Анализ эксплуатационных свойств автомобиля УАЗ-316300 "Патриот"

/

2

Курсовая работа

Анализ эксплуатационных свойств автомобиля УАЗ-316300 «Патриот»

Цель и задачи курсовой работы

Основной целью курсовой работы является формирование навыков анализа движения автотранспортного средства (на примере автомобиля УАЗ-316300 «Патриот») в конкретных дорожных условиях, необходимых при разборке рекомендаций по эффективной и безопасной эксплуатации автотранспортного средства.

В процессе выполнения курсовой работы решаются следующие задачи:

· Формирование массива исходных данных для АТС УАЗ-316300 «Патриот»;

· Рассчитать и проанализировать тягово-скоростные и тормозные свойства АТС УАЗ-316300 «Патриот», его устойчивость, маневренность и топливную экономичность;

· Разработать рекомендации по безопасной эксплуатации АТС УАЗ-316300 «Патриот» в заданных дорожных условиях.

Принятые условные обозначения

ma - масса груженого автотранспортного средства, кг;

m0 - масса порожнего автотранспортного средства, кг;

m01 - масса, приходящаяся на переднюю ось порожнего автотранспортного средства, кг;

m02 - масса, приходящаяся на заднюю ось порожнего автотранспортного средства, кг;

Rmin - минимальный радиус поворота по оси внешнего переднего колеса, м;

rк - статический радиус колеса, м;

Jк - момент инерции колеса, кг*м2;

Jтр - момент инерции вращающихся элементов трансмиссии, кг*м2;

Jд - момент инерции двигателя, подведенный к его выходному валу, кг*м2;

Ме - эффективный крутящий момент, Н*м;

nе - частота вращения вала ДВС, об/мин;

Nе - эффективная мощность, кВт;

i - количество цилиндров;

L - база автомобиля, м;

Вп - колея передних колес, мм;

Вз - колея задних колес, мм;

lк - длина кузова, мм;

bк - ширина кузова, мм;

hб - высота кузова, мм;

hП - погрузочная высота, мм;

zп - число посадочных мест;

д - коэффициент учета вращающихся масс;

Fа - лобовая площадь АТС, м2;

Rz - нормальные реакции дороги, действующие на АТС;

g - ускорение силы тяжести, м/с2;

D - динамический фактор;

t - время, с;

S - путь, м;

Qt, Qs - соответственно часовой, кг/ч, и путевой, л/100км, расход топлива;

Rz, Rx - соответственно нормальная и касательные реакции, Н;

ѓ - коэффициент сопротивления качению;

ц - коэффициент сцепления;

ш - коэффициент сопротивления дороги;

i - уклон;

Сх - коэффициент аэродинамического сопротивления;

uтр - передаточное число трансмиссии;

зтр - КПД трансмиссии;

V - скорость, м/с;

j - ускорение, м/с2;

АТС - автотранспортное средство;

ДВС - двигатель внутреннего сгорания;

КПД - коэффициент полезного действия;

1. Блок первичных исходных данных

1.1 Массив исходных данных

Параметры, характеризующие автомобиль представлены таблицей 1.1.1 и рисунками 1.1.1, 1.1.2, 1.1.3.

Техническая характеристика характеризующая автомобиль УАЗ-316300 «Патриот» представлена в таблице 1.1.1

Таблица 1.1.1 - Техническая характеристика автомобиля УАЗ-316300 «Патриот» [3,5] Характеристика УАЗ-316300 «Патриот»

Далее в таблице 1.1.2 представлена характеристика двигателя ЗМЗ-409.10, установленного на АТС УАЗ-316300 «Патриот».

Таблица 1.1.2 - Техническая характеристика двигателя ЗМЗ-409.10 Характеристика двигателя ЗМЗ-409.10

Далее представлен алгоритм расчета параметров, которые не указаны в технической характеристике автомобиля УАЗ-316300 «Патриот».

Момент инерции колеса

Jk=сk*rk5 (1.1.1)

где Jk - момент инерции колеса, кг*м2; сk=400 кг/м3; rk - радиус колеса, м.

Jk=400*0,3455=1,955

Момент инерции вращающихся элементов трансмиссии, приведенный к колесам:

Jтр=Jk*zk*kтр (1.1.2)

где Jтр - момент инерции вращающихся элементов трансмиссии, приведенный к колесам, кг*м2; Jk - момент инерции колеса, кг*м2; zk - число ведущих колес; kтр=0,35 корректирующий коэффициент [1, прил. 4].

Jтр=1,955*4*0,35=2,737

Момент инерции двигателя, приведенный к его выходному валу:

Jд=J0+((i*Vц)2*kд/) (1.1.3)

где Jд - момент инерции двигателя, приведенный к его выходному валу, кг*м2; J0=0,05, кг*м2 [1, прил. 4]; i - число цилиндров; Vц - рабочий объем одного цилиндра, м3; kд=50000, кг/м4, корректирующий коэффициент [1, прил. 4].

Jд=0,05+((4*0,000675)2*50000/)=0,232

Коэффициент учета вращающихся масс д рассчитывается для каждой передачи коробки по формуле:

д=1+((Jд*uтр2*зтр+Jтр+Jк*zk)/mа*rk2) (1.1.4)

где д - коэффициент учета вращающихся масс; Jд - момент инерции двигателя, приведенный к его выходному валу, кг*м2; uтр - передаточное число трансмиссии; зтр - КПД трансмиссии; Jтр - момент инерции вращающихся элементов трансмиссии, приведенный к колесам, кг*м2; Jk - момент инерции колеса, кг*м2; zk - число ведущих колес; mа - масса груженого АТС, кг; rk - радиус колеса, м.

Для того что бы произвести расчет коэффициента учета вращающихся масс необходимо найти передаточные числа трансмиссии и КПД трансмиссии на всех передачах.

Передаточные числа трансмиссии рассчитываются по следующей формуле:

uтр= uгп*uкп*uрк (1.1.5)

где uгп - передаточное число главной передачи; uкп - передаточное число коробки передач на данной передачи; uрк - передаточное число раздаточной коробки.

Для первой передачи передаточное число трансмиссии равно:

uтр1=4,625*4,155*1=19,2

Для второй передачи передаточное число трансмиссии равно:

uтр2=4,625*2,265*1=10,48

Для третьей передачи передаточное число трансмиссии равно:

uтр3=4,625*1, 428*1=6,6

Для четвертой передачи передаточное число трансмиссии равно:

uтр4=4,625*1*1=4,625

Для пятой передачи передаточное число трансмиссии равно:

uтр5=4,625*0,88*1=4,07

КПД трансмиссии для передач коробки передач рассчитывается по формуле:

зтр=згп*зкп*зрк (1.1.6)

где згп - КПД главной передачи; зкп - КПД коробки передач; зрк - КПД раздаточной коробки.

Для первой передачи КПД трансмиссии равно:

зтр1=0,96*0,94*0,99=0,89

Для второй передачи КПД трансмиссии равно:

зтр2=0,96*0,94*0,99=0,89

Для третьей передачи КПД трансмиссии равно:

зтр3=0,96*0,94*0,99=0,89

Для четвертой передачи КПД трансмиссии равно:

зтр4=0,96*0,99*0,99=0,94

Для пятой передачи КПД трансмиссии равно:

зтр3=0,96*0,94*0,99=0,89

Теперь произведем расчет коэффициента учета вращающихся масс для каждой передачи:

Коэффициент учета вращающихся масс на первой передаче равен:

д=1+((0,232*19,22*0,89+2,737+1,955*4)/2650*0,3452)=1+((0,232*368,6*0,89++2,737+7,82)/2650*0,119)=1+((76,1+2,737+7,82)/315,35)=1+(86,657/315,35)=1+0,27=1,27

Коэффициент учета вращающихся масс на второй передаче равен:

д=1+((0,232*10,482*0,89 + 2,737 + 1,955 *4)/2650*0,3452)=1+((0,232*109,83 х х0,89+2,737+7,82)/2650*0,119)=1+((22,68+2,737+7,82)/315,35)=1+(33,237/315,35)==1+0,105=1,105

Коэффициент учета вращающихся масс на третьей передаче равен:

д=1+((0,232*6,62*0,89+2,737+1,955*4)/2650*0,3452)=1+((0,232*43,56*0,89+2,737+7,82)/2650*0,119)=1+((8,99+2,737+7,82)/315,35)=1+(19,547/315,35)=1+0,06=1,06

Коэффициент учета вращающихся масс на четвертой передаче равен:

д=1+((0,232*4,6252*0,94+2,737+1,955*4)/2650*0,3452)=1+((0,232*21,4*0,94+2,737+7,82)/2650*0,119)=1+((4,66+2,737+7,82)/315,35)=1+(15,217/315,35)=1+0,048=1,048

Коэффициент учета вращающихся масс на пятой передаче равен:

д=1+((0,232*4,072*0,89+2,737+1,955*4)/2650*0,3452)=1+((0,232*16,56*0,89+2,737+7,82)/2650*0,119)=1+((3,419+2,737+7,82)/315,35)=1+(13,976/315,35)=1+0,044=1,044

Далее на странице 12 представлен график внешней скоростной характеристики двигателя ЗМЗ-409.10 взятой из источника [5].

Показатели скоростной характеристики представлены в таблице 1.1.2.

Рисунок 1.1.4 - График внешней скоростной характеристики двигателя ЗМЗ-409.10

Далее представляем характеристику полезной нагрузки. Для пассажирского автомобиля определяем массу одного человека из условия полного использования грузоподъемности:

mч=(ma-m0-mг)/Zч (1.1.6)

где mч - масса одного пассажира, кг; mа - масса груженого АТС, кг; m0 - масса порожнего АТС, кг; mг - масса груза, кг; Zч - число пассажиров.

Для автомобиля УАЗ-316300 «Патриот» грузоподъемностью 600 кг с грузом в багажнике массой 225 килограмм, масса одного пассажира будет равна:

mч=(2650-2050-225)/5=75

Ниже в таблице 1.1.3 представлена характеристика полезной нагрузки автомобиля УАЗ-316300 «Патриот»:

Таблица 1.1.3 - Характеристика полезной нагрузки

1.2 Блок производных исходных данных

Блок производных исходных данных формируется на базе первичных данных путем расчетов и соответствующих графических построений.

Определим координаты центра масс порожнего автомобиля следующим образом.

Ординату h0 принимаем равной:

h0=1,5*rk (1.2.1)

где h0 - ордината центра масс порожнего автомобиля, м; rk - радиус колеса АТС, м.

h0=1,5*0,345=0,5175

Абсцисса порожнего автомобиля x0 определяем из уравнения моментов, составленного относительно центра О (рисунок 1.2.1):

(m02*L-m0*x0)*g=0 (1.2.2)

где m02 - масса, приходящаяся на заднюю ось порожнего автотранспортного средства, кг; L - база АТС, мм; m0 - масса порожнего АТС, кг; x0 - абсцисса порожнего автомобиля, мм; g - ускорение силы тяжести,м/с2.

(940*2760-2050*x0)*9,8=0,

(2594400-2050*x0)*9,8=0,

x0=(2594400*9,8)/(2050*9,8)=1265,56.

Определим координаты центра масс груженого автомобиля.

Сначала определим допустимую массу одного пассажира:

m1п=mп/Zп (1.2.3)

где m1п - допустимая масса одного пассажира, кг; mп - общая масса пассажиров, кг; Zп - число посадочных мест.

m1п=375/5=75

Затем определяем массу людей, размещенных на каждом i-м ряду сидений:

mпi=m1п*Zпi (1.2.4)

где mпi - масса людей, размещенных на i-м ряду сидений, кг; m1п - допустимая масса одного пассажира, кг; Zпi - число посадочных мест на i-м ряду.

Масса пассажиров, размещенных на первом ряду (число посадочных мест равно двум):

mп1=75*2=150

Масса пассажиров, размещенных на втором ряду (число посадочных мест равно трем):

mп1=75*3=225

Далее определяем абсциссу груженого автомобиля xа из уравнения моментов, составленных относительно центра О (рисунок 1.2.1):

(m0*x0+mп1*x1+mп2*x2+mг*хг-ma*xa)*g=0 (1.2.5)

где m0 - масса порожнего АТС, кг; x0 - абсцисса порожнего автомобиля, мм; mп1 - масса пассажиров на первом ряду, кг; x1 - абсцисса центра масс пассажиров, расположенных на первом ряду, мм; mп2 - масса пассажиров на втором ряду, кг; x2 - абсцисса центра масс пассажиров, расположенных на втором ряду, мм; mг - масса груза, кг; хг - абсцисса груза, мм; ma - масса груженого АТС, кг; xa - абсцисса груженого АТС, мм; g - ускорение силы тяжести,м/с2.

(2050*1265,56+150*1144+225*2076,8+225*3115,2-2650*xa)*9,8=0,

(2594398+171600+467280+700920-2650*xa)*9,8=0,

xa=3934198/2650=1484,6

Определяем ординату hа груженого автомобиля из уравнения моментов, составленного относительно центра О (рисунок 1.2.1):

(m0*h0+mп1*h1+mп2*h2+mг*hг-ma*ha)*g=0 (1.2.6)

где m0 - масса порожнего АТС, кг; h0 - ордината порожнего автомобиля, мм; mп1 - масса пассажиров на первом ряду, кг; h1 - ордината центра масс пассажиров, расположенных на первом ряду, мм; mп2 - масса пассажиров на втором ряду, кг; h2 - ордината центра масс пассажиров, расположенных на втором ряду, мм; mг - масса груза, кг; hг - ордината груза, мм; ma - масса груженого АТС, кг; ha - ордината груженого АТС, мм; g - ускорение силы тяжести,м/с2.

(2050*517,5+150*809,6+225*844,8+225*968-2650*ha)*9,8=0,

(1060875+121440+190080+217800-2650*xa)*9,8=0,

xa=1590195/2650=600

Далее определим нормальные реакции дороги, действующие на АТС УАЗ-316300 «Патриот».

Реакции, действующие на порожний автомобиль УАЗ-316300 «Патриот» равны:

на переднюю ось:

Rz1=m01*g (1.2.7)

где Rz1 - нормальные реакции, действующие на переднюю ось порожнего автомобиля, Н; m01 - масса приходящаяся на переднюю ось порожнего автомобиля, кг; g - ускорение силы тяжести,м/с2.

Rz1=1110*9,8=10878

на заднюю ось:

Rz2=m02*g (1.2.8)

где Rz2 - нормальные реакции, действующие на заднюю ось порожнего автомобиля, Н; m02 - масса приходящаяся на заднюю ось порожнего автомобиля, кг; g - ускорение силы тяжести,м/с2.

Rz2=940*9,8=9212

Определим нормальные реакции дороги, действующие на груженый автомобиль.

на переднюю ось:

Rz1=mа1*g (1.2.9)

где Rz1 - нормальные реакции, действующие на переднюю ось груженого автомобиля, Н; mа1 - масса приходящаяся на переднюю ось груженого автомобиля, кг; g - ускорение силы тяжести,м/с2.

Rz1=1217*9,8=11926,6

на заднюю ось:

Rz2=mа2*g (1.2.10)

где Rz2 - нормальные реакции, действующие на заднюю ось груженого автомобиля, Н; mа2 - масса приходящаяся на заднюю ось груженого автомобиля, кг; g - ускорение силы тяжести,м/с2.

Rz2=1433*9,8=14043,4

Реакции, действующие на полноприводный груженый автомобиль равны:

Rz=mа*g (1.2.11)

где где Rz - нормальные реакции, действующие на груженый автомобиль, Н; mа - масса груженого автомобиля, кг; g - ускорение силы тяжести,м/с2.

Rz=2650*9,8=25970

Следующим шагом определим лобовую площадь автотранспортного средства УАЗ-316300 «Патриот».

Под лобовой понимают площадь (Fa) наибольшего вертикального поперечного сечения АТС, т.е. контура его фронтальной проекции, который рассчитывается с помощью графического построения или при помощи компьютерной программы

Лобовую площадь АТС рассчитываю с помощью программы Компас V8 3D F=2,76 м2

Полученные результаты занесу в таблицу 1.2.1

Таблица 1.2.1 - Блок производных исходных данных

2. Тягово-скоростные свойства АТС УАЗ-316300 «Патриот»

2.1 Дополнительный массив исходных данных

Для расчета тягово-скоростных характеристик АТС необходимо сформировать массив данных, дополняющий исходный применительно к данному разделу.

Таблица 2.1 - Дополнительный массив исходных данных

2.2 Расчет и анализ тяговой и динамической характеристик, графика ускорений

Скорость подвижного состава:

Va=(2*р*rk*ne)/(uтр*60) (2.2.1)

где Va - скорость подвижного состава, м/с; р=3,14; rk - статический радиус колеса, м; ne - частота вращения коленчатого вала ДВС, об/мин; uтр - передаточное число трансмиссии.

Va=(2*3,14*0,345*1000)/(19,2*60)=1,8807

Для построения графиков необходимо перевести скорость к размерности км/ч, для этого умножим скорость, полученную в формуле 2.2.1 на 3,6:

Va=1,8807*3,6=6,7706

Сила тяги ведущих колес:

Рт=Ме*uтр*зтр/rk (2.2.2)

где Рт - сила тяги ведущих колес, Н; Ме - эффективный крутящий момент, Н*м; uтр - передаточное число трансмиссии; зтр - КПД трансмиссии; rk - статический радиус колеса, м.

Рт=171*19,2*0,89/0,345=8469,7

Сила сопротивления воздуха:

РВ=Сх*с*Fа*Vа2/2 (2.2.3)

где РВ - сила сопротивления воздуха, Н; Сх - коэффициент аэродинамического сопротивления; с - плотность воздуха (при температуре воздуха tв=20°), кг/м3; Fа - лобовая площадь АТС, м2; Vа - скорость АТС, м/с.

РВ=0,62*1,205*2,75787*1,88072/2=3,644

Коэффициент сопротивления качению:

ѓ=ѓо*(1+(Vа2/1500)) (2.2.4)

где ѓ - коэффициент сопротивления качению; ѓо - коэффициент сопротивления качению в заданных условиях; Vа - скорость АТС, м/с.

ѓ=0,035*(1+(1,88072/1500))=0,0351

Коэффициент сопротивления дороги на подъемах с заданным i=0,08:

ш=ѓ+i (2.2.5)

где ш - коэффициент сопротивления дороги на подъемах с заданным i=0,08; ѓ - коэффициент сопротивления качению; i - продольный уклон дороги.

ш=0,0351+0,08=0,1151

Сила сопротивления движению АТС на горизонтальном участке дороги:

Рс=РВ+ma*g*ѓ (2.2.6)

где Рс - сила сопротивления движению АТС на горизонтальном участке дороги, Н; РВ - сила сопротивления воздуха, Н; ma - масса груженого АТС, кг; g - ускорение силы тяжести,м/с2; ѓ - коэффициент сопротивления качению.

Рс=3,644+2650*9,8*0,0351=914,74

Сила сопротивления движению АТС на подъеме с заданным уклоном i=0,08:

Рсп=РВ+ma*g*ш (2.2.7)

где Рсп - сила сопротивления движению АТС на подъеме с заданным уклоном i=0,08, Н; РВ - сила сопротивления воздуха, Н; ma - масса груженого АТС, кг; g - ускорение силы тяжести,м/с2; ш - коэффициент сопротивления дороги на подъемах с заданным i=0,08.

Рсп=3,644+2650*9,8*0,1151=2992,3

Динамический фактор:

D=(Рт-РВ)/ma*g (2.2.8)

где D - динамический фактор; Рт - сила тяги ведущих колес, Н; РВ - сила сопротивления воздуха, Н; ma - масса груженого АТС, кг; g - ускорение силы тяжести,м/с2.

D=(8469,7-3,644)/2650*9,8=0,1757

Ускорение:

j=(D-ѓ)*g/д (2.2.9)

где j - ускорение, м/с2; D - динамический фактор; ѓ - коэффициент сопротивления качению; g - ускорение силы тяжести,м/с2; д - коэффициент учета вращающихся масс.

j=(0,1757-0,0351)*9,8/1,27=1,2461

Динамический фактор по сцеплению (ц=0,1):

Dц=ц-(РВ/ma*g) (2.2.10)

где Dц - динамический фактор по сцеплению; ц - коэффициент сцепления; РВ - сила сопротивления воздуха, Н; ma - масса груженого АТС, кг; g - ускорение силы тяжести,м/с2.

Dц=0,1-(3,644/2650*9,8)=0,0999

Динамический фактор по сцеплению (ц=0,9):

Dц=ц-(РВ/ma*g) (2.2.11)

где Dц - динамический фактор по сцеплению; ц - коэффициент сцепления; РВ - сила сопротивления воздуха, Н; ma - масса груженого АТС, кг; g - ускорение силы тяжести,м/с2.

Dц=0,9-(3,644/2650*9,8)=0,89986

Далее в таблице 2.2.1 представлены результаты расчета каждого параметра в заданных дорожных условиях (ѓо=0,035; ц=0,5; i=0,08).

Таблица 2.2.1 - Результаты расчета тяговой и динамической характеристик, графика ускорений автомобиля УАЗ-316300 «Патриот»

Далее представим графические зависимости тяговой характеристики, динамического фактора и график ускорений по выше полученным данным в таблице 2.2.1.

Рисунок 2.2.1 - График тяговой характеристики автомобиля УАЗ-316300 «Патриот»: кривые 1…5 - сила тяги соответственно на 1…5 передачах; кривые 6,7 - сила сопротивления движению соответственно на горизонтальном участке и заданном подъеме

Рисунок 2.2.2 - График динамической характеристики автомобиля УАЗ-316300 «Патриот»: кривые 1…5 - динамический фактор по крутящему моменту соответственно на 1…5 передачах; кривые 6…8 - динамический фактор по сцеплению соответственно для максимального ц=0,9, заданного ц=0,5 и минимального ц=0,1; кривые 9,10 - коэффициенты сопротивления соответственно качению ѓ и дороги ш

Рисунок 2.2.3 - График ускорений автомобиля УАЗ-316300 «Патриот»: кривые 1…5 - ускорение при разгоне на горизонтальном участке дороги соответственно на 1…5 передачах

Результаты анализа тяговой, динамической характеристик и графика ускорений автомобиля УАЗ-316300 «Патриот»

Из тяговой характеристики (рисунок 2.2.1) следует, что в заданных дорожных условиях автомобиль УАЗ-316300 «Патриот» может эксплуатироваться на передачах коробки передач с первой по четвертую, при этом максимальная скорость на горизонтальном участке дороги равна 123,8 км/ч;

Максимальная свободная сила тяги на горизонте и подъеме при i=0,08 соответственно равна 10390,5 Н и 8312,9 Н;

В заданных дорожных условиях автомобиль УАЗ-316300 «Патриот» может буксировать на первой передаче прицеп массой 30293 кг:

Определим массу прицепа из условия равновесия:

Rz*ѓ=Рт-Рс (2.2.12)

m*g*ѓ=Рт-Рс

m*9,8*0,035=11392-1001,5

m*0,343=10390,5

m=10390,5/0,343=30293

Из динамической характеристики (рисунок 2.2.2) следует, что заданный подъем автомобиль УАЗ-316300 «Патриот» может преодолеть на первой, второй и третьей передачах. При этом максимальное значение угла подъема составляет 24,2 град. при ц=0,9. Движение по гололеду (ц=0,1) характеризуется существенным снижением тягово-скоростных свойств автомобиля УАЗ-316300 «Патриот» и угол преодолеваемого подъема снижается до 4,1 град.

Из графика ускорений (рисунок 2.2.3) автомобиля УАЗ-316300 «Патриот» следует, что кривые 1,2,3 не пересекаются между собой, поэтому для обеспечения плавного разгона необходимо переключаться на каждую последующую передачу после разгона на предыдущей до максимальной скорости.

Ниже в таблице 2.2.2 представлены более подробно результаты анализа динамической характеристики автомобиля УАЗ-316300 «Патриот».

Таблица 2.2.2 - Результаты анализа динамической характеристики и графика ускорений автомобиля УАЗ-316300 «Патриот»

2.3 Расчет и анализ скоростных характеристик автомобиля УАЗ-316300 «Патриот»

В данном подразделе произведем расчет скоростных характеристик «Разгон АТС» и «Выбег АТС»

Для начала произведем расчет скоростной характеристики «Выбег АТС», для этого ниже приведем пример расчета всех показателей на первой передачи, на первом уровне скорости.

Расчет производится в следующем порядке:

Определим среднюю скорость в интервале ?Va=(Vai+Va(i+1)), которая равна:

Vсрi=0,5*( Vai+Va(i+1)) (2.3.1)

где Vсрi - средняя скорость в интервале ?Va=(Vai+Va(i+1)), м/с; Vai - начальная скорость интервала, м/с; Va(i+1) - конечная скорость интервала, м/с.

Vср1=0,5*(1,8807+2,8211)=2,3509

Определим значение среднего ускорения в интервале ?Va:

Jсрi=0,5*( Ji+J(i+1)) (2.3.2)

где Jсрi - значение среднего ускорения в интервале ?Va, м/с2; Ji - начальное значение ускорения в интервале, м/с2; J(i+1) - конечное значение ускорения в интервале, м/с2.

Jср1= 0,5*(2,2425+2,6667)=2,4546

Определим время разгона автомобиля УАЗ-316300 «Патриот» в интервале ?Va:

?tpi=?Va / Jсрi (2.3.3)

где ?tpi - время разгона автомобиля УАЗ-316300 «Патриот» в интервале ?Va, с; ?Va - средняя скорость в интервале, м/с; Jсрi - значение среднего ускорения в интервале ?Va, м/с2.

?tp1=0,94/2,4546=0,383

Для удобства использования значений времени разгона при построении графиков целесообразно интервальный вид записи этого параметра представить в числовой ряд с последующим нарастающим итогом:

tp1=?tpi (2.3.4)

tp1=0,383

Путь разгона автомобиля УАЗ-316300 «Патриот» рассчитаем при допущении неизменной скорости в каждом интервале ?Va:

?Spi=Vсрi*?tpi (2.3.5)

где ?Spi - путь разгона автомобиля УАЗ-316300 «Патриот», м; Vсрi - средняя скорость в интервале, м/с; ?tpi - время разгона автомобиля УАЗ-316300 «Патриот» в интервале ?Va, с.

?Sp1=2,3509*0,383=0,9003

Полученные значения ?Spi преобразовываем в числовой ряд:

Spi=У ?Spi (2.3.6)

Spi=0,9003

Далее представим результаты расчета скоростной характеристики автомобиля УАЗ-316300 «Патриот» в таблице 2.3.1.

Таблица 2.3.1 - Результаты расчета скоростной характеристики «Разгон АТС»

Далее представим промежуточные графики скоростной характеристики «Разгон АТС».

Рисунок 2.3.2 - Промежуточный график скоростной характеристики АТС УАЗ-316300 «Патриот»; кривые 1…4 - зависимость скорости от пути разгона на горизонтальном участке дороги соответственно на 1…4 передачах

Таблица 2.3.2 - Характеристика процесса переключения передач

Далее произведем расчет скоростной характеристики «Выбег АТС с начальной скорости 50 км/ч (13,9 м/с) до полной остановки автотранспортного средства. При этом шаг варьирования скорости равен:

?Va=Vа.н/8 (2.3.7)

где ?Va - шаг варьирования скорости, м/с; Vа.н - начальная скорость, м/с.

?Va=13,9/8=1,74

Для начала представим алгоритм расчета каждого показателя первого столбца из таблицы 2.3.3.

Рассчитаем коэффициент учета вращающихся масс:

д=1+((zк*Jкi)/ma*rk2) (2.3.8)

где д - коэффициент учета вращающихся масс; zк - число вращающихся колес АТС; Jk - момент инерции колеса, кг*м2; mа - масса груженого АТС, кг; rk - радиус колеса, м.

д=1+((4*1,955)/2650*0,3452)=1,02

Рассчитаем следующий показатель - текущий уровень скорости. Для первого уровня скорость будет равна начальной, то есть равна 13,9 м/с.

Рассчитаем силу сопротивления воздуха для данного уровня скорости:

РВ=Сх*с*Fа*Vа2/2 (2.3.9)

где РВ - сила сопротивления воздуха, Н; Сх - коэффициент аэродинамического сопротивления; с - плотность воздуха (при температуре воздуха tв=20°), кг/м3; Fа - лобовая площадь АТС, м2;

Vа - скорость АТС, м/с.

РВ=0,62*1,205*2,75787*13,92/2=199,1

Далее рассчитаем замедление АТС УАЗ-316300 «Патриот» для данного уровня скорости, с учетом отсоединенного от ведущих колес двигателя:

JB=(ma*g*?+PB)/(ma*д) (2.3.10)

где JB - замедление АТС УАЗ-316300 «Патриот» для данного уровня скорости, м/с2; ma - масса груженого АТС, кг; g - ускорение силы тяжести,м/с2; РВ - сила сопротивления воздуха, Н; ѓ - коэффициент сопротивления качению;

д - коэффициент учета вращающихся масс.

JB=(2650*9,8*0,035+199,1)/(2650*1,02)=0,41

Время и путь выбега рассчитаем аналогично времени и пути разгона, в частности:

Сначала определим среднюю скорость в интервале ?Va=(Vai+Va(i+1)), которая равна:

Vсрi=0,5*( Vai+Va(i+1)) (2.3.11)

где Vсрi - средняя скорость в интервале ?Va=(Vai+Va(i+1)), м/с; Vai - начальная скорость интервала, м/с; Va(i+1) - конечная скорость интервала, м/с.

VсрВ=0,5*(13,9+12,16)=13,03

Определим значение среднего замедления в интервале ?Va:

JсрВ=0,5*( Ji+J(i+1)) (2.3.12)

где Jсрi - значение среднего замедления в интервале ?Va, м/с2; Ji - начальное значение замедления в интервале, м/с2; J(i+1) - конечное значение замедления в интервале, м/с2.

Jср1= 0,5*(0,41+0,39)=0,4

Определим время замедления автомобиля УАЗ-316300 «Патриот» в интервале ?Va:

?tpi=?Va / Jсрi (2.3.13)

где ?tpi - время замедления автомобиля УАЗ-316300 «Патриот» в интервале ?Va, с; ?Va - средняя скорость в интервале, м/с; Jсрi - значение среднего замедления в интервале ?Va, м/с2.

?tp1=1,74/0,4=4,35

Для удобства использования значений времени замедления при построении графиков целесообразно интервальный вид записи этого параметра представить в числовой ряд с последующим нарастающим итогом:

tp1=?tpi (2.3.14)

tp1=4,35

Путь замедления автомобиля УАЗ-316300 «Патриот» рассчитаем при допущении неизменной скорости в каждом интервале ?Va:

?Spi=Vсрi*?tpi (2.3.15)

где ?Spi - путь замедления автомобиля УАЗ-316300 «Патриот», м; Vсрi - средняя скорость в интервале, м/с; ?tpi - время замедления автомобиля УАЗ-316300 «Патриот» в интервале ?Va, с.

?Sp1=13,03*4,35=56,68

Полученные значения ?Spi преобразовываем в числовой ряд:

Spi=У ?Spi (2.3.16)

Spi=56,68

Представим далее численные значения скоростной характеристики «Выбег АТС» в таблице 2.3.3 и графической зависимостью на рисунке 2.3.3.

Таблица 2.3.3 - Результаты расчета скоростной характеристики «Выбег АТС»

Результаты анализа скоростных характеристик автомобиля УАЗ-316300 «Патриот» представляем значениями показателей разгона и выбега в таблице 2.3.4

Таблица 2.3.4 - Результаты анализа скоростных характеристик автомобиля УАЗ-316300 «Патриот»

3. Топливная экономичность АТС УАЗ-316300 «Патриот»

В данном разделе будет оцениваться топливная экономичность АТС УАЗ-316300 «Патриот» посредством топливной характеристики установившегося движения.

Для этого необходимо решить следующие задачи:

1. Сформировать дополнительный массив исходных данных;

2. Определить номер передачи, обеспечивающей движение с максимальной скоростью в заданных дорожных условиях:

2.1 при ѓ0=0,035 и i=0,08 рассчитать зависимость путевого расхода топлива для выявленного диапазона скоростей и построить график Qs=f(Va);

2.2 при ѓ0=0,035 и i=0 рассчитать зависимость путевого расхода топлива для выявленного диапазона скоростей и построить график Qs=f(Va);

2.3 при ѓ0=0,014 и i=0 рассчитать зависимость путевого расхода топлива для выявленного диапазона скоростей и построить график Qs=f(Va);

2.4 при ѓ0=0,014 и i=0 и движении на низшей передаче рассчитать зависимость путевого расхода топлива для выявленного диапазона скоростей и построить график Qs=f(Va)

3. Проанализировать результаты и разработать рекомендации по экономичной эксплуатации АТС.

3.1 Расчет и анализ топливной характеристики

В данном подразделе будут решаться такие задачи как формирование дополнительного массива исходных данных и расчет топливной характеристики.

По условию движения №1 (таблица 3.1), т. е. при заданном значении коэффициента сопротивления качению ѓ0=0,035 и уклона i=0,08 по рисунку 2.2.2 и таблице 2.2.1 можно констатировать, что АТС УАЗ-316300 «Патриот» в заданных условиях может двигаться с максимальной скоростью на передаче №4, при этом возможный диапазон скорости равен (5,5214 - 24,846);

По условию движения №2 (таблица 3.1), т. е. при заданном значении коэффициента сопротивления качению ѓ0=0,035 и при отсутствиимуклона i=0 по рисунку 2.2.2 и таблице 2.2.1 можно констатировать, что АТС УАЗ-316300 «Патриот» в заданных условиях может двигаться с максимальной скоростью на передаче №3, при этом возможный диапазон скорости равен (3,8671 - 35,402);

Для того что бы определить номер передачи и диапазон скорости по условию движения №3 (таблица 3.1) необходимо предварительно рассчитать для динамической характеристики кривую ѓ при ѓ0=0,014.

Приведем пример расчета данных для кривой ѓ, при этом необходимые для расчета уровни скорости будем брать из таблицы 2.2.1:

ѓ=ѓо*(1+(Vа2/1500)) (3.1)

где ѓ - коэффициент сопротивления качению; ѓо - коэффициент сопротивления качению в заданных условиях; Vа - скорость АТС, м/с.

ѓ1=0,014*(1+(8,96032/1500))=0,015

ѓ2=0,014*(1+(13,442/1500))=0,016

ѓ3=0,014*(1+(17,9212/1500))=0,017

ѓ4=0,014*(1+(22,4012/1500))=0,019

ѓ5=0,014*(1+(26,8812/1500))=0,021

ѓ6=0,014*(1+(31,3612/1500))=0,023

ѓ7=0,014*(1+(35,8412/1500))=0,026

ѓ8=0,014*(1+(40,3212/1500))=0,029

Для того чтобы определить передачу и скорость движения по условию №3 необходим график динамической характеристики.

Далее представим массив исходных данных необходимый для расчета топливной характеристики.

Таблица 3.1 - Массив исходных данных к расчету топливной характеристики

Представим численные примеры расчетов параметров и результаты расчетов путевого расхода топлива для различных условий движения.

Для условия движения номер 1 (таблица 3.1):

Сначала найдем относительную частоту вращения:

nei/ne max (3.2)

где nei - уровень частоты вращения коленчатого вала, об/мин; ne max - максимальная частота вращения коленчатого вала, об/мин.

1500/4500=0,33

Найдем максимальный часовой расход топлива:

Q1=0,0012*gmin*Ne max*(1-(1-nei/ne max)1,6) (3.3)

где Q1 - максимальный часовой расход топлива, кг/ч; gmin - минимальный удельный расход топлива, г/кВт*ч; Ne max - максимальная мощность, кВт; nei/ne max - относительная частота вращения.

Q1=0,0012*265*105*(1-(1-0,33)1,6)=15,94

Уровень скорости автомобиля, силу тяги и силу сопротивления подъему берем из 2 раздела (таблица 2.2.1) на необходимой нам передаче:

Va=8,2821 м/с;

Va=29,816 км/ч;

Рт=3374,3 Н;

Рсп=3098,8 Н.

Определяем фактический часовой расход топлива:

Qt=Q1*(0,8*(Рс/Рт)1,8+0,25) (3.4)

где Qt - фактический часовой расход топлива, кг/ч; Q1 - максимальный часовой расход топлива, кг/ч; Рт - сила тяги, Н; Рсп - сила сопротивления подъему, Н.

Qt=15,94*(0,8*(3098,8/3374,3)1,8+0,25)=14,92

Рассчитаем путевой расход топлива для данного условия движения (ѓ0=0,035; i=0,08):

Qs1=(27,8*Qt)/(Va*с) (3.5)

где Qs1 - путевой расход топлива, л/100км; Qt - фактический часовой расход топлива, кг/ч; Va - скорость АТС, м/с; с - плотность топлива (таблица 3.1), кг/л.

Qs1=(27,8*14,92)/(8,2821*0,727)=68,89

Представим далее в таблице 3.2 результаты вычисления данных по условию движения №1:

Таблица 3.2 - Результаты расчета топливной характеристики

Для условия движения номер 2 (таблица 3.1):

Сначала найдем относительную частоту вращения:

nei/ne max (3.6)

где nei - уровень частоты вращения коленчатого вала, об/мин; ne max - максимальная частота вращения коленчатого вала, об/мин.

1000/4500=0,22

автомобиль патриот чертеж характеристика

Найдем максимальный часовой расход топлива:

Q1=0,0012*gmin*Ne max*(1-(1-nei/ne max)1,6) (3.7)

где Q1 - максимальный часовой расход топлива, кг/ч; gmin - минимальный удельный расход топлива, г/кВт*ч; Ne max - максимальная мощность, кВт; nei/ne max - относительная частота вращения.

Q1=0,0012*265*105*(1-(1-0,22)1,6)=11,06

Уровень скорости автомобиля, силу тяги и силу сопротивления качению берем из 2 раздела (таблица 2.2.1) на необходимой нам передаче:

Va=7,8671 м/с;

Va=28,322 км/ч;

Рт=2138,5 Н;

Рс=1010,2 Н.

Определяем фактический часовой расход топлива:

Qt=Q1*(0,8*(Рс/Рт)1,8+0,25) (3.8)

где Qt - фактический часовой расход топлива, кг/ч; Q1 - максимальный часовой расход топлива, кг/ч; Рт - сила тяги, Н; Рсп - сила сопротивления качению, Н.

Qt=11,06*(0,8*(1010,2/2138,5)1,8+0,25)=5,06

Рассчитаем путевой расход топлива для данного условия движения (ѓ0=0,035; i=0):

Qs1=(27,8*Qt)/(Va*с) (3.9)

где Qs1 - путевой расход топлива, л/100км; Qt - фактический часовой расход топлива, кг/ч; Va - скорость АТС, м/с; с - плотность топлива (таблица 3.1), кг/л.

Qs1=(27,8*5,06)/(7,8671*0,727)=24,58

Так же представим в таблице 3.2 результаты вычисления данных по условию движения №2:

Для условия движения номер 3 (таблица 3.1):

Сначала найдем относительную частоту вращения:

nei/ne max (3.10)

где nei - уровень частоты вращения коленчатого вала, об/мин; ne max - максимальная частота вращения коленчатого вала, об/мин.

1000/4500=0,22

Найдем максимальный часовой расход топлива:

Q1=0,0012*gmin*Ne max*(1-(1-nei/ne max)1,6) (3.11)

где Q1 - максимальный часовой расход топлива, кг/ч; gmin - минимальный удельный расход топлива, г/кВт*ч; Ne max - максимальная мощность, кВт; nei/ne max - относительная частота вращения.

Q1=0,0012*265*105*(1-(1-0,22)1,6)=11,06

Уровень скорости автомобиля, силу тяги берем из 2 раздела (таблица 2.2.1) на необходимой нам передаче №4:

Va=7,8671 м/с;

Va=28,322 км/ч;

Рт=2138,5 Н.

Силу сопротивления движению на горизонтальном участке рассчитываем по формуле 2.2.6, так как в данном случае изменился коэффициент сопротивления качению.

Рс1=63,761+2650*9,8*0,015=442,34

Рс2=143,46+2650*9,8*0,015=540,8

Рс3=255,04+2650*9,8*0,016=678,62

Рс4=398,5+2650*9,8*0,018=855,84

Рс5=573,85+2650*9,8*0,019=1072,44

Рс6=781,07+2650*9,8*0,021=1328,42

Рс7=1020,2+2650*9,8*0,023=1623,8

Определяем фактический часовой расход топлива:

Qt=Q1*(0,8*(Рс/Рт)1,8+0,25) (3.12)

где Qt - фактический часовой расход топлива, кг/ч; Q1 - максимальный часовой расход топлива, кг/ч; Рт - сила тяги, Н; Рсп - сила сопротивления качению, Н.

Qt=11,06*(0,8*(442,34/2138,5)1,8+0,25)=3,28

Рассчитаем путевой расход топлива для данного условия движения (ѓ0=0,014; i=0):

Qs1=(27,8*Qt)/(Va*с) (3.13)

где Qs1 - путевой расход топлива, л/100км; Qt - фактический часовой расход топлива, кг/ч; Va - скорость АТС, м/с; с - плотность топлива (таблица 3.1), кг/л.

Qs1=(27,8*3,28)/(7,8671*0,727)=15,95

Так же представим в таблице 3.2 результаты вычисления данных по условию движения №3:

Для условия движения номер 4 (таблица 3.1):

Сначала найдем относительную частоту вращения:

nei/ne max (3.14)

где nei - уровень частоты вращения коленчатого вала, об/мин; ne max - максимальная частота вращения коленчатого вала, об/мин.

1000/4500=0,22

Найдем максимальный часовой расход топлива:

Q1=0,0012*gmin*Ne max*(1-(1-nei/ne max)1,6) (3.15)

где Q1 - максимальный часовой расход топлива, кг/ч; gmin - минимальный удельный расход топлива, г/кВт*ч; Ne max - максимальная мощность, кВт; nei/ne max - относительная частота вращения.

Q1=0,0012*265*105*(1-(1-0,22)1,6)=11,06

Уровень скорости автомобиля, силу тяги берем из 2 раздела (таблица 2.2.1) на необходимой нам передаче №1:

Va=1,8807 м/с;

Va=6,7706 км/ч;

Рт=8469,7 Н.

Силу сопротивления движению на горизонтальном участке рассчитываем по формуле 2.2.6, так как в данном случае изменился коэффициент сопротивления качению.

Рс1=3,644+2650*9,8*0,01403=368,08

Рс2=8,1989+2650*9,8*0,01407=373,71

Рс3=14,576+2650*9,8*0,01413=381,59

Рс4=22,775+2650*9,8*0,01421=391,71

Рс5=32,796+2650*9,8*0,01430=404,91

Рс6=44,639+2650*9,8*0,01440=418,72

Рс7=58,304+2650*9,8*0,01453=435,60

Рс8=73,79+2650*9,8*0,01467=454,73

Определяем фактический часовой расход топлива:

Qt=Q1*(0,8*(Рс/Рт)1,8+0,25) (3.16)

где Qt - фактический часовой расход топлива, кг/ч; Q1 - максимальный часовой расход топлива, кг/ч; Рт - сила тяги, Н; Рсп - сила сопротивления качению, Н.

Qt=11,06*(0,8*(368,08/8469,7)1,8+0,25)=2,80

Рассчитаем путевой расход топлива для данного условия движения (ѓ0=0,014; i=0):

Qs1=(27,8*Qt)/(Va*с) (3.17)

где Qs1 - путевой расход топлива, л/100км; Qt - фактический часовой расход топлива, кг/ч; Va - скорость АТС, м/с; с - плотность топлива (таблица 3.1), кг/л.

Qs1=(27,8*2,80)/(1,8807*0,727)=56,83

Так же представим в таблице 3.2 результаты вычисления данных по условию движения №3:

Таблица 3.2 - Результаты расчета топливной характеристики

Далее на рисунке 3.2 представим графическую зависимость путевого расхода топлива при всех условиях движения из таблицы 3.2 от скорости движения.

Рисунок 3.2 - График топливной характеристики автомобиля УАЗ-316300 «Патриот»: 1 - движение по подъему на третьей передаче с заданным ѓ=0,035 и i=0,08; 2 - движение по горизонтальной дороге на четвертой передаче с заданным ѓ=0,035; 3 - движение по горизонтальной дороге на пятой передаче с ѓ=0,014; 4 - движение на первой передаче по горизонтальной дороге с ѓ=0,014.

Представим результаты расчета топливной характеристики в виде следующих выводов:

1. Путевой расход топлива Qs при движении автомобиля УАЗ-316300 «Патриот» с максимально возможной скоростью на горизонтальной дороге с заданным ѓ=0,035 равен 34,83 л/100км.

2. Диапазон изменения Qs при движении автомобиля УАЗ-316300 «Патриот» в скоростном диапазоне по условию движения №1 (таблица 3.1) равен 68,89 - 56,82 л/100км;

3. Диапазон изменения Qs при движении автомобиля УАЗ-316300 «Патриот» в скоростном диапазоне по условию движения №2 (таблица 3.1) равен 24,58 - 34,83 л/100км;

4. Диапазон изменения Qs при движении автомобиля УАЗ-316300 «Патриот» в скоростном диапазоне по условию движения №3 (таблица 3.1) равен 15,18 - 28,66 л/100км;

5. При переходе на низшую передачу в дорожных условиях по №4 (таблица 3.1) путевой расход топлива Qs повышается в 3,7 раза;

6. При движении по условию №3 путевой расход топлива Qs отличается от справочного значения контрольного расхода топлива [7] на 4,6 %.

4. Тормозные свойства

В данном разделе будут оценены тормозные свойства автомобиля УАЗ-316300 посредством расчета замедления, скоростной характеристики «Торможение АТС» и расчета остановочного пути.

4.1 Расчет, построение и анализ скоростной характеристики «Торможение АТС»

Массив исходных данных формируем используя данные из таблиц 1.1.1; 1.2.1; 2.1 и рисунка 2.2.2.

Массы, приходящиеся на оси АТС рассчитываем по следующей формуле:

m=Rz/g (4.1)

где m - масса, приходящаяся на ось АТС, кг; Rz - нормальная реакция на ось, Н; g - ускорение силы тяжести,м/с2.

Масса, приходящаяся на переднюю ось:

m1=11926,6/9,8=1217

Масса, приходящаяся на заднюю ось:

m2=14043,5/9,8=1433

Рассчитаем коэффициент учета вращающихся масс:

д=1+(zk*Jk/(ma*rk2)) (4.2)

где д - коэффициент учета вращающихся масс; zk - число вращающихся колес; Jk - момент инерции колеса, кг*м2; ma - полная масса АТС, кг; rk - статический радиус колеса, м.

д=1+(4*1,955/(2650*0,3452))=1,02

Далее в таблице 4.1 представим массив дополнительных исходных данных для расчета тормозных свойств.

Таблица 4.1 - Массив исходных данных для расчета показателей тормозных свойств

Произведем расчет скоростной характеристики «Торможение АТС» для условий торможения:

· при торможении на подъеме с заданным коэффициентом сцепления цзад=0,5; всех заторможенных колесах; продольным уклоном дороги i=0,08; начальной скоростью - х км/ч.; коэффициенте учета вращающихся масс д=1,2;

· при торможении на спуске с заданным коэффициентом сцепления цзад=0,5; всех заторможенных колесах; продольным уклоном дороги i=0,08; начальной скоростью - х км/ч.; коэффициенте учета вращающихся масс д=1,2;

· при торможении на горизонтальном участке дороги с заданным коэффициентом сцепления цзад=0,5; всех заторможенных колесах; продольным уклоном дороги i=0; начальной скоростью - х км/ч.; коэффициенте учета вращающихся масс д=1,2.

Представим алгоритм и численные примеры расчетов скоростной характеристики «Торможение АТС» при коэффициенте сцепления цзад=0,5.

Определим начальную скорость торможения Vн как разность максимально возможной скорости движения автомобиля УАЗ-316300 на горизонтальном участке дороги (таблица 2.2.2) и снижения скорости ?Vн за время нарастания тормозных сил tн.

Vн=Vmax-?Vн (4.3)

где Vн - начальная скорость торможения, м/с; Vmax - максимально возможная скорость движения автомобиля УАЗ-316300 на горизонтальном участке дороги, м/с; ?Vн - снижение скорости ?Vн за время нарастания тормозных сил tн.

Для того чтобы вычислить начальную скорость необходимо сначала определить снижение скорости ?Vн за время нарастания тормозных сил tн:

?Vн=0,5*jт*tн (4.4)

где ?Vн - снижение скорости за время нарастания тормозных сил tн, м/с; jт - замедление при торможении, м/с2; tн - время нарастания тормозных сил (составляет 0,2-0,25 с. для гидравлического привода).

Замедление при торможении равно:

Jт=(g*(mтор*cosб*ц+ ma*sinб)+PB)/(ma*д) (4.5)

где ma - фактическая масса АТС, кг; PB - сила сопротивления воздуха, Н; mтор - масса, приходящаяся на заторможенные колеса, кг; g - ускорение свободного падения, м/с2; б - угол продольного наклона дороги (б=0°); ц - коэффициент сцепления.

Jт=(9,8*(2650*cos0*0,5+ 2650*sin0)+1291,2)/(2650*1,02)=5,2816

Отсюда снижение скорости ?Vн за время нарастания тормозных сил tн равно:

?Vн=0,5*5,2816*0,3=0,7922

Определим начальную скорость:

Vн=34,39-0,7922=33,598

· Зададим число интервалов варьирования скорости n=8;

· Определим ширину интервала:

?V=33,598/8=4,1997

· Определим скорость в начале интервала в м/с:

V1=Vн

V1=33,598

· Определим скорость в начале интервала в км/ч:

V1=33,598*3,6=120,95

· Силу сопротивления воздуха Рв:

РВ=Сх*с*Fа*Vа2/2 (4.6)

где РВ - сила сопротивления воздуха, Н; Сх - коэффициент аэродинамического сопротивления; с - плотность воздуха (при температуре воздуха tв=20°), кг/м3; Fа - лобовая площадь АТС, м2;

Vа - скорость АТС, м/с.

РВ=0,62*1,205*2,75787*33,5982/2=1162,92

· Определим замедление на подъеме:

Jзп=(g*(mтор*cosб*ц+ ma*sinб)+PB)/(ma*д) (4.7)

где ma - фактическая масса АТС, кг; PB - сила сопротивления воздуха, Н; mтор - масса, приходящаяся на заторможенные колеса, кг; g - ускорение свободного падения, м/с2; б - угол продольного наклона дороги (б=5°);

ц - коэффициент сцепления.

Jзп=(9,8*(2650*cos5*0,5+2650*sin5)+1162,92)/(2650*1,02) =5,97

· Определим замедление на горизонте:

Jзг=(g*(mтор*cosб*ц+ ma*sinб)+PB)/(ma*д) (4.8)

где ma - фактическая масса АТС, кг; PB - сила сопротивления воздуха, Н; mтор - масса, приходящаяся на заторможенные колеса, кг; g - ускорение свободного падения, м/с2; б - угол продольного наклона дороги (б=0°);

ц - коэффициент сцепления.

Jзп=(9,8*(2650*cos0*0,5+2650*sin0)+1162,92)/(2650*1,02) =5,23

· Определим замедление на спуске:

Jзс=(g*(mтор*cosб*ц+ ma*sinб)+PB)/(ma*д) (4.8)

где ma - фактическая масса АТС, кг; PB - сила сопротивления воздуха, Н; mтор - масса, приходящаяся на заторможенные колеса, кг; g - ускорение свободного падения, м/с2; б - угол продольного наклона дороги (б=-5°);

ц - коэффициент сцепления.

Jзп=(9,8*(2650*cos(-5)*0,5+2650*sin(-5))+1162,92)/(2650*1,02)=4,47

· Определим среднее замедление при торможения на горизонте:

Jср1=0,5*(J1+J2) (4.9)

где Jср1 - среднее замедление в интервале, м/с2; J1 - значение замедление в начале интервала, м/с2; J2 - значение замедление в конце интервала, м/с2.

Jср1=0,5*(5,23+5,13)=5,18

· Определим среднее скорости при торможения на горизонте:

Vср1=0,5*(V1+V2) (4.10)

где Vср1 - средняя скорость в интервале, м/с; V1 - значение скорости в начале интервала, м/с; V2 - значение скорости в конце интервала, м/с.

Vср1=0,5*(33,598+29,398)=31,50

· Определим время торможения в каждом интервале:

?t=?V/Jср (4.11)

где ?t - время торможения в интервале, с; ?V - ширина интервала, м/с; Jср1 - среднее замедление в интервале, м/с2.

?t=4,2/5,18=0,84

· Определим путь торможения в интервале:

?S=Vср*?ti (4.12)

где ?S - путь торможения в интервале, м; Vср1 - средняя скорость в интервале, м/с; ?t - время торможения в интервале, с.

?S=31,50*0,84=25,52

· Определим путь торможения:

Sт1=0

· Определим время торможения:

tт=У ?ti (4.13)

где tт - время торможения, с; ?ti - время торможения в интервале, с.

tт=6,79

· Определим тормозной путь:

Sт=У ?Si (4.14)

где Sт - тормозной путь, м; ?Si - тормозной путь в интервале, м.

Sт=112,52

Представим в таблице 4.2 результаты расчетов скоростной характеристики «Торможение АТС» (с использованием коэффициента сцепления равным 0,5)

Далее на рисунке 4.1 представим графики скоростной характеристики «Торможение АТС»

Рисунок 4.1 - скоростная характеристика тормозного режима движения: 1 - на горизонтальной дороге; 2 - на подъеме с углом б=5 град.; 3 - на спуске с углом б=5 град.

Представим алгоритм и численные примеры расчетов скоростной характеристики «Торможение АТС» при коэффициенте сцепления цзад=0,8.

Определим начальную скорость торможения Vн как разность максимально возможной скорости движения автомобиля УАЗ-316300 на горизонтальном участке дороги (таблица 2.2.2) и снижения скорости ?Vн за время нарастания тормозных сил tн.

Vн=Vmax-?Vн (4.15)

где Vн - начальная скорость торможения, м/с; Vmax - максимально возможная скорость движения автомобиля УАЗ-316300 на горизонтальном участке дороги, м/с; ?Vн - снижение скорости ?Vн за время нарастания тормозных сил tн.

Для того чтобы вычислить начальную скорость необходимо сначала определить снижение скорости ?Vн за время нарастания тормозных сил tн:

?Vн=0,5*jт*tн (4.16)

где ?Vн - снижение скорости за время нарастания тормозных сил tн, м/с; jт - замедление при торможении, м/с2; tн - время нарастания тормозных сил (составляет 0,2-0,25 с. для гидравлического привода).

Замедление при торможении равно:

Jт=(g*(mтор*cosб*ц+ ma*sinб)+PB)/(ma*д) (4.17)

где ma - фактическая масса АТС, кг; PB - сила сопротивления воздуха, Н; mтор - масса, приходящаяся на заторможенные колеса, кг; g - ускорение свободного падения, м/с2; б - угол продольного наклона дороги (б=0°); ц - коэффициент сцепления.

Jт=(9,8*(2650*cos0*0,8+ 2650*sin0)+1291,2)/(2650*1,02)=8,164

Отсюда снижение скорости ?Vн за время нарастания тормозных сил tн равно:

?Vн=0,5*8,164*0,25=1,0205

Определим начальную скорость:

Vн=34,39-1,0205=33,37

· Зададим число интервалов варьирования скорости n=8;

· Определим ширину интервала:

?V=33,37/8=4,1712

· Определим скорость в начале интервала в м/с:

V1=Vн

V1=33,37

· Определим скорость в начале интервала в км/ч:

V1=33,37*3,6=120,13

· Силу сопротивления воздуха Рв:

РВ=Сх*с*Fа*Vа2/2 (4.18)

где РВ - сила сопротивления воздуха, Н; Сх - коэффициент аэродинамического сопротивления; с - плотность воздуха (при температуре воздуха tв=20°), кг/м3; Fа - лобовая площадь АТС, м2;

Vа - скорость АТС, м/с.

РВ=0,62*1,205*2,75787*33,372/2=1147,19

· Определим замедление на подъеме:

Jзп=(g*(mтор*cosб*ц+ ma*sinб)+PB)/(ma*д) (4.19)

где ma - фактическая масса АТС, кг; PB - сила сопротивления воздуха, Н; mтор - масса, приходящаяся на заторможенные колеса, кг; g - ускорение свободного падения, м/с2; б - угол продольного наклона дороги (б=5°);

ц - коэффициент сцепления.

Jзп=(9,8*(2650*cos5*0,8+2650*sin5)+1147,19)/(2650*1,02) =8,84

· Определим замедление на горизонте:

Jзг=(g*(mтор*cosб*ц+ ma*sinб)+PB)/(ma*д) (4.20)

где ma - фактическая масса АТС, кг; PB - сила сопротивления воздуха, Н; mтор - масса, приходящаяся на заторможенные колеса, кг; g - ускорение свободного падения, м/с2; б - угол продольного наклона дороги (б=0°);

ц - коэффициент сцепления.

Jзп=(9,8*(2650*cos0*0,8+2650*sin0)+1147,19)/(2650*1,02) =8,11

· Определим замедление на спуске:

Jзс=(g*(mтор*cosб*ц+ ma*sinб)+PB)/(ma*д) (4.21)

где ma - фактическая масса АТС, кг; PB - сила сопротивления воздуха, Н; mтор - масса, приходящаяся на заторможенные колеса, кг; g - ускорение свободного падения, м/с2; б - угол продольного наклона дороги (б=-5°);

ц - коэффициент сцепления.

Jзп=(9,8*(2650*cos(-5)*0,8+2650*sin(-5))+1147,19)/(2650*1,02)=7,33

· Определим среднее замедление при торможения на горизонте:

Jср1=0,5*(J1+J2) (4.22)

где Jср1 - среднее замедление в интервале, м/с2; J1 - значение замедление в начале интервала, м/с2; J2 - значение замедление в конце интервала, м/с2.

Jср1=0,5*(8,11+8,01)=8,06

· Определим среднее скорости при торможения на горизонте:

Vср1=0,5*(V1+V2) (4.23)

где Vср1 - средняя скорость в интервале, м/с; V1 - значение скорости в начале интервала, м/с; V2 - значение скорости в конце интервала, м/с.

Vср1=0,5*(33,37+29,199)=31,28

· Определим время торможения в каждом интервале:

?t=?V/Jср (4.24)

где ?t - время торможения в интервале, с; ?V - ширина интервала, м/с; Jср1 - среднее замедление в интервале, м/с2.

?t=4,2/8,06=0,52

· Определим путь торможения в интервале:

?S=Vср*?ti (4.25)

где ?S - путь торможения в интервале, м; Vср1 - средняя скорость в интервале, м/с; ?t - время торможения в интервале, с.

?S=31,28*0,52=16,19

· Определим путь торможения:

Sт1=0

· Определим время торможения:

tт=У ?ti (4.26)

где tт - время торможения, с; ?ti - время торможения в интервале, с.

tт=4,26

· Определим тормозной путь:

Sт=У ?Si (4.27)

где Sт - тормозной путь, м; ?Si - тормозной путь в интервале, м.

Sт=70,51

Представим в таблице 4.3 результаты расчетов скоростной характеристики «Торможение АТС» (с использованием коэффициента сцепления равным 0,8)

Далее на рисунке 4.2 представим график Зависимость замедления от скорости движения АТС

1 - Зависимость замедления от скорости движения АТС на подъеме

2 - Зависимость замедления от скорости движения АТС на горизонтальном участке дороге

3 - Зависимость замедления от скорости движения АТС на спуске

Рисунок 4.2 - скоростная характеристика тормозного режима движения: 1 - на горизонтальной дороге; 2 - на подъеме с углом б=5 град.; 3 - на спуске с углом б=5 град.

Представим результаты анализа полученных данных (таблица 4.1 и 4.2; рисунок 4.1 и 4.2) следующими выводами:

1. Замедление АТС УАЗ-316300 соответствует нормативным значениям.

Представим вычисления по данному выводу:

Начальная скорость равна - 80 км/ч (22,2 м/с);

Нормативное значение установившегося замедления (не менее) - 7,0 м/с2;

Установившееся замедление равно:

Jз=9,8*0,8*(2650/2650)=7,84

2. Замедление при торможении на горизонтальном участке дороги (при ц=0,5) варьируется в пределах от 4,80 м/с2 до 5,23 м/с2.

4.2 Приближенный расчет и анализ замедления, тормозного и остановочного пути

В данном разделе изложим алгоритм, численные примеры, результаты приближенного расчета (т. е. без учета силы сопротивления воздуха и вращающихся масс) и анализа замедления, тормозного и остановочного пути.

Представим численные примеры приближенного расчета тормозного пути при коэффициенте сцеплении ц=0,5:

· Начальная скорость равна 33,598 м/с;

· Коэффициент сцепления равен 0,5;

· Угол продольного наклона дороги равен 0 град.;

· Замедление равно:

Jз=g*ц*(mтор/ma) (4.28)

где Jз - замедление, м/с2; g - ускорение свободного падения, м/с2; ц - коэффициент сцепления; mтор - масса приходящаяся на заторможенные колеса, кг; m - масса груженого АТС, кг.

Jз=9,8*0,5*(2650/2650)=4,9

· Тормозной путь равен:

Sт=Vн2/(2*Jз) (4.29)

где Sт - тормозной путь, м; Vн - начальная скорость торможения, м/с; Jз - замедление, м/с2.

Sт=33,5982/(2*4,9)=115,19

Представим в таблице 4.4 результаты приближенного расчета показателей тормозных свойств автомобиля УАЗ-316300.

Таблица 4.4 - Результаты расчета показателей тормозных свойств АТС УАЗ-316300

Представим численные примеры приближенного расчета тормозного пути при коэффициенте сцеплении ц=0,8:

· Начальная скорость равна 33,37 м/с;

· Коэффициент сцепления равен 0,8;

· Угол продольного наклона дороги равен 0 град.;

· Замедление равно:

Jз=g*ц*(mтор/ma) (4.30)

где Jз - замедление, м/с2; g - ускорение свободного падения, м/с2; ц - коэффициент сцепления; mтор - масса приходящаяся на заторможенные колеса, кг; m - масса груженого АТС, кг.

Jз=9,8*0,8*(2650/2650)=7,84

· Тормозной путь равен:

Sт=Vн2/(2*Jз) (4.31)

где Sт - тормозной путь, м; Vн - начальная скорость торможения, м/с; Jз - замедление, м/с2.

Sт=33,372/(2*7,84)=71,02

Представим в таблице 4.5 результаты приближенного расчета показателей тормозных свойств автомобиля УАЗ-316300.

Таблица 4.5 - Результаты расчета показателей тормозных свойств АТС УАЗ-316300

Представим алгоритм и численные примеры расчета остановочного пути автомобиля УАЗ-316300.

Представим расчет первой строки в таблице 4.6:

· Коэффициент сцепления ц=0,5;

· Продольный уклон дороги i=8 %;

· Угол продольного наклона дороги б=5 град.;

· Замедление:

Jзс=(g*(mтор*cosб*ц+ ma*sinб)+PB)/(ma*д) (4.32)

где ma - фактическая масса АТС, кг; PB - сила сопротивления воздуха, Н; mтор - масса, приходящаяся на заторможенные колеса, кг; g - ускорение свободного падения, м/с2; б - угол продольного наклона дороги (б=0°); ц - коэффициент сцепления.

Jз=(9,8*(2650*cos(5)*0,5+2650*sin(5))+1219,1)/(2650*1,02)=5,99

· Путь за время реакции водителя:

Sp=Vн*tp (4.33)

где Sp - путь за время реакции водителя, м; Vн - начальная скорость, м/с; tp - время реакции водителя (0,5…1,5 с.).

Sp=34,4*1=34,4

· Путь, проходимый за время приведения тормозов в действие:

Sс=Vн*tс (4.34)

где Sс - путь, проходимый за время приведения тормозов в действие, м; Vн - начальная скорость, м/с; tс - время приведения в действие (не более 0,2 с.).

Sс=34,4*0,2=6,88

· Путь, проходимый за время нарастания тормозных сил до максимального значения:

Sн=(Vн-0,5*?Vн)*tн (4.35)

где Sн - путь, проходимый за время нарастания тормозных сил до максимального значения, м; Vн - начальная скорость, м/с; ?Vн - снижение скорости за время tн, м/с; tн - время нарастания тормозных сил, с.

Sн=(34,4-0,5*0,7922)*0,25=8,50

· Тормозной путь равен:

Sт=V2н/(2*Jз) (4.36)

где Vн - начальная скорость, м/с; Jз - замедление, м/с2.

Sт=34,42/(2*5,99)=98,72

· Остановочный путь:

Sо=Sp+Sc+Sн+Sт (4.37)

So=34,4+6,88+8,50+98,72=148,5

Представим результаты расчета остановочного пути автомобиля УАЗ-316300 в таблице 4.6.

Таблица 4.6 - Результаты расчета остановочного пути автомобиля УАЗ-316300

Далее на рисунке 4.3 представим графическую зависимость тормозного пути от коэффициента сцепления.

Рисунок 4.3 - Зависимость тормозного пути от коэффициента сцепления

Анализ полученных результатов приближенных расчетов замедления, тормозного и остановочного пути представим следующими фактами:

1. Замедление автотранспортного средства УАЗ-316300 соответствует нормативным значениям, которое должно быть не менее 7,0 м/с2, установившееся замедление АТС УАЗ - 316300 равно 7,84 м/с2.

2. Доля тормозного пути Sт в остановочном пути составляет 59%:

So - 100% 122,49 - 100% х = 59%

Sт - х % 72,71 - х %

3. Количественное влияние силы сопротивления воздуха на замедление и длину тормозного пути.

Замедление на горизонте, спуске и подъеме без учета Рв и д соответственно равны:

Jзг = 3,53 м/с2

Jзс = 2,74 м/с2

Jзп = 4,11 м/с2

Замедление на горизонте, спуске и подъеме с учетом Рв и д соответственно равны:

Jзг = 5,23 м/с2

Jзс = 4,47 м/с2

Jзп = 5,97 м/с2

Разница на горизонте равна 33%, на спуске - 39%, на подъеме - 31%.

Сила сопротивления воздуха увеличивает замедление АТС и уменьшает длину тормозного пути.

4. Количественное влияние отказа тормозов передней оси АТС УАЗ - 316300 на длину тормозного пути составляет 36%.

Sт = 194,07 (при отказе тормозов передней оси)

Sт = 112,6 (при торможении всех колес)

5. Количественная разница между замедлением при всех заторможенных колесах и замедлением при торможении только задней оси составляет 42%.

5. Устойчивость АТС УАЗ-316300

В данном разделе будет оцениваться устойчивость АТС УАЗ-316300 посредством критических углов бокового крена по опрокидыванию и скольжению, а так же критических (предельных) скоростей установившегося криволинейного движения по боковому опрокидыванию.

Для оценки устойчивости АТС необходимо решить следующие задачи:

1. Сформировать дополнительный массив исходных данных;

2. Определить критический (предельный) угол бокового крена по опрокидыванию неподвижного АТС УАЗ-316300;

3. Определить критический угол бокового крена по скольжению (заносу) непожвижного АТС УАЗ-316300 при условиях:

3.1 при коэффициенте сцепления равном ц=0,2;

3.2 при коэффициенте сцепления равном ц=0,4;

3.3 при коэффициенте сцепления равном ц=0,6;

3.4 при коэффициенте сцепления равном ц=0,8;

4. Определить критическую скорость установившегося криволинейного движения по опрокидыванию:

4.1 При отсутствии поперечного уклона в=0°:

4.1.1 при минимальном радиусе поворота Rмин=5,14 м.;

4.1.2 при среднем радиусе поворота Rсред=52,57 м.;

4.1.3 при заданном радиусе поворота Rзад=100 м.

5. Определить критическую скорость установившегося криволинейного движения по заносу (боковому скольжению).

5.1 При отсутствии поперечного уклона в=0°:

5.1.1 при минимальном радиусе поворота Rмин=5,14 м. и коэффициенте сцепления ц=0,2;

5.1.2 при минимальном радиусе поворота Rмин=5,14 м. и коэффициенте сцепления ц=0,4;

5.1.3 при минимальном радиусе поворота Rмин=5,14 м. и коэффициенте сцепления ц=0,6;

5.1.4 при минимальном радиусе поворота Rмин=5,14 м. и коэффициенте сцепления ц=0,8;

5.1.4 при среднем радиусе поворота Rсред=52,57 м. и коэффициенте сцепления ц=0,8;

5.1.5 при заданном радиусе поворота Rзад=100 м. и коэффициенте сцепления ц=0,8;

5.1 Расчет и анализ показателей поперечной устойчивости АТС УАЗ-316300

Массив исходных данных формируется с помощью данных таблиц 1.1.1; 1.2.1; 2.1.

Таблица 5.1 - массив исходных данных для расчета показателей устойчивости АТС УАЗ-316300

Далее представим расчетные схемы на рисунках 5.1 и 5.2, а так же алгоритм и численные примеры расчета критических углов бокового крена по опрокидыванию и скольжению.

Первым шагом определим средний угол управляемых колес:

и=arctg(L/R) (5.1)

где и - средний угол управляемых колес, °; L - база автомобиля, м; R - радиус поворота, м.

Для движения по кривой минимального радиуса поворота средний угол управляемых колес равен:

и=arctg(2,76/5,14)=31,37

Для движения по кривой среднего радиуса поворота средний угол управляемых колес равен:

и=arctg(2,76/52,57)=3,3

Для движения по кривой максимального радиуса поворота средний угол управляемых колес равен:

и=arctg(2,76/100)=1,76

Далее определим критический угол по опрокидыванию для неподвижного автомобиля:

во=arctg(B/2*hа) (5.2)

где во - критический угол по опрокидыванию для неподвижного автомобиля, °; B - ширина колеи, м; hа - высота центра масс, м.

во=arctg(1,6/2*0,6)=59

Определим критический угол по заносу для неподвижного АТС:

вз=arctg(ц) (5.3)

где вз - критический угол по заносу, °; ц - коэффициент сцепления.

при коэффициенте сцепления ц=0,2 критический угол по заносу равен:

вз=arctg(0,2)=12,57

при коэффициенте сцепления ц=0,4 критический угол по заносу равен:

вз=arctg(0,4)=24,22

при коэффициенте сцепления ц=0,6 критический угол по заносу равен:

вз=arctg(0,6)=34,4

при коэффициенте сцепления ц=0,8 критический угол по заносу равен:

вз=arctg(0,8)=43

Далее представим результаты расчетов критических углов по опрокидыванию и заносу в таблице 5.2 и на графике 5.3.

Таблица 5.2 - Результаты расчета критических углов бокового крена неподвижного АТС УАЗ-316300 (hц=0,6; В=1,6; в=0)

На рисунке 5.3 представим графическую зависимость критического угла по заносу от коэффициента сцепления.

Рисунок 5.3 - Зависимость критического угла бокового крена по заносу от коэффициента сцепления

Представим алгоритм и численные примеры расчета критических скоростей по опрокидыванию и заносу.

Рассчитаем критические скорости криволинейного движения по заносу:

Vз= (5.4)

где Vз - критические скорости криволинейного движения по заносу, м/с; - база автомобиля, м; и - средний угол управляемых колес, град.; ц - коэффициент сцепления; в - угол поперечного уклона.

Для движения по поверхности с коэффициентом сцепления 0,2 и минимальным радиусом равным 5,14 метров критическая скорость по заносу равна:

Vз==3,2

Для движения по поверхности с коэффициентом сцепления 0,4 и минимальным радиусом равным 5,14 метров критическая скорость по заносу равна:

Vз==4,5

Для движения по поверхности с коэффициентом сцепления 0,6 и минимальным радиусом равным 5,14 метров критическая скорость по заносу равна:

Vз==5,5

Для движения по поверхности с коэффициентом сцепления 0,8 и минимальным радиусом равным 5,14 метров критическая скорость по заносу равна:

Vз==6,3

Для движения по поверхности с коэффициентом сцепления 0,8 и средним радиусом равным 52,57 метров критическая скорость по заносу равна:

Vз==20,8

Для движения по поверхности с коэффициентом сцепления 0,8 и максимальным радиусом равным 5,14 метров критическая скорость по заносу равна:

Vз==28,3

Далее представим примеры расчета критических скоростей по опрокидыванию:

VКО= (5.5)

где VКО - критическая скорость по опрокидыванию, м/с; - база автомобиля, м; - средний угол управляемых колес; В - ширина колеи колес, м; - высота центра масс, м; в - угол поперечного уклона, град.

для движения по кривой с минимальным радиусом поворота 5,14 метров:

VКО==50*1,3=8

для движения по кривой с минимальным радиусом поворота 5,14 метров:

VКО==8

для движения по кривой со средним радиусом поворота 52,57 метров:

VКО==541,5*1,3=26,5

для движения по кривой с максимальным радиусом поворота 100 метров:

VКО==36,1

Далее представим результаты расчета критических скоростей по опрокидыванию и заносу в таблице 5.3. Так же на рисунках 5.4 и 5.5 представим зависимости критической скорости по заносу от коэффициента сцепления и критической скорости от основного радиуса поворота соответственно.

Таблица 5.3 - Результаты расчета критических скоростей криволинейного движения автомобиля УАЗ-316300 (hц=0,6; В=1,6; в=0)

Представим график зависимости критической скорости по заносу от коэффициента сцепления.

Рисунок 5.4 - зависимость критической скорости по заносу от коэффициента сцепления при R=5,14 м. и в=0

Так же представим на рисунке 5.5 зависимость критической скорости по опрокидыванию и заносу от основного радиуса поворота.

Рисунок 5.5 - Зависимость критической скорости по опрокидыванию и заносу от основного радиуса поворота (при в=0) кривые 1 и 2 - соответственно скорость по опрокидыванию и заносу.

Результате анализа показателей устойчивости АТС Допустимая скорость движения АТС при поворотах с минимальным радиусом прохождения криволинейных участков дороги на сухом асфальте равна 23 км/ч

На гололеде скорость составляет 11,5 км/ч Предельно допустимый поперечный уклон проезжей части при движении на сухом асфальте равен 38 град. На гололеде 12 град.при не выполнение данных рекомендаций эксплуатации АТС, автомобиль неизбежно войдет в занос и в следствии чего потеряет устойчивость что не безопастно!

6. Маневренность АТС УАЗ-316300

В данном разделе курсовой раблты будет оцениваться маневренность автомобиля УАЗ-316300 с прицепом следующими показателями:

· Шириной ГПД и её составляющими;

· Сдвигом траектории;

· Поворотной шириной по следу колес;

· Углом складывания автопоезда при установившемся круговом движении с минимальным радиусом поворота тягача.

Для оценки маневренности необходимо составить дополнительный массив исходных данных и определить показатели графическим методом.

6.1 Определение и анализ показателей маневренности АТС УАЗ-316300

В данном разделе представим массив исходных данных, формируя его с помощью данных из таблицы 1.1.1, а так же путем выбора прицепа подходяшщего для данного автомобиля.

Таблица 6.1 - Массив исходных данных дял определения маневренности АТС УАЗ-316300

Угол наклона радиуса переднего наружного колеса тягача RН1 к оси Y:

цН1=arc sin (L1/RН1)

цН1=arc sin (2,76/6,55)= 24,83

Радиус заднего наружного колеса тягача:

RН2=RН1*cos цН1

RН2=6,55*cos (24,83)=5,9605

Радиус траектории середины С2 задней оси тягача:

RC2= RН2-(B2/2)

RC2= 5,9605-(1,6/2)=5,1605

Радиус траектории внутреннего колеса задней оси:

RB2=RН2-B2

RB2=5,9605-1,6=4,3605

Угол наклона радиуса траектории середины передней оси тягача Rc1 к оси Y:

цc1=arc tg (L1/Rc2)

цc1=arc tg (2,76/5,1605)=27,92

Угол наклона радиуса переднего внутреннего колеса тягача RB1 к оси Y:

цB1=arc tg (L1/RB2)

цB1=arc tg (2,76/4,3605)=32,21

Радиус траектории середины С1 передней оси тягача:

RC1=L1/sin цC1

RC1=2,76/sin 27,92=5,89

Радиус траектории внутреннего колеса передней оси тягача:

RB1=L1/sin цB1

RB1=2,76/sin 32,21=5,18

Угол наклона радиуса точки сцепки RC к оси Y:

цC=arc tg (LC/RC2)

цC=arc tg (0,735/5,1605)=8,104

Радиус траектории точки сцепки Сс:

RC=LC/sin цC

RC=0,735/sin 8,104=5,2164

Угол наклона радиуса середины С3 передней оси прицепа RC3 к оси Y:

цC3=arc sin (L2/RC)

цC3=arc sin (1,955/5,2164)=22,01

Радиус траектории середины С3 передней оси прицепа:

RC3=L2/tg цC3

RC3=1,955/tg 22,01=4,839

Радиус траектории наружного колеса передней оси прицепа:

RH3=RC3+0.5*B3

RH3=4,88+0.5*1,44=5,559

Радиус траектории внутреннего колеса передней оси прицепа:

RB3=RC3-0.5*B3

RB3=4,839-0.5*1,44=4,119

Расчетные формулы для базовых точек схемы:

Абсциссы точек (Х):

Н2=0;

С2=0;

В2=0;

Н1= -RH1*sin цH1;

C1= -RC1*sin цC1;

B1= -RB1*sin цB1;

Cc=RC*sin цc;

H3=RH3*sin (цC+цC3);

C3=RC3* sin (цC+цC3);

B3=RB3* sin (цC+цC3);

Ордината точек (Y):

Н2=RH2;

С2=RC2;

В2=RB2;

Н1=RH1*cos цH1;

C1=RC1*cos цC1;

B1=RB1*cos цB1;

Cc=RC*cos цc;

H3=RH3*cos (цC+цC3);

C3=RC3*cos (цC+цC3);

B3=RB3*cos (цC+цC3);

Таблица 6.2 - Координаты базовых точек

Таблица 6.3 - Результаты определения показателей маневренности при круговом движении автотранспортного средства УАЗ-316300 с прицепом марки «Кремень» с минимальным радиусом поворота.

Представим результаты анализа полученных данных следующими выводами:

1 Ширина ГПД автопоезда увеличится за счет наружной составляющей в 1,76 раза.

2 Прицепное звено увеличивает ширину автопоезда в 1,06 раза, за счет внутренней составляющей.

3 Для поворота автомобиля УАЗ-316300 в составе автопоезда на 180 градусов с радиусом поворота 6,55 метра, необходима проезжая часть шириной 14,5 метров.

4 Ширина ГПД автопоезда при увеличении длины дышла прицепа будет увеличиваться за счет внутренней составляющей.

5 Ширина ГПД автопоезда при увеличении плеча сцепного устройства до определенного значения изменяться не будет, в дальнейшем будет увеличиваться за счет внешней составляющей.

Список используемых источников

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

2. Техника транспорта, обслуживание и ремонт. Анализ эксплуатационных свойств автомобиля. / Сост. В. Г. Анопченко. - Красноярск: ИПЦ СФУ, 2007 - 45 с.

3. Официальный сайт завода изготовителя УАЗ / Модельный ряд / внедорожники / УАЗ Патриот / Технические характеристики (http://www.uaz.ru/models/sm/patriot/tx)

4. Официальный сайт завода изготовителя УАЗ / Модельный ряд / внедорожники / УАЗ Патриот / Габаритные размеры (http://www.uaz.ru/models/sm/patriot/dimensions)

5. УАЗ Патриот / Узнать / Узлы и агрегаты / КПП (http://patriot.uaz.ru/)

6. УАЗ Патриот / Узнать / Узлы и агрегаты / Двигатель (http://patriot.uaz.ru/)

7. ОАО «Ульяновский автомобильный завод»: Руководство по техническому обслуживанию и ремонту автомобиля УАЗ «Патриот» / С. В. Гайсин, Г. В. Шиян. ОАО «УАЗ», 2005. 192 с.