Реферат: Безопасность транспортных средств

Курсовойпроект

по предмету Безопасностьтранспортных средств

/>/>/>/>Задание

Вданной работе необходимо произвести расчеты для определения различныхпоказателей безопасности автотранспортного средства. Задание к выполнениюкурсового проекта определяется последними цифрами номера зачетной книжки.

Обгоняющийавтомобиль ВАЗ-21099*

Обгоняемыйавтомобиль ЗИЛ-431410*

спараметрами:

длиннаавтомобиля ВАЗ-21099 — /> 4,205/>

длиннаавтомобиля ЗИЛ-431410 — /> />

коэффициентсцепления шин с дорогой — /> 0,55

коэффициентсопротивления качению -/>0,03

Продольныйугол подъема дороги — /> 2О

скоростьобгоняемого автомобиля — 65 />

ускорениепри обгоне -/>0,9 />

*Полнаятехническая характеристика автомобилей находится в приложении 1

Введение

Основнымипричинами роста числа дорожно-транспортных происшествий в нашей странеявляются:

· роставтомобильного парка при неудовлетворительном состоянии имеющейся дорожнойсети;

· отставание встроительстве современных автомагистралей и реконструкции эксплуатируемых;

· недостатки ворганизации дорожного движения;

· старениетехнических средств ОДД;

· недостаточныйпрофессиональный уровень водителей;

· низкая дисциплинаводителей и пешеходов;

· неудовлетворительноетехническое состояние индивидуальных транспортных средств;

· неквалифицированноетехническое обслуживание; несовершенство технического смотра АТС и другие.

Дляповышения безопасности дорожного движения требуется решение многих проблем, втом числе подготовка квалифицированных инженеров по организации и безопасностидорожного движения. Это невозможно без приобретения студентами практическихнавыков по всем профилирующим дисциплинам, предусмотренным ГОС и учебным планомпо специальности 240400 “Организация и безопасность движения”.

“Безопасностьтранспортных средств” является одной из профилирующих дисциплин дляспециальности. Она должна сформировать у студентов всестороннее представление оконструктивной безопасности АТС и влияние их эксплуатационных свойств набезопасность движения. В связи с этим в данной курсовой работе основноевнимание уделено расчету характерных элементов конструктивной безопасностиавтотранспортных средств. Представленные к расчету задачи разработаны всоответствии с рабочей программой по дисциплине “Безопасность транспортныхсредств”.

Практическиеработы выполнялись в процессе изучения дисциплины БТС тем самым прививаянавыков проведения расчетов элементов конструктивной безопасности АТ.

1. Компоновочные параметрыавтомобиля и их влияние на безопасностьдорожного движения

1.1Расчет ширины динамического коридора

Поддинамическим коридором автотранспортного средства понимается ширина полосыдороги (проезжей части), необходимой для его безопасного движения с заданнойскоростью.

Напрямолинейном участке динамический коридор определяют по эмпирическим формуламследующего типа:

/> (1)

где: /> - коэффициент,зависящий от квалификации водителя и его психофизиологического состояния, /> 0,015 — 0,054;

/> - габаритнаяширина автомобиля. />;

/> - скоростьдвижения автомобиля, />.

Значения/> берем позаданию. В нашем случае ширина автомобиля ВАЗ-21099 равна 1,65 />. Скорость движениязадается в интервале от 10 до 100 км/ч.

Расчетныезначения />,/>,полученные по формуле (1), указаны в таблице 1, по ним построен графикзависимости динамического коридора от скорости автомобиля — />.

Таблица1.Значения /> в зависимостиот />

10 20 40 60 80 90 100

2,77 5,55 11,11 16,6 22,22 25 27,77

2,05 2,14 2,33 2,52 2,72 2,81 2,91

Накриволинейном участке дороги ширину проезжей части (динамический коридор) можновычислить на основе данной схемы движения одиночного автомобиля накриволинейном участке

Изэтой схемы очевидно, что

/>/> (2)

где: /> и />/>, — наружный ивнутренний габаритные радиусы поворота автомобиля;

/> - габаритнаяширина проезжей части дороги в статике, т.е. без учета скорости и поправочногокоэффициента (запаса), принимаемого в расчетах равным 0,3 />.

Как известно, средний радиус поворота(траектория движения точки пересечения оси заднего моста и продольной осиавтомобиля) определяется по формуле

/>/> (3)

где: /> - базаавтомобиля, />.В нашем случае для автомобиля ВАЗ-21099 она составляет 2,46/>;

/> - уголповорота управляемых колес, град.

Задаваясьвеличиной угла />, по формуле (3) определяем />/>

/>/>

Полученныезначения заносим в таблицу 2.

Из схемывидно, что

/>/>;

/> (4)

где: /> - переднийсвес автомобиля.

Внашем случае для автомобиля ВАЗ-21099 он составляет 0,785/>.

Расчетныезначения />/>, /> и />, вычисляем поформулам (2-4)

Для углаповорота управляемых колес 2о:

/>/>

Для углаповорота управляемых колес 4о:

/>/>

Для углаповорота управляемых колес 8о:

/>/>

Дляугла поворота управляемых колес 12о:

/>/>

Дляугла поворота управляемых колес 16о:

/>/>

Дляугла поворота управляемых колес 20о:

/>/>

Дляугла поворота управляемых колес 24о:

/>/>

Полученныеданные заносим в таблицу 2

Длярасчета динамического коридора /> на криволинейном участке, взависимости от скорости и угла поворота управляемых колес, значения /> задаются сучетом показателей устойчивости АТС, а предельное значение /> задается по техническимхарактеристикам автомобиля.

Значения/>, рассчитываютсяпо формуле (1), подставляя вместо /> значения />.

Дляскорости движения 10/>:

Дляскорости движения 20/>:

Дляскорости движения 40/>:

Полученныеданные заносим в таблицу 2 и строим графики зависимости динамического коридораот угла поворота управляемых колес при разных значениях скорости автомобиля

Таблица2. Расчетные значенияпараметров для определения />, накриволинейном участке дороги.

Угол поворота управляемых колес, о 20 40 80 120 160 200 24

70,445 35,180 17,504 11.573 8.579 6.759 5.525

/>/>

69.62 34.36 16.68 10.77 7.75 5.93 4.7

71.29 36.04 18.41 12.53 9.55 7.76 6.57

1.67 1.69 1.73 1.76 1.80 1.83 1.87

/> при />

2.07 2.09 2.13 2.16 2.19 2.23 2.27

/> при />

2.16 2.18 2.22 2.25 2.29 2.32 2.36

/> при />

2.35 2.37 2.41 2.44 2.48 2.51 2.55

Вывод: из графика зависимости ширины динамического коридора от скоростиавтомобиля видно, что существует практически прямая зависимость этихпоказателей. Чем выше скорость, тем больше расчетная ширина динамическогокоридора, например, на скорости 100 />, ширина коридора 2,9/>. Следовательно,для безопасного движения на высоких скоростях необходимо обеспечить достаточнуюширину полос для движения.

Изграфика зависимости ширины динамического коридора от угла поворота управляемыхколес автомобиля четко видно, что по мере увеличения угла поворота управляемыхколес ширина динамического коридора так же увеличивается, при скорости 40км/часначиная со значения 2,35/>до 2,55/>.

1.2Расчет дистанции безопасности при движении автомобиля

Безопаснуюдистанцию между автомобилями/>определяют по различным эмпирическимформулам, т.к. на нее влияют очень много факторов:

· скорость итехническое состояние автомобиля;

· дорожные условия;

· среда;

· вид транспорта;

· квалификация,степень утомленности и культура вождения водителя и др.

Динамическийгабарит автомобиля /> включает его длину /> и дистанцию безопасностимежду движущимися транспортными средствами, т.е.

Допустим,что дистанция/>должна быть равна полномуостановочному пути/>ведомого (впереди движущегося)автомобиля. Тогда

/> (5)

где: /> - времяреакции водителя;

/> - времясрабатывания тормозных механизмов;

/> - времянаращивания тормозных сил до максимальных значений при экстренном торможении;

/> -установившеесязамедление.

Поразным рекомендациям, зазор между медленно движущимися автомобилями /> должен составитьв пределах 2 — 4/>. Для наших расчетов берем среднеезначение 3/>.Расчет остановочного и тормозного пути АТС рассмотрены в разделе 3.1.

Дляболее точного расчета /> в формулу (5) нужно ввестипоправку на то, что при включении сигнала торможения ведомого автомобиляследующий за ним водитель тоже обязан замедлить скорость своего автомобиля. Вслучае экстренного торможения или при необходимости существенно снизить скоростьдвижения дистанцию безопасности нужно определить по следующей формуле:

/> (6)

где:/>и/> — замедлениесзади движущегося и ведомого автомобилей;

/> - их средняяскорость, км/час.

где: /> - времяреакции водителя, в зависимости от квалификация и степень утомленности водителяберем в диапазоне 0,7 — 0,8 секунды;

/> - времясрабатывания механизма тормозного привода, для гидравлического привода беретсяв диапазоне 0,2 – 0,4 секунды;

/> - времянарастания давления в тормозных цилиндрах, берем в диапазоне 0,1 – 0,3 секунды.

Внашем случае берем усредненные значения времени

где: /> - коэффициентсцепления шин с дорогой. В нашем случае он равен 0,55

/> - коэффициент,учитывающий сопротивление дороги

где: /> - коэффициентсопротивления качению. В нашем случае берем значение 0,03

/> - уклондороги.

где: /> - продольныйугол подъема дороги. В нашем случае составляет 20

/> - коэффициентобтекаемости, для легковых автомобилей берется в диапазоне 0,2 -0,3. В нашемслучае, для автомобиля ВАЗ-21099 возьмем среднее значение 0,25. Для грузовыхавтомобилей берется в диапазоне 0,6 -0,7. В нашем случае, для автомобиляЗИЛ-431410 возьмем среднее значение 0,65

/> - лобоваяплощадь автомобиля />, для легковых автомобилейрассчитывается по формуле:

где: /> - высотаавтомобиля, />.Для автомобиля ВАЗ-21099 составляет 1,402/>.

/> - колеяпередних колес автомобиля, />. Для автомобиля ВАЗ-21099 составляет1,4/>.

Для грузовыхлобовая площадь автомобиля рассчитывается по формуле:

/>для автомобиля ЗИЛ-431410составляет 2,4/>.

/> для автомобиляЗИЛ-431410 составляет 1,8/>.

/> - весавтомобиля, />.

Дляавтомобиля Ваз-21099 составляет 13400/>Для автомобиля ЗИЛ-431410 составляет41750/>.

/> - коэффициентучета вращающихся масс при торможении, рассчитываем по формуле:

АвтомобильВАЗ-21099:

Дляпервой передачи:

Длявторой передачи:

Длятретьей передачи:

Длячетвертой передачи:

Дляпятой передачи:

АвтомобильЗИЛ-431410:

Дляпервой передачи:

Длявторой передачи:

Длятретьей передачи:

Длячетвертой передачи:

Дляпятой передачи:

Значениязамедления для 40/>:

Значениязамедления для 50/>:

автомобиль безопасность дорожный движение

Значениязамедления для 60/>:

Значениязамедления для 70/>:

Значениязамедления для 80/>:

Значениязамедления для 90/>:

Вычисленныеданные заносим в таблицу 3.

Таблица 3.Расчет дистанции безопасности

/>/>

40 50 60 70 80 90

/>/>

11,11 13,88 16,66 19,44 22,22 25

0,5219 0,561 0,580 0,584 0,588 0,593

0,545 0,581 0,587 0,593 0,600 0,608

22,27 26,47 30,44 32,50 39,50 47,63

Вывод: график зависимости дистанции безопасности от скорости автомобилейпоказывает, что чем выше скорость движения, тем большую дистанцию необходимодержать между идущими друг за другом автомобилями. Например, при движении соскоростью 90 />, дистанция между автомобилямидолжна составлять 47,63м этом случае при резком торможении впереди идущегоавтомобиля, следующий за ним автомобиль успеет снизить скорость и остановиться,не создавая опасность столкновения.

2. Определение времени и пути завершенного обгона

2.1Расчет времени и пути обгона при постоянной скорости автомобилей

Обгонпредставляет собой опасный и ответственный маневр автомобиля в транспортномпотоке, так как связан или с выездом на встречную полосу, или с изменениемположения в потоке транспортных средств. Обгон требует свободного пространстваперед обгоняющим автомобилем и совершается, как правило, при относительновысокой скорости. Это обусловливает большой риск совершения ДТП при обгоне.

Взависимости от условий движения (плотности транспортных потоков, скорости идр.) обгон может совершаться либо с постоянной скоростью, либо с разгоном.Обгоны с постоянной скоростью возможны на дорогах с шириной проезжей частиболее 7 — 8 /> иинтенсивностью движения в обоих направлениях менее 40 — 60 />. Схема обгонатранспортных средств на двух полосной дороге представлена ниже

Схемаобгона с выездом на встречную полосу

Изданной схемы видно, что минимальное расстояние обгона, необходимое длязавершения его при постоянных скоростях движения обгоняемого 2, обгоняющего 1 ивстречного 3 автомобилей, можно определить как сумму

/> (7)

где: />и /> - дистанциибезопасности между автомобилями (соответственно индексу);

/> и /> - ихгабаритная длина, 4,205 и 6,675/>соответственно.

Поскольку

/> (8)

/> (9)

торешая совместно формулы (7 и 8), получаем

/> (10)

/> (11)

Минимальноерасстояние, которое должно быть свободным перед обгоняющим автомобилем в началеобгона (расстояние до встречного автомобиля), нужно определить с учетом />, определяемогопо формулам (8 — 11) и скорости автомобиля 3, двигающегося на встречной полоседвижения:

/> (12)

Длярасчетов лучше выбрать />, равной допустимой скоростидвижения на данном участке дороги согласно ПДД. В нашем случае она составляет90/>.Скорость обгоняющего автомобиля /> нужно задать по техническимхарактеристикам, т.е. примерно 0,8-0,9 от />. В нашем случае она составляет140/>.

Поформулам 8 — 12 определяем />, />, /> для разных значений />; и припостоянных />,/>, />, />.

Длярасчетов нам понадобятся некоторые значения /> для различных скоростей:

Для />

Расчетныеданные вносим в таблицу 4 и строят графики зависимости /> и /> от скорости обгоняемогоавтомобиля />,которую можно задать в интервале 40 — 80/>.

Таблица4. Расчет времени и путиобгона при постоянной скорости обгоняющего автомобиля (/>).

40 50 60 70 80

11,11 13,88 16,66 19,44 22,22

62,97 80,87 109,3 132,8 170,57

1,62 2,08 2,81 3,39 4,39

Вывод: из графика зависимости пути и времени обгона отскорости обгоняемого автомобиля видна понятная закономерность, что чем вышеначальная скорость обгоняемого автомобиля, тем больший путь пройдет обгоняющийавтомобиль двигающийся с постоянной скоростью. И тем больше времени емупонадобиться на осуществление этого маневра. Так например чтобы обогнать автомобильдвигающийся со скоростью 80/>, обгоняющий автомобиль пройдетрасстояние 170,57 метра и он потратит 4,39сек.

2.2 Определение времени и пути обгона с разгономобгоняющего автомобиля

Еслиинтенсивность движения в обоих направлениях на двухполосной дороге превышает150-160 /> (фазасвязанного или частично связанного движения), то автомобили движутся сплошнымпотоком, а скорости обгоняющего и обгоняемого автомобилей выравниваются. Толькопри появлении свободного пространства начинают обгон, сочетая его с разгоном.Разгон АТС при обгоне должен выполняться с максимальной интенсивностью ипрекращается плавно после его завершения. Реализация такого режима возможнатолько в том случае, когда имеется необходимый интервал между обгоняемым АТС иавтомобилем, двигающимся впереди него. В противном случае водитель обгоняемогоАТС после завершения обгона обгоняющим автомобилем будет вынужден экстреннозатормозить.

Значениявремени обгона />, пути обгона /> и скорости обгоняющегоАТС в момент завершения обгона /> в зависимости от скоростиобгоняемого автомобиля определяют предельные условия, при которых обгон можетбыть завершен. Для расчета времени и пути обгона с разгоном применяютграфо-аналитические и аналитические методы с учетом того, что

Дляупрощения расчетов допускают, что обгоняющий автомобиль движется с постояннымускорением. Ускорение при разгоне обычно принимают примерно 0,7-0,8 от />.

Приравноускоренном движении обгоняющего автомобиля с начальной скоростью />:

/> (13)

/> (14)

Изформул (13 и 14) следует, что чем выше приемистость автомобиля, тем меньшевеличины /> и/>. Поэтомувремя и путь обгона зависят от запаса тяговой силы />. Запас тяги зависит оттехнических характеристик и скорости движения АТС. Задавая различные значения /> (при />), определяемрасчетным методом значения /> и /> по формулам (13 и 14)

Длярасчетного значения />

Полученныезначения вносим в таблицу 5 и строим график зависимости от /> от />.

Таблица5.Расчетные значения /> и /> в зависимостиот ускорения.

0,2 0,4 0,8 1,2 1,6

/>/>

0,15 0,3 0,6 0,9 1,2

523.8 413.9 342 301.1 287.7

24.61 18.62 14.4 12.1 11.04

Вывод: график зависимости времени и пути обгона от ускорения обгоняющегоавтомобиля при постоянной скорости обгоняемого автомобиля показывает, что сувеличением ускорения путь необходимый для безлопастного обгона уменьшается.Так автомобилю ускорением 0,2 /> понадобиться 523.8 метра пути, ас ускорением 1.2 />, всего 301.1 метра.

3. Тормозные свойства АТС

3.1Расчет показателей тормозных свойств автомобиля

Показателямитормозной динамичности АТС являются: замедление />время/>и путь/>торможения при заданной скорости;тормозная сила, ее интенсивность нарастания и распределения по колесам и осямавтомобиля. Из уравнения движения автомобиля при торможении замедление можно определитьрасчетным методом по следующей формуле:

/> (15)

где: /> - суммарнаятормозная сила на колесах, равная силе сцепления шин с дорогой;

/> и /> - силасопротивления дороги и воздуха соответственно;

/> - сила трениядвигателя и трансмиссии;

/> - коэффициентучета вращающихся масс при торможении;

/> - весавтомобиля (/>);

/> - ускорениесвободного падения, />.

Приэкстренном торможении, когда тормозные силы на всех колесах

достиглизначения сил сцепления, а также пренебрегая силами />, /> и /> из уравнения (15), имеем

/> (16)

где: /> - коэффициентсцепления шины с дорогой;

/> - коэффициент,учитывающий сопротивление дороги, />

/> - сопротивлениекачению; /> -уклон дороги (/>)

Если учитыватьсопротивление воздуха, то

/> (17)

где:/> — коэффициентобтекаемости;

/> - лобоваяплощадь автомобиля, />

/> - егоскорость, /> (снижаетсяот />донуля).

Коэффициентсцепления шин с дорогой />при торможении зависит от многихфакторов. Предельные значения коэффициента /> для нашего случая составляет 0,65.

Величинатормозных сил зависит от конструкции тормозной системы, ее

техническогосостояния, распределения нагрузки на осях автомобиля и от управляющеговоздействия водителя. При торможении на горизонтальной дороге нормальныереакции могут быть найдены по следующим формулам:

/>;

/> (18)

где: /> -компоновочные параметры;

/> - высотацентра тяжести АТС.

Посколькусилы сцепления колес с дорогой при торможении переднего и заднего мостов равны:

/>;

/> (19)

То,тормозные реакции колес изменяются в зависимости от интенсивности торможения инагрузки на колесах. В расчетах часто допускают, что тормозные реакции всехколес практически не отличаются и достигают максимальных значений. Тогда времяот начала воздействия водителя на педаль тормоза до остановки автомобиля, т.е.время торможения:

/> (20)

авремя от начала возникновения опасной ситуации до остановки АТС (время остановки):

/> (21)

где: /> - времяреакции водителя (/>);

/> - времясрабатывания (запаздывания) тормозной системы, для одиночного автомобиля сгидравлическим приводом тормозов />, а с пневматическим приводом — />;

/> - времянарастания замедления;

/> -продолжительность снижения скорости до остановки при установившемся замедлении(интервал времени, в котором: замедление постоянно).

Врасчетах можно принять следующие значения

/> - длялегковых автомобилей;

0,05 — 0,4 — для грузовых автомобилей с гидроприводом;

0,15 — 1,5 — для грузовых автомобилей с пневмоприводном;

Тормознойпуть (расстояние, пройденное автомобилем от момента нажатия на тормозную педальдо полной остановки автомобиля) можно определить по следующей формуле:

/> (22)

аостановочный путь:

/> (23)

где: />, />, />, /> - расстояния,пройденные АТС с начальной скоростью /> за время />, />, /> и />соответственно.

Приполном использовании сцепления с дорогой всеми колесами автомобиля замедлениеможно определить по формуле (16).

Умногих автомобилей достичь одновременно блокировки всех колес практически невозможно по различным причинам. Поэтому для приближенных расчетов используютпоправочный коэффициент эффективности торможения />. В случае, когда коэффициентсцепления шин с дорогой />, для легковых автомобилей можнопринять />,для грузовых автомобилей полной массой (весом) менее 10 т />, для автобусов игрузовых автомобилей с полной массой более 10 т />. При малом коэффициенте сцепленияшин с дорогой />) для автомобилей всех типовследует принимать />.

Наоснове формул (18-23) и с учетом коэффициента эффективности тормозныхмеханизмов значения максимально возможного установившего замедления, время ипуть остановки автомобиля в случае приближенных расчетов можно определять последующим формулам:

/> (24)

/> (25)

/> (26)

Здесьсопротивление дороги

где: /> — уголпродольного уклона дороги. В нашем случае берем значение 20

/> - коэффициентсопротивления качению в нашем случае берем значение 0,03

Принятотакже характеризовать рабочую тормозную систему коэффициентом распределениятормозной силы /> по осям и по колесам на одной оси/>:

/> (27)

где: /> и /> - тормозныесилы на колесах передней /> и задней /> осей;

/> и /> -тормозныесилы на правом и левом колесах.

Значениякоэффициентов /> и /> вычисляют по формулам (27) наоснове стендовых испытаний тормозных систем автомобилей.

Применяяформулы (17, 25-26) рассчитываем основные параметры (/>, /> и />) в зависимости от начальнойскорости автомобиля в процессе экстренного торможения до полной остановки:

Длязначения начальной скорости автомобиля 5/>:

Длязначения начальной скорости автомобиля 10/>:

Для значенияначальной скорости автомобиля 15/>:

Длязначения начальной скорости автомобиля 20/>:

Длязначения начальной скорости автомобиля 25/>:

Длязначения начальной скорости автомобиля 30/>:

Рассчитаемзначения показателей тормозных свойств в зависимости от коэффициента сцеплениишин с дорогой:

Длязначения коэффициента сцепления шин с дорогой 0,8

Длязначения коэффициента сцепления шин с дорогой 0,7

Длязначения коэффициента сцепления шин с дорогой 0,6

Длязначения коэффициента сцепления шин с дорогой 0,5

Длязначения коэффициента сцепления шин с дорогой 0,4

Длязначения коэффициента сцепления шин с дорогой 0,3

Полученныезначения вносим в таблицы 6 и 7 и на их основе строим соответствующие графики.

Таблица6.Расчетные значенияпоказателей тормозных свойств в зависимости от скорости автомобиля

5 10 15 20 25 30

3.84 5.09 5.51 5.72 5.81 6.02

2.18 2.83 4.08 5.04 5.99 6.96

8.51 9.55 30.42 57.36 59.66 122.64

Таблица 7.Расчетные значения показателей тормозных свойств в зависимости откоэффициента сцепления шин с дорогой

7.37 6.52 5.66 4.81 3.96 3.11

3.87 4.21 4.65 5.27 6.14 7.49

49.4 52.78 57.34 63.07 71.56 84.68

Вывод: графики зависимости установившегосязамедления, тормозного пути и времени торможения от начальной скоростиавтомобиля показываю что чем выше начальная скорость автомобиля тем большийпуть пройдет данный автомобиль прежде чем остановиться, следовательно и временина это ему также понадобиться больше. Установившееся замедление также будетвозрастать по мере увеличения начальной скорости, но данная зависимость непрямая: величина замедления резко увеличивается, по мере изменения начальнойскорости автомобиля в интервале от 5 до 15 />, при дальнейшем увеличенииначальной скорости, замедление увеличивается незначительно. Так напримеравтомобилю двигающемуся со скоростью 5/>для экстренной остановкипонадобится 2.18 секунды и 8.51 метров остановочного пути, а при скорости 30/>более 6.96секунд и 122.64 метров остановочного пути.

Графикизависимости показателей тормозных свойств автомобиля от коэффициента сцепленияшин с дорогой при постоянной скорости автомобиля указывает четкую зависимость,остановочного пути и времени, а также величины замедления автомобиля откоэффициента сцепления шин с дорогой. При высоком показатели сцепления шин сдорогой, автомобиль обладает более высоким замедлением и ему понадобитьсяменьше времени, что бы остановиться, следовательно, и пройденный путь будетменьше.

4. Устойчивость автотранспортных средств

4.1Расчет показателей устойчивости автомобиля

Устойчивость- совокупность свойств, определяющих положение автотранспортного средства илиего звеньев при движении. Нарушение устойчивости АТС выражается в произвольномизменении направления движения, его опрокидывании или скольжения шин по дороге.Оценочными показателями устойчивости являются критические параметры движения иположения. Различают продольную и поперечную устойчивость автомобиля.Признаками потери поперечной устойчивости являются: изменение направлениядвижения (курсовая устойчивость); поперечное скольжение (занос) иопрокидывание, а продольной устойчивости — буксование ведущих колес иопрокидывание.

Потеряавтомобилем продольной устойчивости выражается, как правило, в буксованииведущих колес, часто наблюдаемое при преодолевании автопоездами затяжныхподъемов при скользкой дороге. Опрокидывание АТС в продольной плоскостивозможно лишь при дорожно-транспортном происшествии.

Показателямикурсовой устойчивости служат средняя скорость поперечного смещения безкорректирующих воздействий со стороны водителя /> и средняя угловая скоростьповорота рулевого колеса /> Эти показатели определяютэкспериментально при испытании АТС.

Показателямипоперечной устойчивости автомобиля при криволинейном движении являютсякритические скорости (максимально возможные) по боковому скольжению />/> и боковомуопрокидыванию />/>, критические углы косогора (уголпоперечного уклона дороги) по боковому скольжению />/> и по боковому опрокидыванию />/>.

В даннойработе необходимо определить расчётными методами величины практическихскоростей поперечного скольжения и опрокидывания в зависимости от радиусаповорота дороги в плане и дорожных условий. С этой целью можно использоватьвыражения для критической скорости при движении автомобиля на повороте:

— дляслучая поперечного скольжения

/>/> (28)

— дляслучая поперечного опрокидывания

/>/> (29)

где: /> - радиусповорота, />;

/> - среднеезначение колеи автомобиля, />. Для автомобиля ВАЗ-21099 составляет1,385/>;

/> - уголпоперечного уклона дороги, град;

/> - высотацентра тяжести полностью груженого автомобиля, />;

/> - коэффициентпоперечного сцепления шин с дорогой.

Вслучае, когда />:

/>/> (30)

/>/> (31)

/> (32)

Здесь/> - коэффициентпоперечной устойчивости автомобиля.

Изусловия равенства поперечных сил сцепления шин с дорогой и поперечных сил,действующих на автомобиль при движении на повороте

/> (33)

можнотакже найти максимальный угол поперечного уклона дороги (косогора), по которойавтомобиль движется без скольжения:

/> (34)

Какследует из выражения (34) на прямолинейном участке дороги

Изуравнения моментов сил относительно оси, проходящей через контакты шин внешнихколес, находят значение максимально допустимого угла косогора, по которомуавтомобиль может двигаться без опрокидывания:

/> (35)

Изформулы (35) очевидно, что при движении на прямолинейном участке

т.е. /> равен коэффициенту поперечнойустойчивости автомобиля />. Вышеприведенные формулы (28 — 31, 34, 35), используемые для расчета параметров />/>, />/>, />, />, справедливы лишь для случая,когда предполагают, что автомобиль представляет собой жесткую систему. Вдействительности он является сложной системой с шарнирными и упругими связями иэлементами. Поэтому под действием поперечных сил кузов автомобиля поворачиваетсяи наклоняется в поперечном направлении. При этом упругие элементы подвески(рессоры, пружины и т.д.) деформируются. Упруго деформируются и шины АТС. С учетомэтих элементов критическая скорость опрокидывания на 10-15% меньше, чемполученная для жесткой системы.

Приопределении критической скорости поперечного скольжения часто допускают, чтопродольные силы отсутствуют и колеса обоих осей автомобиля скользят впоперечном направлении одновременно. Такое явление в практике наблюдается оченьредко, обычно раньше начинают скользить колеса или переднего, или заднегомостов.

Безучета динамических нагрузок критическую скорость скольжения колес передней осиопределяют по следующей формуле:

/>/> (36)

азадней:

/>/> (37)

где: /> - удельнаякасательная реакция, />;

/> и /> - коэффициентыизменения вертикальных реакций при разных режимах движения;

/> - уголповорота управляемых колес.

Длядвухосных автомобилей в активном режиме />=0,8-0,9; />=1,05-1,1; в режиме торможения — />=1,2-1,3; />=0,7-0,8.

Приактивных режимах движения у заднеприводных автомобилей />, />, т.е. />, а при торможении — />Поэтому во всехслучаях />/>/>, т.е. наиболее вероятензанос заднего моста, что приводит к изменению мгновенного радиуса поворотаавтомобиля, соответственно, к росту центробежной силы и непрерывному изменениюрадиуса поворота. Такое движение автомобиля называется заносом. Заносчрезвычайно опасен, т.к. развивается очень быстро и может привести копрокидыванию АТС.

Вданной работе по приведенным выше формулам определяем значения />/>, />/>, />/> и />/> согласно заданию.

Величинавысоты центра тяжести /> зависит от марки автомобиля,степени нагрузки. По формуле (32) можно определить также величину />, если заданкоэффициент />,значения которого для отечественных автомобилей находятся в пределах: длялегковых — 0,95-1,15; для грузовых — 0,6 — 0,8; для автобусов — 0,9-1,2.

Рассчитаемзначения критических скоростей скольжения и опрокидывания в зависимости отрадиуса поворота дороги:

Длязначения радиуса поворота 20/>

/>/>

Длязначения радиуса поворота 40/>

/>/>

Длязначения радиуса поворота 60/>

/>/>

Длязначения радиуса поворота 80/>

/>/>

Длязначения радиуса поворота 100/>

/>/>

Длязначения радиуса поворота 120/>

/>/>

Рассчитаемзначения угла опрокидывания и скольжения в зависимости от скорости автомобиля ирадиуса поворота:

Длязначения скорости 5/>и радиуса поворота 20/>

Длязначения скорости 10/>и радиуса поворота 40/>

Длязначения скорости 15/>и радиуса поворота 60/>

Длязначения скорости 20/>и радиуса поворота 80/>

Длязначения скорости 25/>и радиуса поворота 100/>

Длязначения скорости 30/>и радиуса поворота 120/>

Результатырасчетов заносим в таблицы 8 и 9.

Таблица8.Расчетные значения />/> и />/>в зависимости от />

20 40 60 80 100 120

/>/>

10.39 14.69 17.99 20.78 23.23 25.45

/>/>

14.36 20.31 24.87 28.72 32.11 35.17

Таблица 9.Расчетные значения />/> и />/> в зависимости от скоростиавтомобиля

20 40 60 80 100 120

5 10 15 20 25 30

/>/>

0.39 0.26 0.14 0.031 -0.065 -0.15

/>/>

0.32 0.092 0.055 0.017 0.008 0.004

Графикизависимости критической скорости заноса и опрокидывания от радиуса поворотадороги показывает что чем больше радиус поворота, тем больше значениекритических скоростей по заносу и опрокидыванию, данная зависимость практическипрямая и показывает, что опрокидывание автомобиля во время прохожденияповорота, практически не возможно в следствии высоких зачетных скоростейопрокидывания. Так скорость опрокидывания при повороте радиусом 20 метров,составляет 10,39м/с, что является еще достижимым значением для современныхавтомобилей. Для радиуса поворота в 60 метров скорость опрокидывания составитуже 17,99 м/с.

Графикизависимости опрокидывания и скольжения от скорости автомобиля показывают чточем выше скорость автомобиля, тем меньше значение уклона который может вызватьскольжение или опрокидывание автомобиля.

5. Поворачиваемость автотранспортных средств

5.1Определение шинной поворачиваемости автомобиля

Поворачиваемостьюназывают способность автомобиля изменять направление движения баз поворотауправляемых колес. Существуют две причины поворачиваемости под действиембоковых сил: увод колес в результате поперечной деформации шин; поперечныйкрен, обусловленный упругой деформацией рессор, пружин и других упруго-деформируемыхэлементов автомобиля.

Уводомназывают качение колеса под углом к своей плоскости. Причиной увода является то,что шины обладают не только радиальной, но и боковой эластичностью. Поддействием боковых сил (поперечный уклон дороги, поворот автомобиля, боковойветер) шины колес деформируются в поперечном направлении и колесо начинаеткатиться под некоторым углом /> к первоначальной, т.е. заданнойводителем траектории. Этот угол называют углом увода.

Междубоковой силой и углом увода существует определенная зависимость. При малыхбоковых силах шина деформируется без скольжения элементов ее контакта сдорогой, сила увода и угол при этом увода связаны зависимостью

/> (37)

где: /> - коэффициент сопротивленияуводу, />

Величина/>, зависит от многих факторов:вертикальной /> и касательной />сил, приложенных кколесу; угла наклона колеса к вертикали (угол развала); давления воздуха вшине; ширины обода колеса; жесткости каркаса шины; степени износа протектора ит.д. Их влияние на /> учитывается экспериментальнымипоправочными коэффициентами />:

где: />и т.д.-коэффициенты, учитывающие влияние указанных факторов на коэффициентсопротивления уводу.

Дляшин легковых автомобилей />=15 — 40 />, а для грузовых автомобилей иавтобусов />=30- 100 />.

Максимальныеуглы увода шин составляют 12 — 14, а средние – 2 — 6 градусов.

Приналичии увода центр поворота автомобиля смещается пропорционально углу уводазадних колес, если смотреть по схеме от точки /> в точку /> и мгновенный центр поворотауменьшается до. />. Из схемы очевидно, что

/> (38)

Извыражения (38) имеем

/> (39)

Схемадвижения автомобиля на повороте с эластичными шинами

/> - уголповорота управляемых колес;

/> и /> - векторыскоростей качения передней и задней осей колес;

/> - колеснаябаза

Иззависимости (39) следует, что под действием боковых сил автомобиль можетдвигаться криволинейно и при />, т.е. когда управляемые колеса неповорачиваются, а кривизна траектории зависит от соотношения углов /> и />. Если />, то радиус /> равенбесконечности, т.е. автомобиль, движется прямолинейно. Тогда шиннуюповорачиваемость автомобиля называют нейтральной. Однако автомобиль, имеющийнейтральную поворачиваемость, под действием боковых сил будет двигатьсяпрямолинейно, но под углом /> к прежнему (заданному водителем)направлению движения. Если /> - шинную поворачиваемостьназывают недостаточной. При прямолинейном движении в таком случае автомобильповорачивается вокруг центра, но составляющая центробежной силы /> направлена в сторону противоположнуюпоперечной силе, что уменьшает результирующую силу.

Если /> - шиннуюповорачиваемость называют излишней. В таком случае центробежная сила совпадаетпо.направлению с внешней силой, что увеличивает вероятность заноса илиопрокидывания.

Дляколичественной оценки шинной поворачиваемости автомобиля также служит коэффициентповорачиваемости:

/> (40)

где: /> и /> - осевыенагрузки на соответствующие оси, /> В нашем случае нагрузка напереднюю и заднюю оси, полностью груженного автомобиля ВАЗ-21099 составляет6750 и 6650 /> соответственно.

Приизлишней шинной поворачиваемости — />;

принейтральной — />,

принедостаточной — />.

Креноваяповорачиваемость связана с конструкцией подвески. Под действием боковых силкузов автомобиля (его надрессоренная часть) наклоняется, вызывая сжатие рессорс одной стороны и распрямление других, в результате мост поворачивается вгоризонтальной плоскости от вертикальной оси, проходящей через центр моста.Если углы поворота переднего и заднего мостов не одинаковы по величине инаправлению, то автомобиль вследствие крена поворачивается, хотя передние колесаостаются в нейтральном положении.

Уводавтомобиля зависит также от развала колеса. Если направление поперечной силысовпадает с направлением развала, то увод увеличивается. Развал колеса, равный1°, вызывает увод на угол 10-20°. При двухрычажной подвеске колеса наклоняютсяв сторону крена кузова в направлении действия поперечной силы />, что увеличивает -уголувода моста. Приоднорычажной подвеске колеса наклоняются в сторону,противоположную крену кузова, т.е. навстречу поперечной силе, что уменьшаетугол увода моста.

Потеряуправляемости у автомобиля, имеющего излишнюю поворачиваемоеть, может наступитьи при отсутствии боковой силы а случае достижения некоторой скорости,называемой критической />. Поскольку углы увода />и /> пропорциональныбоковым силам, то

/> (41)

где />— скоростьавтомобиля.

При /> из выражений(39) и (41) имеем:

/> (42)

Отсюда:

/> (43)

Врасчетной части необходимо рассчитать значения /> и /> в зависимости от изменениянагрузки на оси автомобиля. В нашем случае мы ведем расчет для автомобиля ВАЗ-21099.Так как распределение нагрузки по осям у данного автомобиля равномерно, тодостаточно рассчитать значения /> и /> для полностью загруженногоавтомобиля при различных значениях />. Расчеты ведем по формулам (40) и(43) с учетом выражений (37-39)

Вычисленныезначения /> и/> заносим втаблицу 10 и строим график соответствующей зависимости

Таблица.10 Расчетные значения /> и /> для полностьюзагруженного автомобиля

30 45 60 75 90 110

1,014 1,014 1,014 1,014 1,014 1,014

1,856 3,24 3,47 4,41 4,64 5,15

Вывод:график зависимости коэффициента поворачиваемости и скорости увода откоэффициента сопротивления уводу полностью груженного автомобиля, показываетчто расчетный автомобиль имеет постоянное значение коэффициентаповорачиваемости, не зависящие от коэффициента увода. Оно составляет 1,014 исоответствует слегка излишней поворачиваемости.

Скоростьувода же постоянно растет с увеличение значения коэффициента увода: так длязначения коэффициента увода в 45 />, скорость увода составит 3,24 м/c

6. Информативность автотранспортных средств

6.1Определение показателей эффективности автономного освещения автомобиля

Информативностьявляется одной из важных эксплуатационных характеристик автомобиля, влияющая наего безопасность. Она представляет собой совокупность потенциальных свойств,присущих автомобилю, обеспечивающих участников дорожного движения необходимойинформацией.

Дляводителя информативность автотранспортных средств можно разделить навнутреннюю, исходящую от автомобиля, управляемого им; на внешнюю, исходящую отдругих транспортных средств, дороги и окружающей среды. Внешней визуальнойинформативностью обладает кузов и световозвращатели, относящиеся к пассивным, атакже система автономного освещения и внешней световой сигнализации, которыеявляются активными. Информативность автомобиля может быть визуальной, звуковойи тактильной. Свыше 90 % всей информации водитель получает с помощью зрения,т.е. визуально.

Длясоздания необходимых условий безопасного движения в темное время автомобильоборудован фарами: ближнего, дальнего, противотуманного и скоростного света(прожекторы дальнего света), фонарями заднего хода. Фары ближнего светапредназначены для освещения дороги впереди автомобиля при наличии движущихсянавстречу транспортных средств, а фары дальнего света — при их отсутствии. Приприменении широкоугольных (противотуманных) фар улучшается видимость придвижении в случае пониженной прозрачности атмосферы (туман, дождь, снег ит.д.), проезда по дорогам с малым: кривым поворота, проезда пересечений, вгородах и населенных пунктах, т.к. они лучше освещают пешеходные дорожки итротуары.

Нормативнымидокументами, регламентирующими количество, расположение, цвет, углы видимости исветотехнические характеристики фаз, являются JSO – R303,Пр.№1, 19, 20, 48 КВТ ЕЭК ООН, ГОСТ 8769-75, ГОСТ 3544-75 и ГОСТ 10984-74.

Яркость- отношение силы света источника к площади светящейся поверхности, измеряется в/>. Яркостьавтомобильной фары в зависимости от типа ламп составляет 0,05 — 0,5/>, яркостьСолнца в ясную погоду />. Поэтому освещенность /> (отношениесветового потока к площади освещаемой поверхности) объектов в темное времясуток значительно хуже, чем в дневное время. В правилах ЕЭК ООНсветораспределение фар нормируется в единицах освещенности,/>(люкс):

где:/> — вертикальнаяосвещенность, создаваемая фарой на специальном измерительном экране, />;

/> — сила света взаданном направлении, />;

/> — расстояние отфары до измерительного экрана, м.

Физиологическаявидимость дороги и объектов характеризует возможность зрительного обнаруженияих. Эта возможность зависит от яркости фона /> и объекта />, оценивается величинойяркостного контраста:

авидимость принято определять как отношение фактического контраста /> к егопороговому значению />

где: />;

/> и /> -коэффициенты, определяемые экспериментально.

Приуправлении транспортным средством в темное время суток яркость фона /> (адаптации)определяется уровнем средней яркости дорожного покрытия при действии светаавтомобильных фар, значения которой не превышает 2 />.

Видимостьв значительной степени зависит от слепящего действия фар встречных автомобилей,количественной мерой которого является коэффициент ослепленности:

/> (44)

где: /> - разностьпороговых яркостей при наличии слепящих источников;

/> — тоже при ихотсутствии.

Извыражения (44) следует, что при отсутствии слепящих источников />.

Если />, то видимостьпрактически отсутствует.

Основными наиболее важным показателем эффективности системы автономного освещенияавтомобиля является безопасная скорость, которая определяется из условиядальности видимости и остановочного пути:

где: /> -установившееся замедление (см.формулы (16 и 17)), />;

/> - суммарноевремя реакции />, срабатывания />, нарастания тормозных сил/> идополнительное время реакции, необходимое для восприятия препятствий в темноевремя суток />,(/>;/>дляодиночного автомобиля; />; />)

/> - расстояниевидимости препятствий, />.

Критериембезопасности по условиям видимости может служить коэффициент видимости,представляющий собой отношение дальности видимости /> к необходимой дальностиопределяемой скоростью движения />

/> (45)

Величина,обратная коэффициенту видимости /> называется коэффициент опасностидвижения:

/> (46)

Извыражения (45) очевидно, что, если />, то безопасность движенияобеспечена по видимости. Если />, то условия освещения- необеспечивают безопасности движения.

Расстояниевидимости /> зависитот расстояния освещения /> но меньше на величин />, т.е.

/> (47)

где: /> - эмпирическийкоэффициент, зависящий от динамики восприятия освещаемых объектов при движении,находящихся в поле зрения;

/> - скоростьдвижения автомобиля.

Можнопринять/>

Поправка/> учитываеттот факт, что с увеличением скорости сокращается расстояние, на которомпрепятствие на дороге может быть обнаружено, т.к. в динамических условиях восприятиеразличных объектов на дороге или на обочине требует большей их освещенности.Значения /> нужноопределить по формуле (45).

Дляопределения предельной скорости движения в условиях плохой видимости в даннойработе необходимо рассчитать по формулам (45), (46) и (47) коэффициентывидимости и опасности движения в зависимости от скорости и при разнойосвещенности или силы света фар.

Расстояниемаксимального освещения /> для фар ближнего света можно принятьв диапазоне 25 — 75/>, а для фар дальнего света — 100 —400/>(в

зависимостиот используемых фар и ламп).

Рассчитаемзначения />в зависимости отскорости автомобиля:

Рассчитаемзначения /> в зависимости отскорости автомобиля:

Дляскорости 20/>

/>;

Дляскорости 40/>

/>;

Дляскорости 60/>

/>;

Дляскорости 80/>

/>;

Дляскорости 100/>

/>;

Дляскорости 120/>

/>;

Рассчитаемзначения /> и /> в зависимости отскорости автомобиля:

Полученныезначения заносим в таблицу 11

Таблица 11.Расчетные значения />, />, /> и /> в зависимости отскорости автомобиля

20 40 60 80 100 120

5,55 11,11 16,66 22,22 27,77 33,33

10.23 15.84 28.89 48.55 71.97 101.86

37.23 34.45 31.67 29.89 26.12 23.34

3.64 2.18 1.192 0.620 0.363 0.229

0.275 0.460 0.912 1.613 2.755 4.364

Вывод: из графиков зависимости коэффициентов видимости и опасности движения отскорости при разных расстояниях видно, что по мере увеличения скорости движения,коэффициент видимости резко снижается. Коэффициент опасности движениясоответственно растет, так как данные величины являются обратными друг другу.Так, например, для скорости в 20 /> коэффициент видимости составляет 3.64,а коэффициент опасности движения 0,275, для скорости 120 /> 0.229 и 4.364соответственно.

Заключение

Помере выполнения данного курсового проекта были изучены показатели влияющие набезопасность движения автотранспортных средств. Кроме того были изученыпринципы и произведены расчеты этих показателей.

Длярасчетов была взята базовая модель автомобиля ВАЗ-21099, используя данныетехнической характеристики по мере выполнения курсового проекта были рассчитаныширина динамического коридора, данного автомобиля при движении на прямолинейномучастке дороги; ширина динамического коридора на криволинейном участке;дистанции безопасности при движении автомобиля ВАЗ-21099 за грузовымавтомобилем ЗИЛ-431410 на различных скоростях; время и путь обгона припостоянной скорости автомобилей и при ускорении обгоняющего автомобиля;тормозные показатели автомобиля, в зависимости от начальной скорости икоэффициента сцепления шин с дорогой; показатели устойчивости автомобиля приразличных радиусах поворота и скорости движения; шинная поворачиваемостьавтомобиля и скорость увода, а также показатели эффективности автономногоосвещения автомобиля.

Как видноданная работа охватывает большой спектр систем автомобиля отвечающий за егобезопасное движения, только при правильном расчете и учете данных показателейвозможно грамотное производство и эксплуатация автотранспортных средств.

Список литературы

1. Хацац К.Г. — Методические указания квыполнению КР по предмету “БТС” — Майкоп 2006г.

2. Краткий автомобильный справочникНИИАТ — Москва 1983г.

еще рефераты

Еще работы по транспорту

Реферат по транспорту

Деятельность предприятия, оказывающего услуги противокоррозионной обработки автомобилей

26 Июня 2015

Реферат по транспорту

Особенности перевозок грузов водным и воздушным транспортом

26 Июня 2015

Реферат по транспорту

Проект ділянки нової залізниці

26 Июня 2015

Реферат по транспорту

Организация перевозок скоропортящихся грузов

26 Июня 2015