Анализ эксплуатационных свойств автомобиля МАЗ-54331

КУРСОВАЯ РАБОТА

Анализ эксплуатационных свойств автомобиля МАЗ — 54 331

1 Характеристика базового транспортного средства

1.1 Конструкция ТС

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 ТС

6 Расчёт тяговой и динамической характеристик

7 Расчёт ускорения

8 Расчёт скоростной характеристики

9 Расчёт тормозных свойств ТС

10 Определение показателей устойчивости, манёвренности

10.1 Устойчивость автомобиля

10.2 Манёвренность автомобиля

11Расчёт топливной характеристики Заключение Список использованных источников

Спрос на грузовые автомобильные перевозки во многом определяется динамикой и структурой изменения объемов производства в стране, а также платежеспособностью предприятий и организаций всех отраслей экономики.

Следует учитывать, что экономика и перевозки взаимно влияют друг на друга. Как развитие экономики вызывает рост перевозок, так и высокий уровень и возможности перевозочных услуг благотворно влияют на уровень инвестиций и темпы роста экономики в регионе.

Автомобильным транспортом (АТ) в России перевозится около 80% общего объема грузов, перевозимых всеми видами транспорта, т. е. подавляющая часть грузов не может быть доставлена потребителям без АТ. В то же время в общем грузообороте всех видов транспорта доля АТ не составляет и нескольких процентов. Таким образом, основная сфера деятельности АТ — это доставка продукции в городах и подвоз-вывоз грузов в транспортных узлах железнодорожного и морского транспорта.

Транспорт является частью производительных сил общества и представляет собой самостоятельную отрасль материального производства. Отсюда следует, что продукция транспорта имеет материальный характер и выражается в перемещении вещественного продукта других отраслей. Продукция транспорта имеет следующие особенности:

* материальный характер транспортной продукции заключается в изменении пространственного положения перевозимых товаров;

* на транспорте процессы производства и потребления продукции не разделены во времени, продукция транспорта потребляется как полезный эффект, а не вещь;

* транспортную продукцию нельзя накопить впрок, повышение спроса на перевозки потребует использования дополнительных провозных возможностей;

* в процессе работы транспорта не создается новой продукции, а наоборот, этот процесс сопровождается потерей физических объемов грузов;

* транспортная продукция вызывает дополнительные затраты в производящих отраслях, что вызывает несовпадение интересов экономики в целом и транспортной отрасли в частности.

Учитывая специфику АТ, важной проблемой является организация его взаимодействия с другими видами транспорта в транспортных узлах. Здесь на АТ ложится значительный объем завоза-вывоза грузов, отправляемых мелкими отправками, и обслуживания клиентуры, не имеющей других транспортных коммуникаций, кроме автомобильных дорог.

Повышению эффективности работы грузового автотранспорта и его конкурентоспособности на рынке транспортных услуг будет способствовать:

пополнение парка грузовых автомобилей, пользующихся спросом на рынке транспортных услуг как по конструкции кузова (самосвалы, фургоны, рефрижераторы), так и по грузоподъемности (до 3 т и свыше 15 т), на основе внедрения благоприятной для перевозчика системы лизинга;

стабилизация стоимости моторного топлива;

развитие транспортно-экспедиторских фирм и транспортных бирж, облегчающих поиск клиентуры, предоставление дополнительных услуг, связанных с терминальной обработкой грузов;

введение

в целях обеспечения добросовестной конкуренции, унифицированных форм первичного учета перевозок для всех субъектов рынка транспортных услуг, а также действенной системы контроля их применения со стороны заинтересованных органов государственного управления и регулирования;

создание условий, стимулирующих перевозчика к обеспечению безопасного функционирования грузового автотранспорта с точки зрения безопасности дорожного движения, безопасности договорных отношений со всеми участниками транспортного процесса, экологии и т. п.

1 Характеристика базового транспортного средства

Автомобиль МАЗ-53 371 является представителем третьего поколения грузовых автомобилей Минского автомобильного завода. Двухосный бортовой грузовик с металлической платформой, базовая модель семейства третьего поколения бескапотных дизельных грузовиков МАЗ (первое поколение серии 500 выпускалось с 1966 года). Автомобили семейства 5337 получили новую облицовку радиатора, фары у них перенесены в бампер, обновлен интерьер кабины. Удлиненные по сравнению с МАЗ 500А передние рессоры в сочетании с улучшенными телескопическими амортизаторами повысили комфортабельность, позволили поднять скорость. Благодаря введению раздельного привода тормозов по осям выше стала активная безопасность машины. Важнейший результат модернизации — увеличение ресурса базового автомобиля МАЗ 53 371 до 320 тысяч километров пробега, снижение трудоемкости обслуживания. Кузов — металлическая платформа с открывающимися боковыми и задним бортами. Боковой борт состоит из двух частей. Настил пола — деревянный. Кабина — двухместная, бескапотная, откидывающаяся вперед с помощью гидроцилиндра с ручным насосом. Сиденье водителя — подрессоренное, регулируется по длине, высоте, наклону подушки и спинки.

Автомобили МАЗ имеют хорошие тягово-динамические качества, обусловленные высокой удельной мощностью, что обеспечивает высокую среднюю эксплуатационную скорость, являющуюся важным фактором увеличения производительности. Общий вид автомобиля МАЗ-5331 представлен на рисунке 1.1, схема автомобиля — на рисунке 1.2, Краткая характеристика представлена в таблице 1.1.

Полуприцеп МАЗ — 9380 выпускается Минским автозаводом с 1985 г. Кузов — металлическая платформа, задний и боковые борта (тройные) — откидывающиеся, настил пола — деревянный. Общий вид полуприцепа представлен на рисунке 1.3, краткая характеристика в таблице 1.2.

Рисунок 1.1 — Общий вид автомобиля МАЗ-54 331

Рисунок 1.2 — Схема автомобиля МАЗ-54 331

Рисунок 1.3 — Общий вид полуприцепа МАЗ — 9380

Таблица 1.1 — Характеристика автомобиля МАЗ-54 331

Таблица 1.2 — Краткая характеристика МАЗ — 9380

1.1 Конструкция транспортного средства

Конструкция ТС содержит двигатель, кузов, шасси.

Двигатель. Мод. ЯМЗ-236М2, топливо — дизельное с плотностью равной 0,825 т/см³, V-обр.(90°), 6-цил., 1 30×1 40 мм. 11,15л, степень сжатия 16,5, порядок работы 1−4-2−5-3−6, мощность 132 кВт (1 80 л.с.) при 2 100 об/мин, крутящий момент 667 Н-м (68 кгс-м) при 1250−1450 об/мин. Форсунки — закрытого типа. ТНВД — 6-секционный, золотникового типа с топливоподкачивающим насосом низкого давления, муфтой опережения впрыска топлива и всережимным регулятором частоты вращения. Воздушный фильтр — сухой, со сменным фильтрующим элементом и индикатором засоренности. Момент инерции маховика и связанных с ним деталей двигателя и сцепления J_Д=0,25 кгм². График внешней скоростной характеристики представлен на рисунке 1.3.

Кузов. Расположение двигателя — заднее продольное. Автомобиль имеет цельнометаллическую двухместную кабину бескапотного типа, с панорамным стеклом, оборудованную эффективной системой вентиляции и отопления, она имеет рациональное размещение органов управления, современную по конструкции панель приборов, мягкую обивку дверей и внутренних панелей, регулируемые сиденья, оснащенные ремнями безопасности. Исполнением загрузочного пространства является бортовая платформа, имеющая три откидных борта для облегчения и ускорения погрузки и разгрузки. Возможна установка тента, что обеспечивает защиту груза от атмосферных осадков при его транспортировке. Благодаря бортовой платформе автомобиль хорошо приспособлен для осуществления погрузо-разгрузочных работ с применением вилочных погрузчиков, авто-погрузчиков, а так же различного рода устройств для погрузки или разгрузки груза.

Шасси. Включает трансмиссию, несущую часть и механизмы управления.

Трансмиссия. Трансмиссия автомобиля предназначена для передачи крутящего момента от двигателя к ведущим колесам и изменения его по величине и направлению. Она содержит сцепление, коробку передач, карданную передачу, главную передачу, дифференциал, полуоси.

Сцепление. Сцепление служит для передачи крутящего момента от двигателя и позволяет кратковременно отсоединять двигатель от трансмиссии и вновь их плавно соединить. Это необходимо делать при пуске холодного двигателя, переключения передач, а также для плавного трогания с места.

Сцепление — двухдисковое, с пневматическим усилителем.

Коробка передач. Коробка передач предназначена для изменения крутящего момента по величине и направлению путем зацепления шестерен различного диаметра и длительного отключения двигателя от трансмиссии.

Коробка передач — ЯМЗ-236П, 5-ступ., с синхронизаторами на II, III, IV и V передачах, передат. числа: I-7,18, II-4,00, III-2,40, IV-1,38, V-1,00, ЗХ-5.48, общее передаточное число 5.

Карданная передача. Карданная передача служит для передачи крутящего момента от коробки передач на главную передачу.

Карданная передача — из двух последовательных валов с промежуточной опорой.

Главная передача. Главная передача служит для увеличения крутящего момента и передачи его под углом 90? на полуоси.

Главная передача — разнесенная двухступенчатая: центральный конический редуктор и планетарная бортовая передача (в ступицах колес). Передат. числа: центрального редуктора — 2,30; бортовых — 3,428; общее — 7,73.

Дифференциал. Дифференциал дает возможность ведущим колесам вращаться с различной частотой при поворотах автомобиля и неровностях дороги.

Полуоси. Полуоси служат для передачи вращающего момента от дифференциала к ведущим колесам. Кроме того, полуось может воспринимать изгибающую нагрузку от сил, действующих на колесо.

Несущая часть. Она содержит раму лонжеронного типа, подвеску, мосты и колеса.

Рама автомобиля служит основанием для крепления всех агрегатов и механизмов автомобиля.

Для предохранения от ударов и толчков, получаемых колесами при движении по неровной дороге, раму подвешивают к осям с помощью упругих элементов, образующих подвеску автомобиля.

Зависимая: передняя — на двух полуэллиптических рессорах с задними скользящими концами, два амортизатора; задняя — на двух основных и двух дополнительных полуэллиптических рессорах, концы дополнительных рессор и задние концы основных — скользящие.

Колесо. Колеса автомобиля воспринимают всю массу автомобиля и динамические нагрузки, передаваемые на раму или кузов автомобиля, смягчают и поглощают толчки и удары от неровностей дороги.

Колеса — бездисковые, обод 8.5В-20, крепление — 6 болтами с прижимами. Шины — 11.00R20 (300R508) мод, И-111А, И-111АМ или И-68А. Давление в шинах передних колес — 7,5; задних — 6,7 кгс/см. кв. Число колес 6+1, автопоезда 10+2, J_К — момент инерции колеса, J_к=1,578 кгм² Конструкция колеса представлена на рисунке 1.2.

Рисунок 1.2- Конструкция колеса

Механизмы управления. Включают рулевое управление и управление тормозами.

Рулевое управление. Рулевое управление служит для обеспечения движения автомобиля в заданном водителем направлении и состоит из рулевого механизма и рулевого привода. Рулевой механизм служит для увеличения и передачи на рулевой привод усилия, приложенного водителем к рулевому колесу. Рулевой привод служит для передачи усилия от рулевого механизма к управляемым колесам и состоит из рулевой сошки, продольной рулевой тяги, верхнего рычага левой поворотной цапфы и рулевой трапеции.

Рулевой механизм — винт и шариковая гайка-рейка, находящаяся в зацеплении с зубчатым сектором.

Управление тормозами. На автомобилях предусмотрены рабочая и стояночная тормозные системы и, кроме того, могут быть вспомогательная и запасная системы. Рабочая тормозная система служит для снижения скорости или полной остановки автомобиля, стояночная — для удержания его в неподвижном состоянии, вспомогательная — для длительного поддержания скорости движения постоянной или для ее регулирования, запасная — для остановки автомобиля в случае отказа рабочей тормозной системы.

Рабочая — с барабанными механизмами (диаметр 420 мм, ширина накладок 160 мм, разжим — кулачковый), двухконтурным пневмоприводом. Задние тормозные камеры — с пружинными энергоаккумуляторами.;

запасная — каждый контур рабочей тормозной системы;

стояночная — механический привод к тормозным механизмам задних колес.

Рисунок 1.1 — Скоростная характеристика двигателя ЯМЗ — 238Б.

2 Характеристика груза

Перевозка грузов автомобильным транспортом регламентируется ГК РФ, гл. 40 «Автомобильные перевозки», Уставом автомобильного транспорта, Правилами перевозок грузов автомобильным транспортом и Правилами дорожного движения. Расположение груза в контейнере показано на рисунке 2.1.

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

Рисунок 2.1 — Расположение груза в контейнере

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.

Контейнеры как средство укрупнения грузовых мест пользуются популярностью и считаются универсальными. Их использование отразилось на конструкции подвижного состава, технологии перевозки, организации работы складского хозяйства и грузопунктов. В соответствии с этим требуются новые подходы, как в управлении, так и в обслуживании, что ведет к созданию интегрированных транспортных систем, обслуживающих доставку грузов «от двери до двери». Основные конструктивные элементы контейнера приведены на рисунке 2.2.

Преимущества контейнеров:

— объединение единичных грузов в одну грузовую в одну грузовую отправку;

— уменьшение затрат на перевозку;

— снижение хищения;

— упрощение составление документации;

— снижение страховых затрат.

Недостатки контейнеров:

— необходимость в крупных первоначальных капитальных вложениях;

— необходимость перевозки самих контейнеров;

— учет их стоимости и затрат на возврат порожних контейнеров;

— необходимость в мощных дорогостоящих перегрузочных комплексах;

— сложная система учета движения и эксплуатации контейнеров.

Рисунок 2.2 — Основные конструктивные элементы контейнера:

1-угловая стойка;2- угловой фитинг;3-крыша;4- продольные балки крыши;5-боковое ребро;6-поперечная балка крыши;7-торцевая дверь;8-пол;9-поперечная балка днища;10-боковая стенка;11-карманы вилочных захватов автопогрузчика;12-боковая дверь;13-запорное устройство;14-продольная балка днища.

Контейнер представляет собой единицу транспортного оборудования многократного применения, предназначенную для перевозки и временного хранения грузов без промежуточных перевозок, удобную для механизированной погрузки и разгрузки с транспортного средства. Универсальные контейнеры используются для перевозки штучных грузов широкой номенклатуры, укрупненных грузовых единиц и мелкоштучных грузов. Они обеспечивают защиту перевозочных грузов от атмосферных воздействий.

В зависимости от конструктивного исполнения контейнеры могут быть закрытыми, обеспечивающими защиту внутреннего пространства от воздействия внешней среды; открытыми, в конструкции которых отсутствует один или несколько основных элементов (крыша, стенка и др.); разборные и складные с целью уменьшения их объема и удобства хранения и транспортирования в порожнем состоянии; мелкие, изменяющие форму и габариты в период их загрузки и разгрузки.

Контейнеры могут быть металлическими (стальными), Металлическими в сочетании с легкими материалами (армированная пластмасса, фанера и др.) для изготовления стенок, крыши, дверей и неметаллическими (армированный полистирол, неопрен, полиэтилен и др.).

Основными параметрами контейнера являются максимальная масса брутто, равная сумме собственной массы контейнера и допустимой массы груза, который может быть загружен в контейнер; собственная масса контейнера — масса порожнего контейнера, включающая массу его постоянного оборудования в нормальном рабочем состоянии; грузоподъемность, определяемая максимальной массой груза в контейнере, и т. д. Основные размеры контейнера: габаритные размеры; размеры, определяющие расположение отверстий на угловых фитингах; размеры дверного проема; размеры горловин специализированных контейнеров и др.

Наибольшая эффективность контейнерных перевозок достигается при использовании унифицированных контейнеров. Поэтому вопросом стандартизации параметров и размеров контейнеров придается большое значение. Классификация контейнеров представлена в таблице 2.1.

Универсальные крупнотоннажные контейнеры снабжены угловыми фитингами, которые являются элементами несущей конструкции контейнера, обеспечивающие надежную и безопасную перевозку, погрузку, разгрузку и перегрузку контейнеров, крепления их на транспортном средстве. В зависимости от места расположения различают верхние и нижние, правые и левые фитинги. Конструкции и размеры фитингов стандартизированы.

Овальные отверстия на боковых поверхностях фитингов используются при выполнении погрузо-разгрузочных работ, отверстия на торцах со стороны крыши — при погрузо-разгрузочных работах и соединении контейнеров при их штабелировании. Отверстия на опорных торцах нижних фитингов служат для крепления контейнера на транспортном средстве.

Специализированные крупнотоннажные контейнеры — платформы имеют те же присоединительные параметры, что и универсальные контейнеры.

Эффективная перевозка грузов с использованием контейнеров возможна только в рамках контейнерной транспортной системы, представляющей организационно-технический комплекс на единой основе планирования и учета. Согласованные технологические и унифицированные коммерческо-правовые нормы перевозок, применение стандартных контейнеров и соответствующих технических средств обеспечивают быструю доставку грузов одним или несколькими видами транспорта от мест их производства до мест потребления во внутреннем и международном сообщении.

Для выполнения смешанных контейнерных перевозок на железнодорожных станциях, в портах, на пристонях создаются контейнерные пункты, оснащенные комплектом технических средств, предназначенных для выполнения погрузо-разгрузочных, складских и коммерческих операций с контейнерами.

На автомобильном транспорте контейнерные пункты создаются отельные или совместно с грузовыми станциями. Контейнерные пункты на крупных предприятиях, торгово-оптовых базах с постоянными контейнеропотоками обеспечиваются обменным фондом контейнеров. В таких пунктах вследствие предварительной загрузки контейнеров у грузоотправителя и выгрузки их у грузополучателя, предварительного оформления документов простои подвижного состава значительно сокращаются. Простои автомобилей-тягочей также могут быть значительно сокращены при использовании оборотных грузоприцепов.

Таблица 2.1 — Классификация контейнеров

Для погрузки и выгрузки пакетированных грузов и контейнеров, доставляемых автомобильным транспортом, широко применяются различные типы кранов (преимущественно автомобильные), автопогрузчики, автомобили-самопогрузчики, а на некоторых объектах и автоконтейнеровозы, электропогрузчики и другие средства механизации. Технологическая схема погрузки и разгрузки груза и тип ПРМ представлены на рисунке 2.3.

Рисунок 2.3- Технологическая схема погрузки (разгрузки) контейнера АУК-1,25

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.

Пакетами на поддонах перевозятся тарные и штучные грузы. 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.

Глиняный кирпич пластинчатого формования производят из глины с добавками или без них с последующим обжигом. В соответствии со стандартам кирпич подразделяется на восемь марок: 300, 250, 200, 175, 150, 125, 100 и 75. Марка кирпича характеризует предел его прочности.

Кирпич размерами 250×120×88 называется модульным или полуторным. Модульный кирпич (пустотелый или пористо — пустотелый) изготавливают со сквозными или несквозными круглыми или щелевидными пустотами. Количество круглых пустот бывает от 13 до 115, щелевидные — от 10 до 30. Кирпич — типичный мелкоштучный груз, который не терпит перевозки навалом, т.к. она ведет к неизбежному «бою» кирпича, что приводит к большим потерям.

Кирпичи перевозят только пакетами на поддонах, типы поддонов представлены в таблице 2.2. Пакеты различной номинальной массы формируются на поддонах принятого габарита путем изменения числа рядов в пакете.

При укладке на поддоны необходимо обеспечить тщательность укладки, правильную форму пакета и одинаковое количество уложенных в них кирпичей в соответствии с принятой раскладкой (способы укладки кирпича указаны на рисунке 2.5,2.6.). Погрузка пакетов кирпича на автомобили или прицепы осуществляется козловыми или башенными, погрузчиками, автомобильными кранами. На рисунке 2.4. представлена схема механизации погрузки и выгрузки глиняного кирпича автопогрузчиком с безблочной стрелой.

Ручная разгрузка на при объектных складах стеновых материалов привезенных на поддоне запрещена.

Рисунок 2.4 — Схема механизации погрузки и выгрузки глиняного кирпича автопогрузчиком с безблочной стрелой.

Таблица 2.2 -Типы поддонов

Рисунок 2.5 — Способы укладки кирпича на поддоне Рисунок 2.6 — Способы укладки кирпича на поддоне

3 Размещение груза на транспортном средстве

Одним из важнейших эксплуатационных свойств автомобиля является грузовместимость. В конкретных условиях эксплуатации грузоподъемность и геометрические параметры кузова ввиду различных форм, размеров и специфики укладки самого груза не всегда используются полностью. В связи с этим возникает необходимость оценить граничные условия использования параметров кузова при изменяющихся размерах кузова, для чего используется такое эксплуатационное качество как пороговая адаптация кузова, т. е. его способность реагировать в условиях эксплуатации на изменение объемных масс перевозимых грузов.

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. Результаты укладки оформлены в таблице 3.1, с помощью которой рассчитывается количество единиц вмещаемого в кузов (контейнер) груза. Вариант укладки контейнера в кузове представлен на рисунке 3.1.

Рисунок 3.1 — Вариант размещения контейнеров в кузове полуприцепа МАЗ — 9380

При перевозке контейнеров в качестве тарно-штучного груза для него возьмем мешки. На основании таблицы 3.1 строится зависимость коэффициента использования грузоподъемности контейнера от варианта укладки тарно-штучного груза по формуле:

г_к =, (3.1)

где m_i — количество единиц груза, уложенных по данному варианту укладки; m_бр — масса брутто контейнера, 1,25 т; m_т — вес тары, 0,25 т; q_г — вес единицы груза, 0,045 т.

В контейнер укладываем груз (мешки) размерами, мм: l=900; b=450; h=150. Масса одного мешка равна 0,045 тонн.

В таблице 3.1 представлены способы укладки груза в контейнер.

Таблица 3.1 — Способы укладки груза в контейнере

На рисунке 3.2 представлена зависимость использования грузоподъемности от варианта укладки груза в контейнере.

Рисунок 3.2- Зависимость коэффициента использования грузоподъемности контейнера от варианта укладки тарно-штучного груза

Из зависимости видно что при любом варианте укладки груза, идет перегрузка по этому контейнер загружаем не полностью. Вычисляем что для загрузки требуется всего 22 мешка отсюда высота загрузки получается 709 мм.

С учетом выражения (3.1) строится зависимость изменения коэффициента использования грузоподъемности автомобиля при перевозке груза в контейнере по формуле, результат представлен в таблице 3.1:

г =, (3.2)

где n_к — количество контейнеров, вмещаемых в кузов автомобиля; q_н — номинальная грузоподъемность автомобиля 14,7 т.

На рисунке 3.2 представлена зависимость использования грузоподъемности от варианта укладки груза.

На рисунке 3.3 представлена зависимость изменения коэффициента использования грузоподъемности автомобиля при перевозке груза в контейнере.

Рисунок 3.3 — Зависимость изменения коэффициента использования грузоподъемности автомобиля при перевозке груза в контейнере

Из этого делаем вывод что загружаем контейнер не полностью, общая масса перевозимого груза составляет 10 т. Тогда используемая грузоподъемность транспортного средства составляет: Y=0,68.

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

автомобиль груз двигатель транспортный

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

h_О @ 1,5 r_к, (4.1)

где h_О — ордината центра масс ТС в снаряженном состоянии, м; r_к — радиус качения колеса, r_к=0,46 м

Х_ОП =, (4.2)

где Х_ОП — абсцисса центра масс порожнего полуприцепа (ЦМПО), м; G_ОП2 — часть веса порожнего полуприцепа, приходящаяся на тележку, т; L_П — база полуприцепа, м; G_ОП — вес полуприцепа в снаряженном состоянии, т Х_П =, (4.3)

где Х_П — абсцисса центра масс груженого полуприцепа (ЦМП), м; G_г — вес груза, т Рисунок 4.1 — Расчетная схема полуприцепа МАЗ — 9380

G_П1 =, (4.4)

где G_П1 — часть веса груженого полуприцепа, приходящаяся на шкворень, т; G_П — вес груженого полуприцепа, т

G_П2 =, (4.5)

где G_П2 — часть веса груженого полуприцепа, приходящаяся на тележку, т.

Применительно к автопоезду Х_АП =, (4.6)

где Х_АП — абсцисса центра масс автопоезда, м; G_ОТ — собственный вес тягача, т; Х_ОТ — абсцисса центра масс тягача, м Рисунок 4.2 — Расчетная схема автопоезда МАЗ — 54 331+МАЗ — 9380

Х_ОТ =, (4.7)

где G_ОТ2 — часть собственного веса тягача, приходящаяся на тележку, т; L_Т — база тягача, L_т=3,3 т.

G_АП2 =, (4.8)

где G_АП2 — часть G_П1, приходящаяся на тележку тягача, т; C — смещение седла тягача относительно тележки, м.

G_АП1 = G_П1 — G_АП2, (4.9)

где G_АП1 — часть G_П1, приходящаяся на переднюю ось тягача, т.

Тогда вертикальная реакция дороги на переднюю ось тягача

R_Т1 = G_ОТ1 + G_АП1, (4.10)

где G_ОТ1 — часть собственного веса тягача, приходящаяся на переднюю ось тягача, т.

На заднюю ось тягача

R_Т2 = G_ОТ2 + G_АП2. (4.11)

Результаты расчетов для данного транспортного средства представлены в таблице 4.1.

Таблица 4.1 — Результаты расчетов

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 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. Результаты вычислений по формуле (5.1) представлены в таблице 5.1:

Таблица 5.1 — Результаты расчетов

С учетом выражения (рисунок 5.1) строится зависимость Р_В = ?(V).

Рисунок 5.1 — Функциональная зависимость Р_В = ¦(V)

Из рисунка 5.1 видно что при увеличении скорости движение возрастает сила сопротивления движению соответственно затрачивается большая часть мощности автомобиля, из этого следует что надо выбрать наиболее оптимальную скорость движения которая позволит эффективное маневрирование, безопасность движение и меньшее время доставки.

6 Расчет тяговой и динамической характеристик

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

d—= 1 +, (6.1)

где J_Д — момент инерции маховика и связанных с ним деталей двигателя и сцепления, J_д=0,25 кгм²; J_К — момент инерции колеса, J_к=1,578 кгм² [Боровский ст. 63, табл. 5.2]; i_ТР — передаточное число трансмиссии, i_тр=6,33; h_ТР — кпд трансмиссии, h_ТР=0,96.

Таблица 6.1 — Результаты расчета выражения (6.1)

Тяговая и динамическая характеристики рассчитываются с учетом данных внешней скоростной характеристики двигателя, эксплуатационных параметров ТС и дороги Тяговая характеристика Р_Т =, (6.2)

где

М_е = ¦(n_е); (6.3)

V =, (6.4)

где V — скорость, м/с.

С учетом выражения 6.1 строится зависимость? = ?(номер передачи).

Рисунок 6.1 — Функциональная зависимость d—=—¦(номер передачи) На основании выражений (6.2), (6.3) и (6.4) строится зависимость Р_Т = ¦(V) для каждой передачи (рисунок 6.2).

Динамическая характеристика Рисунок 6.2 — Функциональная зависимость Р_т = f(V)

Д =, (6.5)

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) (рисунок 6.3) строится кривая Р_СУ = ¦(V) (рисунок 6.4),

где Р_СУ =, (6.6)

где ¦ - коэффициент сопротивления качению,

¦ =, (6.7)

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

На основании выражений (6.2), (6.3) и (6.4) строится зависимость Р_Т = ¦(V) для каждой передачи (рисунок 6.2).

Рисунок 6.3 — Функциональная зависимость Д = ¦(V)

Для определения максимальной скорости транспортного средства на прямой передаче, необходимо найти точку пересечения графиков Д = ¦(V) и

Р_СУ = ¦(V) (см. рисунок 6.4).

Рисунок 6.4 — Функциональная зависимость Д = ¦(V) и Р_СУ = ¦(V)

Строим график зависимости коэффициента сопротивления качению f от скорости автомобиля V.

f

V (м/с)

Рисунок 6.5 — Зависимости коэффициента сопротивления качению от скорости автомобиля

Таблица 6.2 — Результаты расчетов выражений (6.2 — 6.7)

7 Расчет ускорения

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

J =. (7.1)

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

Рисунок 7.1 — Функциональная зависимость J= ¦(V)

Таблица 7.1 — Ускорение ТС

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 = (V_i+1 — V_i) (8.1)

Согласно формуле 8.1 рассчитаем значение ДV, м/с, для каждой точки (рисунок 8.1)

Тогда для каждого шага время разгона Дt_рi = _, (8.2)

где

j_ср = 0,5(j_i + j_i+1). (8.3)

Рассчитаем Дt_рi, с, согласно формулам 8.2 и 8.3

где

Откуда время разгона на конкретной передаче

t_рi =? Дt_рi. (8.4)

Согласно формуле 8.4 получаем В этом случае конечное значение t_р будет соответствовать времени разгона на конкретной передаче.

t_р1 = +? Дt_рi. (8.5)

Таким образом, по формуле 8.5 определяем Путь разгона рассчитывается при допущении неизменной скорости в каждом интервале ДV, равной среднему значению

V_ср = 0,5(V_i + V_i+1). (8.6)

С учетом формулы 8.6 рассчитываем V_ср

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

ДS_рi = V_ср Дt_рi. (8.7)

Рассчитаем согласно формуле 8.7 ДS_рi

Полученные значения преобразовываются в численный ряд для каждой передачи

S_рi =? ДS_рi. (8.8)

Найдем путь, который пройдет транспортное средство за время Дt_р1, с учетом формулы 8.8

При построении скоростной характеристики 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

J_з = 9,8 ?, (8.9)

снижение скорости ДV = J_з t_п. (8.10)

Определим, учитывая формулы 8.9 и 8.10, ДV, м/с ДV=

Средняя скорость за время t_п, с

V_{ср п} = (2V_н — ДV)/2. (8.11)

Тогда

S_п = V_{ср п} t_п. (8.12)

Опираясь на формулы 8.9−8.12, определяем величину S_п

Согласно проделанным расчетам величин для пути и времени на первой передаче, а также методу перехода с первой передачи на вторую, график строится дальше для остальных передач. Внешний вид скоростной характеристики автомобиля показан на рисунке 8.2.

Рисунок 8.2 — Скоростная характеристика автопоезда МАЗ — 54 331+МАЗ — 9380

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; j_н — замедление в режиме наката, приближенно j_н = 9,8 ¦,—???—¦ - коэффициент сопротивления качению, ¦ = 0,007 — 0,015; j — установившееся замедление,

j =, (9.3)

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

Таблица 9.1 — Коэффициенты эффективности торможения

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 S_о = ?(V_о) для значений коэффициента ?, равных 0,8; 0.6; 0.4. Эта зависимость показана на рисунке 9.1

Таблица 9.1 — Результат вычисления выражений (9.1 — 9.9)

Рисунок 9.1 — Скоростная характеристика тормозного режима движения На основании проведенных расчетов строится тормозная диаграмма для начальной скорости 40 км/ч (рисунок 9.2).

Где

V_о = 40 км/ч;

V_В = V₀ — 3.6j_н t₂; (9.10)

V_С = V_В — 1,8jt₃; (9.11)

V_Д = V_С — 3.6jt₄. (9.12)

Рисунок 9.2 — Тормозная диаграмма На основании графика делаем выводы. За время остановки автомобиль проходит некоторое расстояние, скорость уменьшается. Усилие на педаль тормоза нарастает, устанавливается, а затем происходит оттормаживание. Поэтому водитель заранее должен оценить ситуацию.

Тормозные свойства относятся к важнейшим из эксплуатационных свойств, определяющих активную безопасность автомобиля, которой понимается совокупность специальных конструктивных мероприятий, обеспечивающих снижение вероятности возникновения ДТП. Характер торможения зависит от скоростных и дорожных условий. Чем больше коэффициент сцепления шин с дорогой в продольном направлении, тем меньше путь, проходимый автомобилем с момента нажатия педали тормоза до полной остановки. Скорость автомобиля прямопропорционально влияет на величину тормозного пути. Чем она выше, тем больше необходимо пути для полной остановки ТС, тем выше вероятность возникновения ДТП. На характер торможения так же влияют оценочные показатели эффективности рабочей и запасных тормозных систем. Для достижения наилучшего торможения ТС, по крайней мере близкого к таковому, используют специальные устройства, например автоблокировочные системы (АБС), которые позволяют 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

V_cк =, (10.1)

где R — радиус дуги, м; ц_у — коэффициент поперечного сцепления, ц_у = (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

V_cк =. (10.3)

Таблица 10.1 — Результат вычисления выражений (10.1 — 10.3)

Учитывая выражения (10.1), (10.2) и (10.3) строится зависимость V_ск = ?®, которая представлена на рисунке 10.1 при различных радиусах дуги.

Рисунок 10. 1 — Функциональная зависимость V_ск = ?®: I — в =0; II — в =3 (к центру поворота);III — в =3 (от центра поворота)

Максимально допустимая скорость по опрокидыванию

V_опр =, (10.4)

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

При в = 0

V_опр =. (10.5)

При учете выражений (10.4) и (10.5) строится зависимость V_опр = ?®. Эта зависимость представлена на рисунке 10.2

Рисунок 10.2 — Функциональная зависимость V_опр= ?®:I — в =0; II — в=3

Для сравнения V_опр и V_ск строится график для одного из значений угла в (рисунок 10.3).

Рисунок 10.3 — Функциональная зависимость V_опр V_ск = f®

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

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

tgв_бук =, (10.6)

где, а — расстояние от центра масс груженого автомобиля до оси передних колес, а=4,271 м; L — база автомобиля, L=9,45 м; h_пр — высота сцепного устройства прицепа, h_пр=1,297 м; G_а — вес груженого автомобиля, G_а= 25,8 т;

G_пр — вес груженого прицепа, G_пр =15,8 т.

Таблица 10.2 — Результаты вычисления выражений (10.4 — 10.6)

При рассмотрении выражения (10.6) на его основании строится график зависимости в = f (ц) (рисунок 10.3).

Рисунок 10.4 — Функциональна 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 R_п (приведен в технической характеристике автомобиля).

Рисунок 10.5 — ГПД автопоезда МАЗ — 54 331+МАЗ — 9380

С_к — сдвиг центра заднего моста прицепа относительно центра заднего моста тягача; L_п — база прицепа; L_д — длина дышла прицепа; R_оп — радиус кривизны середины заднего моста прицепа Построение ГПД одиночного автомобиля (тягача) с управляемыми колесами передней оси (рисунок 10.5) 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.