Рефераты - Афоризмы - Словари
Русские, белорусские и английские сочинения
Русские и белорусские изложения
 

Анализ эксплуатационных свойств автомобиля УАЗ-316300 "Патриот"

Работа из раздела: «Транспорт»

/

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»

№ пп

Наименование параметра

Размерность

Значение

1

Грузоподъёмность

кг

600

2

Допустимая масса прицепа:

оборудованного тормозами

кг

1500

без тормозов

кг

750

3

Собственная масса, m0

кг

2050

в т. ч. на переднюю ось m01

кг

1110

на заднюю ось m02

кг

940

4

Полная масса, mа

кг

2650

в т. ч. на переднюю ось mа1

кг

1217

на заднюю ось mа2

кг

1433

5

Радиус поворота по оси внешнего переднего колеса

м

6,55

6

Максимальная скорость

км/ч

150

7

Контрольный расход топлива при скорости 90 км/ч

л/100 км

10,4

8

Передаточные числа коробки передач:

I передача

4,155

II передача

2,265

III передача

1,428

IV передача

1

V передача

0,88

задняя передача

3,827

главная передача

4,625

раздаточная коробка

I-1, II-1,94

9

Число ходовых колес

4

10

Размер шин

дюйм (мм)

225/75R16

11

Статический радиус колеса Rк

м

0,345

12

Момент инерции колеса

кг*м2

1,955

13

Масса агрегатов: двигатель

кг

190

14

База L

мм

2760

15

Колея колес:

передних колес Вп

мм

1600

задних колес Вз

мм

1600

16

Параметры кузова:

длина lк

мм

4647

ширина bк

мм

2080

высота hк

мм

2000

погрузочная высота hк

мм

667

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

Наименование параметра

Размерность

Значение

Максимальная мощность Nе при nе=4400, об/мин

кВт

105

Максимальный крутящий момент Ме при nе=3900, об/мин

Нм (кг*см)

230 (23,5)

Момент инерции вращающихся элементов трансмиссии, приведенный к колесам, Jтр

кг*м2

2,737

Момент инерции двигателя, приведенный к его выходному валу, Jд

кг*м2

0,232

Степень сжатия

9

Минимальный эффективный расход топлива

г/кВт*ч

265

Рабочий объём двигателя

л

2,7

м3

0,0027

Рабочий объем одного цилиндра

л

0,675

м3

0,000675

Внешняя скоростная характеристика Me=ѓ(ne)

ne, об/мин

1000

1500

2000

2500

3000

3500

4000

4500

Me, Н*м

171

200

212

220

220

227

230

225

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

Наименование

Размерность

Значение

Груз

Масса БРУТТО

кг

225

Вид тары

Коробка

Габаритные размеры

длина

м

0,792

ширина

м

1,232

высота

м

0,8

Человек

Масса одного пассажира

кг

75

Число посадочных мест, включая водителя

ед

5

Общая масса пассажиров

кг

375

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

Показатель

Размерность

Значение

Координаты центра масс порожнего АТС

хо

мм

1265,56

ho

мм

517,5

Координаты центра масс пассажиров

х1

мм

1144

h1

мм

809,6

х2

мм

2076,8

h2

мм

844,8

Координаты центра масс груза

хг

мм

3115,2

мм

968

Координаты центра масс груженого АТС УАЗ-316300 «Патриот»

ха

мм

1484,6

мм

600

Нормальные реакции дороги, действующие на:

колеса передней оси порожнего АТС

Н

10878

колеса задней оси порожнего АТС

Н

9212

колеса передней оси груженого АТС

Н

11926,6

колеса задней оси груженого АТС

Н

14043,4

полноприводный груженый автомобиль

Н

25970

Лобовая площадь АТС, Fа

м2

2,75787

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

зтр

- КПД трансмиссии

0,89

0,89

0,89

0,94

0,89

Сх

- коэффициент аэродинамического сопротивления

0,62

ѓо

- коэффициент сопротивления качению:

заданный

0,035

минимальный

0,015

ц

- коэффициент сцепления:

минимальный

0,1

заданный

0,5

максимальный

0,9

i

- продольный уклон дороги

0,08

с

- плотность воздуха (при температуре воздуха tв=20°)

1,205

Коэффициент учета вращающихся масс

№ передачи

1

2

3

4

5

д

1,27

1,105

1,06

1,048

1,044

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»

Параметр

Размерность

Результаты расчета

об/мин

1000

1500

2000

2500

3000

3500

4000

4500

Н*м

171

200

212

220

220

227

230

225

Передача № 1; uкп=4,155; д=1,27;

м/с

1,8807

2,8211

3,7615

4,7018

5,6422

6,5826

7,5229

8,4633

 

км/ч

6,7706

10,156

13,541

16,927

20,312

23,697

27,083

30,468

Н

8469,7

9906,1

10500

10897

10897

11243

11392

11144

Н

3,644

8,1989

14,576

22,775

32,796

44,639

58,304

73,79

ѓ

 

0,0351

0,0352

0,0353

0,0355

0,0357

0,036

0,0363

0,0367

ш

 

0,1151

0,1152

0,1153

0,1155

0,1157

0,116

0,1163

0,1167

Н

914,74

921,97

932,1

945,12

961,04

979,85

1001,5

1026,1

Pсп

Н

2992,3

2999,6

3009,7

3022,7

3038,6

3057,4

3079,1

3103,7

D

 

0,326

0,3811

0,4038

0,4187

0,4183

0,4312

0,4364

0,4263

J

м/с2

2,2425

2,6667

2,8402

2,9539

2,9492

3,0465

3,0842

3,0034

Dц ц=0,5

 

0,4999

0,4997

0,4994

0,4991

0,4987

0,4983

0,4978

0,4972

Dц ц=0,1

0,0999

0,0997

0,0994

0,0991

0,0987

0,0983

0,0978

0,0972

Dц ц=0,9

0,8996

0,8997

0,8994

0,8991

0,8987

0,8983

0,8978

0,8972

Передача № 2; uкп=2,265; д=1,105;

м/с

3,4822

5,2232

6,9643

8,7054

10,446

12,188

13,929

15,67

 

км/ч

12,536

18,804

25,072

31,339

37,607

43,875

50,143

56,411

Н

4574,5

5350,3

5671,3

5885,4

5885,4

6072,6

6152,9

6019,1

Н

12,492

28,106

49,967

78,073

112,42

153,02

199,87

252,96

ѓ

 

0,0353

0,0356

0,0361

0,0368

0,0375

0,0385

0,0395

0,0407

ш

 

0,1153

0,1156

0,1161

0,1168

0,1175

0,1185

0,1195

0,1207

Н

928,79

953,59

988,31

1032,9

1087,5

1152

1226,4

1310,7

Pсп

Н

3006,4

3031,2

3065,9

3110,5

3165,1

3229,6

3304

3388,3

D

 

0,1757

0,2049

0,2165

0,2236

0,2223

0,2279

0,2292

0,222

J

м/с2

1,2461

1,5028

1,6007

1,6586

1,64

1,6819

1,6839

1,6094

ц=0,5

 

0,4995

0,4989

0,4981

0,497

0,4957

0,4941

0,4923

0,4903

ц=0,1

0,0995

0,0989

0,0981

0,097

0,0957

0,0941

0,0923

0,0903

ц=0,9

0,8995

0,8989

0,8981

0,897

0,8957

0,8941

0,8923

0,8903

Передача № 3; uкп=1,428; д=1,06;

м/с

5,5214

8,2821

11,043

13,804

16,564

19,325

22,086

24,846

 

км/ч

19,877

29,816

39,754

49,693

59,631

69,57

79,508

89,447

Н

2885

3374,3

3576,7

3711,7

3711,7

3829,8

3880,4

3796

Н

31,407

70,665

125,63

196,29

282,66

384,73

502,51

635,99

ѓ

 

0,0357

0,0366

0,0378

0,0394

0,0414

0,0437

0,0464

0,0494

ш

 

0,1157

0,1166

0,1178

0,1194

0,1214

0,1237

0,1264

0,1294

Н

958,83

1021,2

1108,5

1220,7

1357,9

1520

1707

1919

Pсп

Н

3036,4

3098,8

3186,1

3298,3

3435,5

3597,6

3784,6

3996,6

D

 

0,1099

0,1272

0,1329

0,1354

0,132

0,1327

0,1301

0,1217

J

м/с2

0,6844

0,8361

0,877

0,8851

0,8364

0,8207

0,7723

0,667

ц=0,5

 

0,4988

0,4973

0,4952

0,4924

0,4891

0,4852

0,4807

0,4755

ц=0,1

0,0988

0,0973

0,0952

0,0924

0,0891

0,0852

0,0807

0,0755

ц=0,9

0,8988

0,8973

0,8952

0,8924

0,8891

0,8852

0,8807

0,8755

Передача № 4; uкп=1; д=1,048;

м/с

7,8671

11,801

15,734

19,668

23,601

27,535

31,468

35,402

км/ч

28,322

42,482

56,643

70,804

84,965

99,125

113,29

127,45

Н

2138,5

2501,2

2651,3

2751,3

2751,3

2838,9

2876,4

2813,9

Н

63,761

143,46

255,04

398,5

573,85

781,07

1020,2

1291,2

ѓ

 

0,0364

0,0382

0,0408

0,044

0,048

0,0527

0,0581

0,0642

ш

 

0,1164

0,1182

0,1208

0,124

0,128

0,1327

0,1381

0,1442

Н

1010,2

1136,8

1314

1541,9

1820,3

2149,4

2529,2

2959,6

Pсп

Н

3087,8

3214,4

3391,6

3619,5

3897,9

4227

4606,8

5037,2

D

 

0,0799

0,0908

0,0923

0,0906

0,0838

0,0792

0,0715

0,0586

J

м/с2

0,4063

0,4913

0,4815

0,4355

0,3352

0,2483

0,125

-0,0525 

ц=0,5

 

0,4975

0,4945

0,4902

0,4847

0,4779

0,4699

0,4607

0,4503

ц=0,1

0,0975

0,0945

0,0902

0,0847

0,0779

0,0699

0,0607

0,0503

ц=0,9

0,8975

0,8945

0,8902

0,8847

0,8779

0,8699

0,8607

0,8503

Передача № 5; uкп=0,88; д=1,044;

м/с

8,9603

13,44

17,921

22,401

26,881

31,361

35,841

40,321

 

км/ч

32,257

48,386

64,514

80,643

96,771

112,9

129,03

145,16

Н

1777,8

2079,2

2204

2287,2

2287,2

2359,9

2391,1

2339,2

Н

82,712

186,1

330,85

516,95

744,41

1013,2

1323,4

1674,9

ѓ

 

0,0369

0,0392

0,0425

0,0467

0,0519

0,0579

0,065

0,0729

ш

 

0,1169

0,1192

0,1225

0,1267

0,1319

0,1379

0,145

0,1529

Н

1040,3

1204,5

1434,4

1730

2091,2

2518,1

3010,8

3569,1

Pсп

Н

3117,9

3282,1

3512

3807,6

4168,8

4595,7

5088,4

5646,7

D

 

0,0653

0,0729

0,0721

0,0682

0,0594

0,0519

0,0411

0,0256

J

м/с2

0,2666

0,3162

0,2782

0,2014

0,0708

 -0,0572

-0,224 

-0,4446 

ц=0,5

 

0,4968

0,4928

0,4873

0,4801

0,4713

0,461

0,449

0,4355

ц=0,1

0,0968

0,0928

0,0873

0,0801

0,0713

0,061

0,049

0,0355

ц=0,9

0,8968

0,8928

0,8873

0,8801

0,8713

0,861

0,849

0,8355

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»

Показатель

Номер передачи

1

2

3

4

5

Максимальная возможная скорость: Va max при i=0, ѓзад=0,035, (км/ч)

30,5

56,4

89,4

123,8

-

Максимальная возможная скорость: Va max при iзад=0,08, ѓзад=0,035, (км/ч)

30,5

56,4

82,8

-

-

Скорость при максимальном D: VD max (км/ч)

27

50,1

49,7

56,6

48,4

Максимальный преодолеваемый уклон imax при ѓзад=0,035 и цзад=0,5 (доли)

0,4

0,19

0,096

0,05

0,03

(град)

22,9

10,9

5,5

2,9

1,7

Максимальный преодолеваемый уклон imax при ѓзад=0,035 и цзад=0,1 (доли)

0,065

0,064

0,063

0,05

0,03

(град)

3,7

3,7

3,6

2,9

1,7

Максимальный преодолеваемый уклон imax при ѓзад=0,035 и цзад=0,9 (доли)

0,4

0,19

0,096

0,05

0,03

(град)

22,9

10,9

5,5

2,9

1,7

Пределы изменения ускорения (Jнач - Jкон) (м/с2)

2,242 - 3,003

1,246 - 1,609

0,684 - 0,667

0,406 - 0,125

0,27 - 0,07

Скорость момента переключения передач, Vп, (км/ч)

30,5

56,4

89,4

123,8

-

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»

Параметры

Результаты расчета

Передача № 1: tП=0 с; ?VП=0 м/с; SП=0 м.

Vа ср, м/с

2,3509

3,2913

4,2317

5,172

6,1124

7,0528

7,9931

Vа ср, км/ч

8,463

11,85

15,23

18,6

22

25,4

28,8

Jср, м/с2

2,4546

2,7535

2,8971

2,9516

2,9979

3,0654

3,0438

?tр, с

0,383

0,3414

0,3245

0,3185

0,3136

0,3067

0,3088

tр, с

0,383

0,7243

1,0488

1,3673

1,6808

1,9875

2,2963

?Sр, м

0,9003

1,1236

1,373

1,6472

1,9166

2,1627

2,4685

Sр, м

0,9003

2,0239

3,3969

5,0441

6,9607

9,1234

11,592

Передача № 2: tП=1 с; ?VП=0,33 м/с; SП=7,5 м.

Vа ср, м/с

4,3527

6,0938

7,8349

9,5757

11,317

13,059

14,8

Vа ср, км/ч

15,67

21,94

28,2

34,474

40,7

47

53,28

Jср, м/с2

1,3746

1,5521

1,6298

1,6493

1,6609

1,6826

1,6467

?tр, с

1,2666

1,1218

1,0683

1,0554

1,0488

1,0347

1,0573

tр, с

1,2666

2,3884

3,4567

4,5121

5,5609

6,5956

7,6529

?Sр, м

5,5131

6,836

8,37

10,106

11,869

13,512

15,648

Sр, м

5,5131

12,349

20,719

30,825

42,694

56,206

71,854

Передача № 3: tП=1 с; ?VП=0,33 м/с; SП=13,95 м.

Vа ср, м/с

6,9017

9,6626

12,424

15,184

17,945

20,706

23,466

Vа ср, км/ч

24,846

34,79

44,7

54,7

64,6

74,5

84,5

Jср, м/с2

0,7604

0,8568

0,8818

0,861

0,8287

0,7969

0,7198

?tр, с

3,6306

3,2223

3,1311

3,2056

3,3317

3,4647

3,8344

tр, с

3,6306

6,8529

9,984

13,18

16,511

19,986

23,82

?Sр, м

25,057

31,136

38,901

48,674

59,787

71,74

89,978

Sр, м

25,057

56,193

95,094

143,77

203,56

275,3

365,27

Передача № 4: tП=1 с; ?VП=0,33 м/с; SП=22,1 м.

Vа ср, м/с

9,8341

13,768

17,701

21,635

25,568

29,502

Vа ср, км/ч

35,4

49,56

63,72

77,9

92

106,2

Jср, м/с2

0,4494

0,4868

0,4587

0,3853

0,2913

0,1866

?tр, с

8,7537

8,0793

8,5764

10,208

13,505

21,077

tр, с

8,7537

16,833

25,409

35,617

49,122

70,199

?Sр, м

86,085

111,24

151,81

220,85

345,3

621,81

Sр, м

86,085

197,33

349,14

569,99

915,29

1537,1

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

Параметр

Значение

Номер переключаемой передачи

1

2

3

4

Время переключения tп, с

1

1

1

1

Снижение скорости ?Vп, м/с

0,33

0,33

0,33

0,33

Путь за время tп, Sп, м

0

7,5

13,95

22,1

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»

Параметр

Результаты расчета

1

Коэффициент д

1,02

2

Va, м/с

13,9

12,16

10,43

8,69

6,95

5,21

3,48

1,74

0

3

км/ч

50

43,79

37,53

31,28

25,02

18,77

12,51

6,26

0

4

PВ, Н

199,1

152,4

111,96

77,75

49,76

27,99

12,44

3,11

0

5

JВ, м/с2

0,41

0,39

0,38

0,37

0,35

0,35

0,34

0,34

0,34

6

Vа ср, м/с

13,03

11,3

9,56

7,82

6,08

4,35

2,61

0,87

0

7

Jср. В, м/с2

0,4

0,39

0,38

0,36

0,35

0,35

0,34

0,34

0,17

8

?tВ, с

4,35

4,52

4,64

4,83

4,97

5,04

5,12

5,12

10,24

9

tВ, с

4,35

8,87

13,51

18,34

23,31

28,36

33,48

38,59

48,83

10

?SВ, м

56,68

51,05

44,36

37,80

30,23

21,91

13,36

4,45

0

11

SВ, м

56,68

107,73

152,09

189,88

220,11

242,02

255,38

259,83

259,83

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»

Показатель

Значение

Время разгона на участке длиной 400 м, с

22,3

Время разгона на участке длиной 1000 м, с

46,5

Время разгона до заданной скорости, с

38,8

Скорость в конце участка длиной 1600 м, м/с (км/ч)

34,2(123,12)

Скорость в конце участка длиной 2000 м, м/с (км/ч)

37,5 (135)

Условная максимальная скорость, т.е. средняя скорость прохождения последних 400 м на участке длиной 2000 м при разгоне с места, м/с (км/ч)

129,06

Путь выбега при начальной скорости VН=50 км/ч, SB, м

259,83

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

Минимальный удельный расход топлива qe min=265 г/кВт*ч

Максимальная эффективная мощность Ne max=105 кВт

Плотность топлива - бензин АИ-92 с=0,727 кг/л

Полная масса АТС УАЗ-316300 «Патриот» ma=2650 кг

Расход топлива на 100 км(смешанный цикл) 10,4 л

Номер условия движения

Коэффициент сопротивления качению ѓ0

Уклон i

Передача №

Диапазон скорости

(Vmin - Vmax), м/с

1

0,035

0,08

3

5,5214 - 24,846

2

0,035

0

4

7,8671 - 35,402

3

0,014

0

5

8,9603 - 40,321

4

0,014

0

1

1,8807 - 8,4633

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

Условие движения №1: передача №3; ma=2650 кг; ѓ=0,035; i=0,08.

Относительная частота вала

0,22

0,33

0,44

0,56

0,67

0,78

0,89

1,00

Максимальный часовой расход, кг/ч

Q1

11,06

15,94

20,35

24,27

27,63

30,38

32,40

33,39

Скорость автомобиля, м/с

Va

5,5214

8,2821

11,043

13,804

16,564

19,325

22,086

24,846

Скорость автомобиля, км/ч

Va

19,877

29,816

39,754

49,693

59,631

69,57

79,508

89,447

Сила тяги, Н

Рт

2885

3374,3

3576,7

3711,7

3711,7

3829,8

3880,4

3796

Сила сопротивления подъему, Н

Рс

3036,4

3098,8

3186,1

3298,3

3435,5

3597,6

3784,6

3996,6

Фактический часовой расход, кг/ч

Qt

12,46

68,89

63,41

60,29

60,35

58

56,92

37,65

Путевой расход, л/100км

Qs

86,30

68,89

63,41

60,29

60,35

58

56,92

57,95

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

Условие движения №4: передача №1; ma=2650 кг; ѓ=0,014; i=0.

Относительная частота вала

0,22

0,33

0,44

0,56

0,67

0,78

0,89

1,00

Максимальный часовой расход, кг/ч

Q1

11,06

15,94

20,35

24,27

27,63

30,38

32,40

33,39

Скорость автомобиля, м/с

Va

1,8807

2,8211

3,7615

4,7018

5,6422

6,5826

7,5229

8,4633

Скорость автомобиля, км/ч

Va

6,7706

10,156

13,541

16,927

20,312

23,697

27,083

30,468

Сила тяги, Н

Рт

8469,7

9906,1

10500

10897

10897

11243

11392

11144

Сила сопротивления подъему, Н

Рс

368,08

373,71

381,59

391,71

404,09

418,72

435,60

454,73

Фактический часовой расход, кг/ч

Qt

2,80

4,02

5,13

6,12

6,97

7,66

8,17

8,43

Путевой расход, л/100км

Qs

56,83

54,48

52,15

49,74

47,22

44,50

41,54

38,10

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

Параметр

Обозначение

Значение

Полная масса АТС, кг

ma

2650

в том числе на переднюю ось, кг

m1

1217

в том числе на заднюю ось

m2

1433

Статический радиус колеса, м

rk

0,345

Момент инерции колеса, кг*м2

Jk

1,955

Число вращающихся колес

Zk

4

Коэффициент учета вращающихся масс

д

1,02

Лобовая площадь, м2

F

2,75787

Коэффициент лобового сопротивления

Cx

0,62

Плотность воздуха, кг/м3

1,205

Коэффициент сцепления:

заданный

максимальный

цзад

цmax

0,5

0,8

Продольный уклон дороги

I

0,08

Уклон продольного наклона дороги, град

б

5

Максимальная скорость, м/с

Vmax

34,4

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

№ пп

mа, кг

mтор, кг

Vн, м/с

ц

б, град

Jз, м/с2

Sт, м

1

2650

2650

33,598

0,5

0

4,90

115,19

2

2650

2650

33,598

0,5

5

5,65

99,91

3

2650

2650

33,598

0,5

-5

4,12

136,98

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

№ пп

mа, кг

mтор, кг

Vн, м/с

ц

б, град

Jз, м/с2

Sт, м

1

2650

2650

33,37

0,8

0

7,84

71,02

2

2650

2650

33,37

0,8

5

8,58

64,89

3

2650

2650

33,37

0,8

-5

7,05

78,96

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

Заторможенные колеса

Дорожные условия

Результаты расчета

ц

i, %

б, град

j, м/с2

Sp, м

Sс, м

Sн, м

Sт, м

Sо, м

Одиночный автомобиль

Все колеса

0,5

8

5

5,99

34,4

6,88

8,50

98,72

148,50

Все колеса

0,5

-8

-5

4,49

34,4

6,88

8,50

131,87

181,65

Все колеса

0,5

0

0

5,25

34,4

6,88

8,50

112,60

162,38

Задней оси

0,5

0

0

3,05

34,4

6,88

8,50

194,07

243,85

Все колеса

0,2

0

0

2,37

34,4

6,88

8,50

249,38

299,16

Все колеса

0,4

0

0

4,29

34,4

6,88

8,50

137,79

187,57

Все колеса

0,6

0

0

6,22

34,4

6,88

8,50

95,19

144,97

Все колеса

0,8

0

0

8,14

34,4

6,88

8,50

72,71

122,49

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

Параметр

Размерность

Значение

Автомобиль

1. Полная масса mа

кг

2650

2. Ширина колеи Вт

м

1,6

3. База Lт

м

2,76

4. Высота центра масс hцм

м

0,6

5. Боковая площадь Fб

м2

5,4

6. Радиус поворота по оси внешнего переднего колеса (min) R

м

6,55

7. Основной радиус поворота Rmin

м

5,14

Rсред

м

52,57

Rзад

м

100

8. Угол поперечного уклона, в

град

0

9. Коэффициент сцепления, цmin

-

0,2

цзад

-

0,5

цmax

-

0,8

10. Коэффициент Сy

-

0,7

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)

Коэффициент сцепления ц

Критический угол

по заносу, вкз

по опрокидыванию вко

0,2

12,57

59

0,4

24,22

0,6

34,4

0,8

43

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)

Коэффициент сцепления, ц

Радиус поворота, R

Критическая скорость

по заносу, Vкз

По опрокидыванию, Vоп

0,2

5,14

3,2

8

0,4

5,14

4,5

8

0,6

5,14

5,5

8

0,8

5,14

6,3

8

0,8

52,17

20,8

26,5

0,8

100

28,3

36,1

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

Параметр

Размерность

Значение

Тягач

Прицеп

Минимальный радиус траектории наружного колеса Rн1

м

6,55

База L1

м

2,76

Ширина колеи: колес передней оси B1, В3

м

1,6

1,44

колес задней оси В2

м

1,6

Длина дышла прицепа, L2

м

1,955

Габаритные размеры: длина Lгт, Lгп

м

4,647

2,785

ширина Вгт, Вгп

м

2,08

1,72

Передний свес, Lпс

м

0,4

700

Задний свес, Lзс

м

0,444

700

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

Точка расчетной схемы

Абсцисса

Ордината

H2

0

5,960

С2

0

5,160

В2

0

4,360

Н1

-2,750

5,94

С1

-2,758

5,204

В1

-2,761

4,383

Сc

0,735

5,164

Н3

2,789

4,808

С3

2,428

4,1857

В3

2,066

3,5629

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

Показатель

Размерность

Значение

Тягач

Прицеп

Автопоезд

Ширина ГПД

м

2,59

1,8

2,97

Ширина составляющей ГПД:

м

0,81

0,75

2,97

Внутренний АВ

Наружный АН

м

1,86

0,75

Сдвиг траектории Ск

м

0,36

0,36

0,36

Поворотная ширина по следу колес Впов

м

2, 59

1,54

2,86

Угол складывания автопоезда г2

град

32

32

32

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.

ref.by 2006—2019
contextus@mail.ru