список использованных источников

1. Литвинов, А. С. Автомобиль: Теория эксплуатационных свойств / А. С. Литвинов, Я. Е. Фаробин — М.: Машиностроение, 1986. — 240 с.

2. Афанасьев, Л. Л. Конструктивная безопасность автомобиля / Л. Л. Афанасьев, А. Б. Дьяков, В. А. Илларионов — М.: Машиностроение, 1983. — 212 с.

3. Боровский, Б. Е. Безопасность движения автотранспортных средств / Б. Е. Боровский. — Л.: Лениздат, 1984. — 305 с.

4. Краткий автомобильный справочник. Том 2. Грузовые автомобили. — М.: Компания «Автополис — плюс», ИПЦ «Финпол», 2005. — 560 с.

5. Вахламов, В. К. Техника автомобильного транспорта / В. К. Вахламов. — М.: «Академия», 2004. — 528 с.

6. Анализ эксплуатационных свойств автотранспортного средства: Методическое пособие по курсовому проектированию для студентов специальности 2401 -«Организация перевозок и управление на транспорте» / сост. В. Г. Анопченко КГТУ. Красноярск, 1997. -75 с.

7. Характеристики автомобильных двигателей: Справочно-методическое пособие по курсовому проектированию для студентов специальности 2401 — «Организация перевозок и управление на транспорте» и 1505 — «Автомобили и автомобильное хозяйства» / сост. В. Г. Анопченко, С. А. Воякин; КрПИ. Красноярск, 1993. -71 с.

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

9. СТП 01−02. Общие требования к оформлению текстовых и графических студенческих работ. Текстовые материалы и иллюстрации КГТУ. Красноярск, 2005.- 52 с.

ПоказатьСвернуть
Заполнить форму текущей работой