Анализ грузового автомобиля ЗИЛ-431410

С чего началась история развития автомобиля? Ее началом можно считать изобретение колеса, которое справедливо относится к числу величайших технических открытий человечества. Действительно, в отличие от шагового и гусеничного механизмов, крыльев, реактивного двигателя оно не имеет аналогов в живой природе. Сейчас уже не возможно сказать, кто, где, и когда был первым изобретателем колеса. Без колеса вообще не возможно представить себе дальнейшего развития средств передвижения.

Транспорт является одной из важных составляющих экономики любого государства, поскольку обеспечивает нормальное функционирование практически всех остальных его отраслей. Для перевозки различных грузов людьми еще с древних времен использовались всевозможные приспособления, способные облегчить им данный процесс. Постепенно человек совершенствовал средства передвижения, благодаря чему были изобретены сначала повозки и кареты, а впоследствии автомобили, самолеты и поезда.

Автотранспортным средством (сокращенно АТС) называется машина, перемещение которой по наземной поверхности осуществляется с помощью силы, создаваемой взаимодействием колес с дорожной поверхностью. Автомобильные дороги — одно из важнейших звеньев транспортной системы страны. Ни одна отрасль народного хозяйства, ни один вид нерельсовых транспортных средств не могут успешно функционировать без хорошо развитой и надежно работающей сети автомобильных дорог. Дороги Красноярского края, на данный момент, являются далеко не идеальными. Основной проблемой дорожной сети нашего региона являются узкие извивающиеся дороги с плохим качеством покрытия, полные трещин и ям, а также имеющие большое количество перевалов. Из-за таких условий дорожного состояния ездить по таким дорогам далеко не безопасно. В целях безопасности движения по данным дорогам должны быть обеспечены хорошее состояние проезжей части и обочины, четкая ориентация водителей о направлении движения, своевременная информация об условиях и особенностях движения на данном участке дороги. Это достигается путем: улучшения параметров плана и профиля дороги на опасных участках; разделение транспортного потока по нескольким полосам движения; разделение движения транспортных потоков по направлениям; отделение транзитного движения от местного; отделения стоящих автомобилей от движущихся; снижение скоростей движения на опасных участках; повышение видимости; строительство противоаварийных съездов на дорогах в горной местности.

Таким образом, на сегодняшний день автомобильная промышленность является одной из ведущих отраслей машиностроения и основная ее задача заключается в совершенствовании и развитии автомобильного транспорта.

1. Характеристика грузового автомобиля ЗИЛ-431 410

Бортовые автомобили-тягачи выпускаются Московским автомобильным заводом имени Лихачева с 1986 г. Представляют собой модернизированные автомобили семейства ЗИЛ-130, выпускавшегося с 1962 г. С 1977 г. выпускался автомобиль ЗИЛ-130−76, а с 1980 г. — ЗИЛ-130−80. Кузов — деревянная платформа с металлическими поперечными брусьями основания, с откидными задним и боковыми бортами. Предусмотрена установка надставных бортов и тента с каркасом. На ЗИЛ-431 510 боковой борт состоит из двух частей. Кабина — трехместная, расположена за двигателем. Сиденье водителя — регулируемое подлине, высоте и наклону спинки.

Рисунок 1 — ЗИЛ-431 410

Таблица 1 — Технические характеристики автомобиля ЗИЛ-431 410

Рисунок 1.1 — Технологические размеры и параметры профильной проходимости автомобиля ЗИЛ-431 410

1.1 Конструкция автомобиля ЗИЛ-431 410

Конструкция автомобиля ЗИЛ-431 410 содержит двигатель, кузов, шасси. Двигатель. Модель ЗИЛ-508.10, бензиновый, V-образный. (900), 8-цилиндров, 100×95 мм, 6,0 л, степень сжатия 7,1, порядок работы 1−5-4−2-6−3-7−8, мощность 110 кВт (150 л.с.) при 3200 об/мин, крутящий момент 402 Н-м (41 кгс-м), топливный насос Б10 — диафрагменный, карбюратор К-90 с экономайзером принудительного холостого хода или К-96, К-88АТ, К-88АМ, воздушный фильтр — инерционно-масляный ВМ-16 или ВМ-21.

Рисунок 1.1 — Внешняя скоростная характеристика ЗИЛ — 431 410

Кузов. Кузов состоит из двух разделенных элементов: кабины водителя и кузова для груза. Конструкция кабины каркасно — панельная. Фундаментом служит каркас основания (пола), выполненный из штампованных панелей толщиной до 1,5 мм. Дверной проем выполняют цельноштампованным из листа толщиной 1,2−1,5 мм. Кабина — трехместная, расположена за двигателем. Сиденье водителя — регулируемое подлине, высоте и наклону спинки. Кузов — деревянная платформа с металлическими поперечными брусьями основания, с откидными задним и боковыми бортами. Предусмотрена установка надставных бортов и тента с каркасом. Из-за того, что кузов является деревянным, он обеспечивает большую сохранность груза, по сравнению с металлическим кузовом, а откидывание заднего и боковых бортов позволяют ускорить процесс погрузки или разгрузки груза.

Шасси. Предназначается для установки специальных кузовов, различного оборудования и движения по всем видам дорог. Она включает трансмиссию, несущую часть и механизмы управления.

Трансмиссия. Назначение трансмиссии — передача механической энергии на ведущие колеса автомобиля, где в результате взаимодействия колес с опорной поверхностью создается касательная сила тяги, которая и обеспечивает движение машины. В трансмиссии происходят преобразование вращающего момента и одновременно изменение скорости вращения валов пропорционально передаточному числу. Тип трансмиссии — механическая ступенчатая.

Сцепление. Назначение сцепления — передача вращения от двигателя к трансмиссии; быстрое разъединение двигателя и трансмиссии, плавное их соединение при трогании и переключении передач. Его устанавливают за двигателем. Сцепления также предохраняют детали двигателя и трансмиссию от динамических нагрузок и демпфируют крутильные колебания. Сцепление — однодисковое, с периферийными нажимными пружинами, привод выключения — механический.

Коробка передач. Назначение коробок передач: изменение скорости движения автомобиля, обеспечение движения задним ходом, длительное отключение трансмиссии от двигателя. Коробка передач — 5-ступ. с синхронизаторами на II, III, IV и V передачах, передаточные числа: I-7,44; II-4,10; III-2,29; IV-1,47; V-1,00; ЗХ-7,09.

Карданная передача. Карданная передача предназначена для передачи вращающего момента и соединения агрегатов трансмиссии, валы которых не соосны или расположены под некоторым углом один к другому, изменяющимся при движении автомобиля. Карданная передача — два последовательных вала с промежуточной опорой.

Главная передача. Главная передача предназначена для увеличения вращающего момента и передачи его к ведущим колесам. Основными классификационными признаками главных передач являются передаточное число, тип и взаимное расположение применяемых в них зубчатых передач. Главная передача — одинарная гипоидная, передаточное число 6,33. Может устанавливаться ведущий мост с двойной коническо — цилиндрической главной передачей с передаточным числом 6,32.

Дифференциал. Дифференциал — механизм трансмиссии автомобиля, распределяющий подводимый к нему вращающий момент между выходными валами и обеспечивающий их вращение с разными угловыми скоростями. Тип — конический дифференциал, передающий крутящий момент к полуосям при помощи конических шестерен.

Полуоси. Полуоси служат для передачи вращающего момента от дифференциала к ведущим колесам. Кроме того, полуось может воспринимать изгибающую нагрузку от сил, действующих на колесо. Такую нагрузку создают передаваемая на полуось часть веса (силы тяжести) автомобиля и усилия, появляющиеся вследствие реакции дороги, центробежных сил при поворотах и бокового уклона дорожного полотна.

Несущая часть. Ходовая часть автомобиля представляет собой тележку, состоящую из рамы, осей колес и подвески. Рама служит несущим основанием (остовом), на котором установлены двигатель, все механизмы трансмиссии, кузов и другие агрегаты, входящие в конструкцию автомобиля. Рама на Зил — 431 410 — лонжеронная с двумя продольными балками. Через детали подвески рама опирается на оси с колесами. Подвеска зависимая на продольных рессорах. Передняя подвеска на двух полуэллиптических рессорах с задними скользящими концами и амортизаторами; задняя — на двух основных и двух дополнительных полуэллиптических рессорах, концы дополнительных рессор и задние концы основных — скользящие.

Колесо. Автомобильные колеса воспринимают всю массу автомобиля и динамические нагрузки, передаваемые на раму или кузов автомобиля, смягчают и поглощают толчки и удары от неровностей дороги. От характера взаимодействия колес с дорогой зависят тяговые и тормозные свойства автомобиля, плавность хода, экономичность, проходимость, устойчивость и управляемость. Колеса состоят из следующих частей: шины, ободья, соединительной части с деталями крепления, ступицы и подшипников. Соединительной частью могут быть диск, неразборно присоединенный к ободу (дисковое колесо), или спицы, представляющие собой часть ступицы (бездисковое колесо или спицевое колесо). Колеса — дисковые, обод 7,0−20, крепление на 8 шпильках. Шины 9.00R20 (260R508) мод. И-Н142Б-1 или 0−40БМ-1, Допускается установка шин мод. И-252Б или ВИ-244. Давление воздуха, кгс/см. кв.: ЗИЛ-431 410 — шины И-Н142Б-1 и О-40БМ-1 — передние — 4,0, задние — 6,3; шины И-252Б и ВИ-244 — передние — 3,0, задние — 5,8; число колес 6+1.

Рулевое управление. Рулевое управление предназначено для обеспечения движения автомобиля по заданному водителем направлении. Оно в значительной степени обеспечивает безопасность движения. Рулевой механизм — винт с шариковой гайкой на циркулирующих шариках и поршень-рейка, зацепляющаяся с зубчатым сектором вала сошки, гидроусилитель — встроенный, передаточное число 20, давление масла в усилителе 65−75 кгс/см. кв. Управление тормозами. Тормозная система предназначена для снижения скорости движения автомобиля вплоть до полной остановки и обеспечения его неподвижности во время стоянки. В процессе торможения кинетическая энергия автомобиля переходит в работу трения между фрикционными накладками и тормозным барабаном или диском, а также между шинами и дорогой. Рабочая тормозная система — с барабанными механизмами (диаметр 420 мм, ширина передних накладок 70, задних — 140 мм, разжим кулачковый) с двухконтурным пневматическим приводом, с регулятором тормозных сил. Тормозные камеры: передние — типа 16, задние — типа 24/24 с пружинными энергоаккумуляторами. Стояночный тормоз — на тормоза задних колес от пружинных энергоаккумуляторов, привод — пневматический. Запасная тормозная система — совмещена со стояночной.

2. Характеристика груза

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

Для перевозки различных грузов применяется различная транспортная тара (тара, образующая самостоятельную транспортную единицу). Классификацию тары осуществляют в зависимости от формы. Наиболее распространенными видами тары, используемой при перевозки грузов являются мешки.

Мешком называется транспортная мягкая тара с корпусом в форме рукава, с дном и горловиной. Горловина у мешка может быть закрытая или открытая. Мешки должны надежно закрываться. Должны быть исключены случаи самопроизвольного открытия. Использование мешков для упаковки грузов, чувствительных к сжатию, или грузов, которые при незначительном повреждение мешков под влиянием воздуха или пыли могут терять свою ценность, считается нецелесообразным.

Данный вид тары (мешки) возможно погрузить на транспортное средство двумя способами:

— Ручная погрузка При ручном способе штучный товар загружается по малогабаритным единицам (коробкам, ящикам, пакет, мешкам и т. д.). Этот способ позволяет максимально использовать объем транспортного средства, что снижает транспортные издержки (максимальное количество товара размещается на минимальной площади). Ручная погрузка используется в случае грузоперевозки большого ассортимента разнокалиберных товаров, которые сложно разместить на паллетах. Кроме того, при ручной погрузке снижаются расходы на сепарацию (закрепление) груза. (Рисунок 2)

Рисунок 2 — Ручной способ погрузки

— Паллетная погрузка Паллетный способ погрузки применяется, когда есть возможность разместить штучный груз на стандартные и нестандартные поддоны. (Рисунок 2.1)

Рисунок 2.1 — Размещение мешков на поддонах Это позволяет применять при погрузке и выгрузке различные механизированные средства. (Рисунок 2.2)

Рисунок 2.2 — Механизм погрузки мешков в автомобиль Поддон — транспортная тара, средство пакетирования, которое имеет жесткую площадку и место достаточное для создания укрупненной грузовой единицы. Предназначен для хранения груза и его перемещении с помощью механических средств. Товары, помещенные на поддон, могут быть притянуты к нему ремнями (крепежными лентами) или обернуты термоусадочными или стрейч пленками. Пустой поддон весит 15 — 21 кг. Большинство поддонов может легко нести груз 1000 кг. Обычный стандартный поддон EUR (в России называемый «европалетой»), имеет размеры 1000×1200×145 мм.

В отличие от ручного способа при паллетном резко сокращается срок погрузочно-разгрузочных работ. Также использование паллетного способа погрузки упрощает учет перевозимой продукции, уменьшаются риски, связанные с человеческим фактором и сокращает штат персонала.

3. Размещение груза на транспортном средстве

Грузовместимость транспортного средства (автомобиля) — это объём его грузовых помещений. Грузовместимость — одна из основных эксплуатационных характеристик транспортного средства. 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 выбираем тот вариант способа укладки, при котором грузовместимость имеет наибольшую величину. Разместим груз на стандартные поддоны, которые в последующем поместим в кузов автомобиля. Результаты укладки оформляем таблицей 3.1, с помощью которой рассчитываем количество единиц помещающихся на стандартный поддон.

Таблица 3.1 — Способы укладки груза на одном поддоне

Примечание: m₁ — количество единиц груза, уложенных по первому варианту, равное произведению L/l· B/b·H/h.

Исходя из размеров поддона в кузове автомобиля можно разместить 6 стандартных поддонов. Вес одного поддона = 20 кг.

Таким образом, на основании таблицы 3.1 строим зависимость коэффициента использования грузоподъемности автомобиля от варианта укладки по формуле г =, (3.1)

где m_i — количество единиц груза, уложенных на одном поддоне в кузове (контейнере) автомобиля по данному варианту; q_г — вес единицы груза, т; q_н — номинальная грузоподъемность автомобиля, т.

г = = 0,03; г = = 0,03; г = =

= 0; г = = 0; г = = 0; г = = 0;

Рисунок 3 — Зависимость коэффициента использования грузоподъемности автомобиля от варианта укладки

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

Центр масс ТС рассчитывается для анализа устойчивости и проходимости (рисунок 4.1). Нормальные реакции дороги — для расчета сцепного веса на ведущие колеса в тяговом и тормозном режимах движения.

Рисунок 4.1 — Расчетная схема одиночного транспортного средства Значения абсцисс центров масс ТС и груза (рисунок 4.1) определяются по формулам Х_О = ,

Х==1,975 м;

где Х_О — абсцисса центра масс ТС (ЦМО) в снаряженном состоянии, м; G_О — вес ТС в снаряженном состоянии, т; G_О2 — часть веса ТС в снаряженном состоянии, приходящаяся на заднюю ось (тележку), т; L — база ТС, м.

Х_А =

Х==2,305 м;

где Х_А — абсцисса центра масс (ЦМА) груженого автомобиля, м; Х_Г — абсцисса центра масс груза (ЦМГ), м; G_Г — вес груза в кузове автомобиля, т.

G_Г определяется с учетом рода груза, веса единицы грузового места, вместимости и грузоподъемности кузова и ограничений габаритных размеров ТС по высоте. Это позволяет привести фронтальный вид груза к прямоугольной форме, точка пересечения диагоналей которой даст искомое положение центра масс груза (см. рисунок 4.1). С учетом размещения груза в кузове, габаритных размеров его получаем, что Х_Г = 3,455 м. G_Г с учетом количества вмещающихся в кузов поддонов, расположением на них мешков, а также учитывая вес самих поддонов получаем, что G_Г = (6×20) + (24×0,045)=1,2 т.

Ординату центра масс ТС в снаряженном состоянии можно рассчитать из соотношения h_О? 1,5 r_к, где r_к — радиус качения колеса, м.

Таблица

r_к = 0,5*20*25,4 + 260*0,75*0,90=0,4295 м;

H_О? 1,5*0,4295=0,6442 м;

Нормальные реакции дороги на заднюю ось (тележку)

R₂ = ,

R₂ == 3,260.

где G_А — вес груженого автомобиля, т.

Нормальные реакции дороги на переднюю ось

R₁ = G_А — R₂.

R₁ = 5,375 — 3,260 = 2,115.

Таблица 4 — Результаты расчета центров масс ТС, груза и нормальных реакций дороги

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.

Силу сопротивления воздуха рассчитывают по формуле Р_В = К_ВFV²,

где Р_В — сила сопротивления воздуха, Н; К_В — коэффициент обтекаемости, для грузовых автомобилей К_В =0,6 — 0,7 Нс²/м⁴; F — лобовая площадь ТС, для грузовых автомобилей F = 3 — 5 м²; V — скорость автомобиля, м/с. Для автомобиля Зил 431 410 лобовая площадь равна 6.5 м².

Таблица 5 — Зависимость силы сопротивления воздуха Р_В от скорости автомобиля V

График зависимости силы сопротивления воздуха Р_В от скорости автомобиля V приведен на рисунке 5

С учетом выражения (5) и его расчета построим зависимость Р_В = f (V).

Рисунок 5 — График зависимости силы сопротивления воздуха Р_В от скорости автомобиля 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 +

где — коэффициент учета вращающихся масс;

J_Д — момент инерции маховика и связанных с ним деталей двигателя и сцепления, кг* м²; J_Д =0,4709 кг* м^2;

J_К — момент инерции колеса, кг* м²; J_К=11,96 кг* м² ;

i_ТР — передаточное число трансмиссии; i_ТР= I-7,44; II-4,10; III-2,29; IV-1,47; V-1,00; ЗХ-7,09.

_ТР — кпд трансмиссии; _ТР=0,9

m_а — масса груженого автомобиля, кг. m_а=5375

Таблица 6 — Расчет коэффициента учета вращающихся масс от передаточного числа.

С учетом выражения (6.1) и Таблицы 6 построим зависимость коэффициента учета вращающихся масс от передаточного числа. = (номер передачи).

Рисунок 6.1 — График зависимости коэффициента учета вращающихся масс от передаточного числа Тяговая и динамическая характеристики рассчитываются с учетом данных внешней скоростной характеристики двигателя, эксплуатационных параметров ТС и дороги.

Тяговая характеристика Р_Т =

где Р_Т — сила тяги ведущих колес, Н;

М_е — крутящий момент, Н*м;

М_е = (n_е); (6.3)

Таблица 6.1 — Зависимость функции М_е = (n_е).

V = ,

где V — скорость, м/с.

Таблица 6.2 — Расчет тяговой характеристики Зил 431 410

На основании выражений (6.2), (6.3) и (6.4), а также таблицы 6.2 строится зависимость Р_Т = (V) для каждой передачи.

Рисунок 6.2 — Тяговая характеристика АТС ЗИЛ 431 410

Динамическая характеристика Д = ,

где значения Р_Т и Р_В берутся соответственно из графиков Р_Т = (V) и Р_В = (V), G_а — вес автомобиля, Н, т. е. вес в кг умножается на 9,8.

Для определения максимальной скорости ТС на прямой передаче, на графике Д = (V) строится кривая Р_СУ = (V), где Р_СУ =

где Р_с — сила суммарного дорожного сопротивления движению; - коэффициент сопротивления качению,

= ,

где _О = 0,014 — 0,018, V — скорость, м/с. Для Зил 431 410 _О = 0,015

Таблица 6.3 — Расчет коэффициента сопротивления качению

На основании выражения (6.7) и таблицы 6.3 строится зависимость = (V), данные которой используются при расчете выражения (6.6).

Рисунок 6.3 — График зависимости коэффициента сопротивления качению от скорости автомобиля

автомобильный промышленность зил

Таблица 6.3 — Расчет динамической характеристики Зил 431 410

Точка пересечения кривой Р_СУ = (V) с кривой Д = (V) даст искомую величину максимальной скорости движения ТС на прямой передаче.

Рисунок 6.4 — Динамическая характеристика АТС ЗИЛ 431 410 и график зависимости Р_СУ = (V)

7. Расчет ускорения

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

J =

Значения элементов, входящих в выражение (7.1), берутся из зависимостей Д = (V), = (V) и = (номер передачи).

Таблица 7 — Расчеты ускорений АТС ЗИЛ 431 410

Рисунок 7 — График ускорений АТС ЗИЛ 431 410

8.Расчет скоростной характеристики

Скоростная характеристика автомобиля рассчитывается, используя зависимость J= (V). На рисунке 8.1 представлен фрагмент графика ускорения, где ДV = (V_i+1 — V_i) (8.1)

шаг интегрирования. Тогда для каждого шага время разгона Дt_рi = _,

Где

j_{ср i} = 0,5(j_i + j_i+1).

Откуда время разгона на конкретной передаче

t_рi =? Дt_рi.

В этом случае конечное значение t_р будет соответствовать времени разгона на конкретной передаче. Например, для первой передачи от момента П_о до момента П₁

Рисунок 8.1 — График ускорений автомобиля:

П₁, П₂ — моменты переключения передач

t_р1 = +? Дt_рi.

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

V_ср = 0,5(V_i + V_i+1)

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

ДS_pi = V_cp* Дt_рi (8.7)

Полученные значения преобразовываются в численный ряд для каждой передачи

S_рi =? ДS_рi.

При построении скоростной характеристики (рисунок 8.2) необходимо учитывать снижение скорости автомобиля за время t_п переключения передач (движение накатом) и путь, проходимый за это время. В расчетах t_п 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 t_п

Рисунок 8.2 — Пример построения скоростной характеристики

J_з= 9,8*f, (8.9)

снижение скорости ДV = j_з*t_п, (8.10)

Средняя скорость за время t_п

V_{ср п} = (2V_пi — ДV)/2,

где V_пi — скорость ТС в момент переключения с i-й на i + 1 передачу.

Тогда

S_п = V_{ср п}* t_п, (8.12)

На основании данного раздела построим графики скоростных характеристик автомобиля ЗИЛ — 431 410 в зависимости от времени разгона V = ?(t_р) и прохождения определенного пути V = ?(S_р).

Таблица 8.1 — Расчет времени разгона

Рисунок 8.3 — График скоростной характеристики от времени Таблица 8.2 — Расчет пройденного пути

Рисунок 8.4 — График скоростной характеристики от пройденного пути

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,

где t₁ — время реакции водителя, t₁ = 0,6 — 1,4 с; t₂ — время срабатывания привода тормозов, t₂ = 0,4 с, 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 =

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

j_н = 9,8 * (9.3)

j_н = 9,8 * 0,015= 0,147(м/с²);

j = ,

где — коэффициент сцепления шин с дорогой; g = 9,8 м/с²; К_Э — коэффициент эффективности торможения (таблица 9.1).

Таблица 9.1 — Коэффициенты эффективности торможения

j = = 4;

Время торможения с установившимся замедлением:

t₄ = 2,46.

Остановочный путь

S₀ = S₁ + S₂ + S₃ + S₄ + S₅

Где

S₁ =

S₂ = ;

S₃ = ;

S₄ =

S₅ = ,

Согласно формулам (9.6) — (9.10) получаем:

S₁ = 11,1 м;

S₂ = 4,4 м;

S₃ =3,3 м;

S₄ =12м;

S₅ = 0,0243 м;

С учетом выражения (9.5) строится зависимость S_о = (V_о) для значения коэффициента, равного 0,8. Эта зависимость показана на рисунке 9.1

Рисунок 9.1 — График зависимости остановочного пути от скорости при, равного 0,8

На основании проведенных расчетов строится тормозная диаграмма для начальной скорости 40 км/ч.

Рисунок 9.2 — Тормозная диаграмма АТС ЗИЛ — 431 410

Где

V_о = 40 км/ч;

V_В = V₀ — 3.6j_н t₂ = 40 — 3,6*0,147*0,4=39,8;

V_С = V_В — 1,8jt₃ = 39,8 — 1,8*4*0,6=35,5;

V_Д = V_С — 3.6jt₄.= 35,5 — 3,6*4*2,463=0,0328; (9.12)

На основании графика сделаем выводы. За время торможения при начальной скорости 40 км/ч до 0 км/ч автомобиль проходит расстояние равное 31 м. Поэтому водитель заблаговременно должен оценить ситуацию, чтобы вовремя применить экстренное торможение.

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

V_cк =

где R — радиус дуги, м; ц_у — коэффициент поперечного сцепления, ц_у = (0,5 — 0,85)ц, где ц — коэффициент сцепления шин с дорогой в продольном направлении, для асфальтои цементобетонного сухого покрытия ц = 0,7−0,8; в — угол поперечного уклона.

ц_у = 0,85*0,8 = 0,68

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

V_cк =

Построим зависимость V_ск = ?® при в = 0 для разных R

Таблица 10.1.1 — Зависимость V_ск = ?® при в = 0

Рисунок 10.1.1 — График зависимости скорости скольжения от радиуса поворота АТС ЗИЛ 431 410

Максимально допустимая скорость по опрокидыванию

V_опр =

где h_ц — ордината центра масс груженого автомобиля, м; В — колея автомобиля, м.

При в = 0

V_опр = .

Построим зависимость V_опр = ?® при в = 0 при разных R

Таблица 10.1.2 — Зависимость V_опр = ?® при в = 0

Рисунок 10.1.2 — График зависимости скорости опрокидывания от радиуса поворота АТС ЗИЛ 431 410

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

tgв_бук =

где, а — расстояние от центра масс автомобиля-тягача до оси передних колес, м; L — база автомобиля-тягача, м; h_ц — высота сцепного устройства прицепа, м; G_а — вес автомобиля-тягача, т; G_пр — вес прицепа, т.

Для одиночного автомобиля (автопоезда в составе с полуприцепом)

tgв_бук =

где, а — расстояние от центра масс груженого транспортного средства до оси передних колес, м.

Максимальный угол подъема, преодолеваемого автомобилем без буксования ведущих колес:

tgв_бук = = 0,5618? 29^о.

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 R_п (приведен в технической характеристике автомобиля).

Построение ГПД одиночного автомобиля (тягача) с управляемыми колесами передней оси (рисунок 10.1) осуществляется следующим образом. Из центра О радиусом поворота R_п 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: R_о — радиус кривизны середины заднего моста; R_н — наружный радиус поворота; R_в — внутренний радиус поворота. Разность между наружным R_н и внутренним R_в радиусами поворота составляет ширину динамического коридора, т. е. ГПД. Разность между R_н и R_о является наружной составляющей А_н, между R_о и R_в — внутренней составляющей габаритной полосы движения А_в. (Рисунок 10.2)

Рис.

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 g_е. Основным параметром топливной экономичности является путевой расход топлива Q_s, л/100 км.

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

Q₁ =

где g_еmin — минимальный удельный часовой расход топлива, г/кВт ч; g_еmin = 292 г/кВт; N_еmax -максимальная эффективная мощность двигателя, кВт.

Для каждой передачи рассчитывается максимальный фактический часовой расход топлива

Q_т = ,

где значения Р_с и Р_т 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

Q_s =

где V — скорость автомобиля на данной передаче, м/с; с — плотность топлива = 0,715 кг/л.

Учитывая выражения (11.1), (11.2), (11.3) составим расчетную таблицу и построим зависимость Q_s = ?(V).

Таблица 11 — Расчетная таблица зависимости Q_s = ?(V).

Рисунок 11 — Графическая зависимость Q_s = ?(V)

Заключение

В ходе данного курсового проекта мною были посчитаны динамические, скоростные, топливные характеристики АТС ЗИЛ — 431 410, посчитаны ускорения на каждой передаче, тормозной путь автомобиля.

С точки зрения параметров активной безопасности данный автомобиль в заданных условиях показал весьма хорошие результаты, удовлетворяющие нормам.

Подводя итог проделанной работе, можно сделать вывод, что благодаря данному курсу возможно точно рассчитать любую техническую характеристику автомобиля, которую нужно учитывать в той или иной ситуации.

Список используемых источников

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

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

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

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

5.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.

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

7. Тарасик В. П. Теория движения автомобиля: Учебник для вузов. — СПб.: БХВ-Петербург, 2006. — 478 с.

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