Анализ тормозных свойств автомобиля

Тормозная система обеспечивает служебное и экстренное (аварийное) торможение основной (рабочей) тормозной системой и непосредственным образом влияет на безопасность дорожного движения. Оценочные показатели тормозных свойств регламентированы для различных категорий автомобилей требованиями ГОСТ 25478-91 «Автотранспортные средства. Требования к техническому состоянию по условиям безопасности движения».

Основными показателями тормозных свойств являются установившееся замедление j_уст и путь торможения S_m. Установившееся замедление определяется выражением:

j_уст =(j_х * cosa+ f±i)*g, (21)

где g- ускорение свободного падения;

g=9,8 м/с²;

В случае экстренного торможения максимальное замедление может быть определено по упрощенной зависимости:

j_{уст max} =j_х *g, (22)

при j_х =0,4:

j_{уст max} =0,4*9,8=3,92, (23)

при j_х =0,8:

j_{уст max} =0,8*9,8=7,84, (24)

Значение тормозного пути рассчитывают по формуле:

S_T =A*V₀ + V₀ ² /26 j_уст, (25)

где V₀ -начальная скорость торможения, км/ч;

А- коэффициент, характеризующий время срабатывания тормозных механизмов;

j_х =0,4, A=0,16

V₀ =20(км/ч): S_T =0,16*20+20² /26*3,92=7,12 м,

V₀ =40(км/ч): S_T =0,16*40+40² /26*3,92=22,09 м,

V₀ =60(км/ч): S_T =0,16*60+60² /26*3,92=44,92 м,

V₀ =80(км/ч): S_T =0,16*80+80² /26*3,92=75,59 м,

V₀ =100(км/ч): S_T =0,16*100+100² /26*3,92=114,12 м,

j_х =0,8,A=0,16:

V₀ =20(км/ч): S_T =0,16*20+20² /26*7,84=5,16 м,

V₀ =40(км/ч): S_T =0,16*40+40² /26*7,84=14,24 м,

V₀ =60(км/ч): S_T =0,16*60+60² /26*7,84=27,26 м,

V₀ =80(км/ч): S_T =0,16*80+80² /26 *7,84= 44,19м,

V₀ =100(км/ч): S_T =0,16*100+100² /26* 7,84= 65,06 м,

Таблица 1 Значения тормозного пути автомобиля, м

Коэффициент сцепления	Начальная скорость торможения, км/ч
jх =0,4	7,12	22,09	44,92	75,59	114,12
jх =0,8	5,16	14,24	27,26	44,19	65,06

 

 

Рис. 2. Графики зависимости S_T = f(V₀)

Устойчивость автомобиля

Оценочными показателями поперечной устойчивости автомобиля являются:

угол поперечного уклона дороги b при котором автомобиль опрокинуться при прямолинейном движении. Этот угол находят из уравнения статистического равновесия автомобиля:

b=arctgB/2h_ц, (26)

где B - колея передних колес, м.

Отношение B/2h_ц - называют коэффициентом поперечной устойчивости автомобиля:

m= B/2h_ц,, (27)

m=2 /2*1,72=1,72,

b=arctg(1,72)=34,97, (28)

- критическая скорость движения автомобиля по опрокидыванию, которая определяется по формуле:

где R- радиус кривизны полотна дороги в плане, м;

R=40: V_оп = 76,8 км/ч,

R=60: V_оп = 94,1км/ч,

R=80: V_оп = 108,6км/ч,

R=100: V_оп = 121,5км/ч,

Таблица 2 Значения критической скорости автомобиля по опрокидыванию

R,м
Vоп, км/ч	76,8	94,1	108,6	121,5

 

Критическую скорость автомобиля по заносу определяют при двух значениях коэффициента сцепления j_х =0,4 и j_х =0,8 различных значениях радиуса поворота по формуле:

j_х =0,4

R=40: V_зан = 45 км/ч,

R=60: V_зан = 55,2 км/ч,

R=80: V_зан = 63,7 км/ч,

R=100: V_зан = 71,2 км/ч,

j_х =0,8

R=40: V_зан = 63,7 км/ч,

R=60: V_зан = 78,07 км/ч,

R=80: V_зан = 90,15 км/ч,

R=100: V_зан = 100,8 км/ч,

Таблица 3 Значения критической скорости по заносу

R, м
jх =0,4		55,2	63,7	71,2
jх =0,8	63,7	78,07	90,15	100,8

 

 

Рис. 3. Графики зависимости V_оп =f(R) и V_зан =f(R) при различных значениях j_х

Управляемость автомобиля

Принципиальное различие между понятиями «управляемость» и «устойчивость» заключается в том, что устойчивость охватывает ряд свойств автомобиля, обеспечивающих его движение по заданной траектории без воздействия водителя, а управляемость определяется степенью соответствия траектории движения положению управляемых колес.

Основными показателями управляемости автомобиля являются: минимальный радиус поворота автомобиля R_э, критическая скорость движения по управляемости (по боковому скольжению управляемых колес) V_упр.

Минимальный радиус поворота автомобиля с эластичными шинами определяется выражением:

R_э =L_a /tg(Q-d₁)+tgd₂, (31)

где d₁ и d₂ - углы увода колес соответственно передней и задней осей, град;

Q - максимальный средний угол поворота управляемых колес автомобиля, рад. Обычно Q=(0,62-0,7).

Значения углов увода d₁ и d₂ зависят от конструкции шин и давления воздуха в них, боковых сил и других факторов. Экспериментально установлено, что.

d₁ =P_{d 1} /åK_ув1, (32)

d₂ = P_{d 2} /åK_ув2, (33)

где P_{d 1} и P_{d 2} – боковые силы, действующие на колеса переднего и заднего мостов (тележки), Н;

åK_ув1 и åK_ув2 – суммарные коэффициенты сопротивления уводу колес переднего и заднего мостов, Н/град.

Боковые силы, действующие на колеса переднего и заднего мостов, при которых колеса катятся еще без бокового скольжения, определяют по формулам:

P_{d 1} =0,4**j_х m_{k 1} * g, (34)

P_{d 2} =0,4*j_х * m_{k 2} * g, (35)

Значения коэффициента сопротивления уводу K_ув одного колеса находятся в пределах 300-600 Н/град для легковых автомобилей и 700-1200 Н/град – для грузовых и автобусов. Суммарные значения åK_ув для колес переднего и заднего мостов (тележки) находят по формуле:

åK_ув =n_{k *} K_ув, (36)

где n_k =6 – общее количество колес на переднем и заднем мосту автомобиля.

при K_ув =1000 Н/град

åK_ув1 =2*1000=2000 Н/град,

åK_ув2 =4*1000=4000 Н/град,

При j_х =0,8:

P_{d 1} =0,4*0,8* 4835* 9,8=1515,5 Н,

P_{d 2} =0,4*0,8* 10485 * 9,8=41101,2Н,

d₁ =1515,5/2000=7⁰,

d₂ = 41101,2/4000=10⁰,

Минимальный радиус поворота автомобиля с эластичными шинами определяется выражением:

R_э =L_a /tg(Q-d₁)+tgd₂, (37)

При Q=:42

R_э =4,9/(tg(42⁰ -7⁰)+tg10⁰)=10.8,

Радиус поворота автомобиля с абсолютно жестким в боковом направлении колесами по формуле:

R=L_a /tgQ, (38)

R=5,18/tg42⁰ =5,18/0,6745=12.3,

Сравним полученные значения R и R_э:

Данный автомобиль обладаетдостаточнойповорачиваемостью, т. к. R >R_э.

Топливная экономичность.

Топливная экономичность подвижного состава оценивается двумя группами измерителей. К первой группе относятся измерители топливной экономичности самого подвижного состава, ко второй группе — измерители топливной экономичности двигателя подвижного состава.

Измерителями первой группы являются расход топлива в литрах на единицу пробега подвижного состава (путевой расход топлива g, л/100 км, и расход топлива в граммах на единицу транспортной ­работы g_р, г/т -км (пасс.-км).

Измерителями второй группы являются расход топлива в килограммах за час работы двигателя (часовой расход топлива) G_т, кг/ч, и удельный эффективный расход топлива в граммах на киловатт в час g _е г/(кВт-ч).

Рассмотрим указанные измерители топливной экономичности. Путевой расход топлива

(39)

где Q — общий расход топлива, л;S — пробег подвижного состава, км.

В этом выражении единицей пробега являются 100 км пути (принято для подвижного состава в России и многих европейских странах).

Путевой расход топлива не учитывает полезной работы подвижного состава, хотя и легко может быть определен. Так, например, подвижной состав, который перевозит груз, расходует больше топлива, чем подвижной состав без груза. Поэтому, согласно формуле, он оказывается менее экономичным по сравнению с подвижным составом, совершающим порожний рейс.

Расход топлива на единицу транспортной работы

(40)

где ρ_m — плотность топлива, кг/л; G_гр — количество перевезенного груза (пассажиров), кг (чел.); S_гр — пробег подвижного состав с грузом, км.

г/кВтч;

Расход топлива на единицу транспортной работы более правильно оценивает топливную экономичность подвижного состава. Однако практическое использование этого измерителя представляет определенную трудность вследствие того, что объем выполненной транспортной работы подвижным составом не всегда возможно точно определить.

Часовой расход топлива

(41)

где Т- время работы двигателя, ч

г/кВтч;

Удельный эффективный расход топлива

(42)

где N _е — эффективная мощность двигателя, кВт.

С учетом значения удельного эффективного расхода топлива определим путевой расход топлива

(43)

В указанном выражении g дан в г/(кВт ч); N_е — в кВт; ύ — в м/с.]

г/кВтч

Уравнение расхода топлива

Подставим найденное значение эффективной мощности двигателя в выражение путевого расхода топлива и получим уравнение расхода топлива подвижного состава:

(44)

В этих выражениях мощность дана в кВт; сила — в Н; скорость —в м/с.

Из уравнения расхода топлива следует, что путевой расход топлива зависит от топливной экономичности двигателя (g); технического состояния шасси (η_т); дороги (Р_д); скорости движения и обтекаемости кузова (Р_в), нагрузки и режима движения (Р_и).

При использовании уравнения расхода топлива для определения путевого расхода топлива в различных дорожных условиях необходимо иметь зависимость удельного эффективного расхода топлива от степени использования мощности двигателя при различной угловой скорости коленчатого вала двигателя.

При увеличении степени использования мощности двигателя и уменьшении угловой скорости коленчатого вала удельный эффективный расход топлива уменьшается.

Возрастание удельного эффективного расхода топлива при малой степени использования мощности двигателя происходит вследствие уменьшения механического коэффициента полезного действия двигателя и ухудшения условий сгорания смеси в его цилиндрах.

Удельный эффективный расход топлива также несколько повышается при большой (близкой к полной) степени использования мощности из-за обогащения горючей смеси.

Измерители проходимости

Проходимость подвижного состава оценивается габаритными, тяговыми и опорно-сцепными параметрами и комплексным фактором проходимости.