Курсовая работа: Расчет пути и времени обгона
Название: Расчет пути и времени обгона Раздел: Рефераты по транспорту Тип: курсовая работа | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Содержани еИсходные данные для расчёта 1 Расчёт времени и пути завершённого обгона 1.1 Расчёт пути и времени обгона с постоянной скоростью 1.2 Расчёт пути и времени обгона с возрастающей скоростью 2 Расчёт времени и пути незавершённого обгона 2.1 Первый этап незавершённого обгона 2.2 Второй этап незавершённого обгона 2.3 Третий этап незавершённого обгона Список использованных источников Приложения Исходные данные для расчёта
Технические характеристики: Тип платформы.………….бортовой Количество дверей……….2 Число мест для сиденья…2 Колёсная формула…… Габаритные размеры, мм: длинаширинавысота (по кабине)…667525102400 Размеры грузовой платформы (внутр.) длинаширинавысота……………..--- Колея передних(задних) колес………1800(1850) Дорожный просвет, мм …………...……..- Колесная база, мм…………………….3800 Масса снаряженного автомобиля, кг 4300 Полная масса, кг……………..............10525 Масса допустимая прицепа, кг...………8000 Грузоподъемность, кг……...………….2000 Двигатель (модель/тип) Компоновочная схема…...….ЗИЛ-130/Карбюраторный Рабочий объём двигателя, л…….2,445 Мощность двигателя, кВт (л.с.)…110(150) Крутящий момент, Нм…………...410 Трансмиссия: привод…………………………….задний коробка передач……..……..…….мех. пятиступенчатая Максимальная скорость, км/ч….90 Время разгона до скорости 60 км/ч, с……...- Расход топлива на 100 км пути: при скорости 60 км/ч, л (по ГОСТ 20306-90) ……….……………...29 Шины……………..…………..……………260R508 1. Расчёт времени и пути завершённого обгона1.1 Расчёт пути и времени обгона с постоянной скоростьюРасчёт пути и времени обгона с постоянной скоростью производится по формулам (1.4) и (1.5). Расстояние, необходимое для безопасного обгона, называемое путь обгона, Sоб1 , м, может быть определено по формуле: (1.1) или Sоб1 =V1 tоб1 (1.2) где: D1 и D2 - дистанции безопасности между обгоняющим и обгоняемым автомобилями в начале и конце обгона, м; L1 и L2 - габаритные длины обгоняющего и обгоняемого автомобилей, м; S2 , - путь обгоняемого автомобиля, м; V1 - скорость обгоняющего автомобиля, м/с; tоб1 - время обгона с постоянной скоростью, с. Путь обгоняемого автомобиля: (1.3) м. где V2 - скорость обгоняемого автомобиля, м/с. Следовательно, путь обгона можно определить по следующей зависимости: (1.4) м. Время обгона: (1.5) с. Величины дистанций безопасности D1 и D2 в большой степени зависят от дорожных условий, типа автомобиля, опыта и квалификации водителя. Точный их расчёт невозможен, поэтому правилами дорожного движения предусматривается, что дистанция между автомобилями выбирается водителем, который учитывает не только возможность экстренного торможения переднего автомобиля, но и вероятность его в данной дорожной обстановке. При временном интервале между следующими один за другим автомобилями менее 9... 10 с на величину дистанции влияет также автомобиля. Наименьшие дистанции выдерживают при следовании легкового автомобиля за легковым, а максимальные - при движении грузового автомобиля за легковым. Характер зависимости дистанции от скорости одинаков для взаимодействующих автомобилей всех типов. На основе накопленных экспериментальных данных первая дистанция безопасности может быть представлена в виде функции скорости обгоняющего автомобиля: (1.6) м. а вторая - в виде функции скорости обгоняемого автомобиля: (1.7) м. где и - эмпирические коэффициенты, зависящие от типа обгоняемого автомобиля, их значения приведены в таблице 1.1. Вторая дистанция безопасности короче первой, так как водитель обгоняющего автомобиля стремиться быстрее возвратиться на свою полосу движения и иногда «срезает угол». Кроме того, скорость V1 обгоняющего автомобиля больше скорости V2 обгоняемого, поэтому если в момент завершения обгона дистанция между автомобилями и окажется короче допустимой, то она очень быстро увеличится. После проведённых расчётов необходимо построить график и схему обгона (рисунок 1.1), считая движение обоих автомобилей равномерным, и соответствующим зависимости S=S(t). Эта зависимость представляет собой прямые линии 1 и 2 соответственно для обгоняющего и обгоняемого автомобилей. В начале обгона расстояние между передними частями обгоняющего и обгоняемого автомобилей равно D1 +L2 . Точка А пересечения прямых 1 и 2 характеризует момент обгона, в который оба автомобиля поравнялись (время tA )после чего обгоняющий автомобиль начинает выходить вперед. Чтобы определить минимально необходимые время и путь обгона, нужно найти на графике такие две точки В и С на линиях 1 и 2, расстояние между которыми по горизонтали было бы равно сумме D1 +L2 . Тогда абсцисса точки В определит путь обгона, а ордината - время обгона. Рисунок 1.1 - Характеристики обгона при равномерном движении обгоняющего и обгоняемого автомобилей. Определяем минимальное расстояние Sсв1 , которое должно быть свободным перед обгоняющим автомобилем в начале обгона: (1.8) м. или с учётом (1.4): (1.9) где Sз и V3 - путь и скорость встречного автомобиля, м/с. Скорость встречного автомобиля в действительных условиях движения практически невозможно определить с высокой степенью точности и водитель, как правило, определяет её на основе своего опыта интуитивным путём. Для расчётов же примем следующую её зависимость от скорости обгоняющего автомобиля: (1.10) м/c После проведения расчётов и построения на их основе соответствующих зависимостей необходимо проанализировать, какие факторы влияют на путь и время обгона, а также условия движения, в которых возможен и практикуется такой маневр. 1.2 Расчёт пути и времени обгона с возрастающей скоростьюОбгон с возрастающей скоростью характерен при высокой интенсивности движения при движении сплошным потоком. В этих условиях быстроходный автомобиль, догнав медленно движущийся автомобиль, уменьшает скорость, и некоторое время движется позади него с той же скоростью. Водитель заднего автомобиля внимательно следит за потоком и при появлении перед обгоняемым автомобилем достаточного свободного расстояния начинает обгон, сочетая его с разгоном. Для того чтобы путь и время обгона были минимальными, интенсивность разгона должна быть максимально возможной. Для расчета пути и времени обгона с возрастающей скоростью необходимо вначале построить график интенсивности разгона, характеризующий зависимость между путем и временем движения обгоняющего автомобиля при максимально возможном ускоренном движении. Для построения указанного графика нужно предварительно произвести расчёт динамической характеристики (зависимость динамического фактора от скорости движения), а затем определить зависимость ускорения обгоняющего автомобиля от скорости движения V1 . Динамический фактор определяется по формуле: , (1.11) где Рm - сила тяги, Н; Рв - сила сопротивления воздуха, Н; Ga - вес автомобиля, Н (Ga = gma); Ме - крутящий момент двигателя, Н-м; Ик - передаточное число коробки передач (для каждой i-ой передачи имеет своё значение); И0 - передаточное числа главной передачи; - механический коэффициент полезного действия трансмиссии; rк - радиус колеса, м; к - коэффициент обтекаемости, Н-с2 /м4 ; F- лобовая площадь, м2 ; Va - скорость автомобиля, м/с. Эффективный крутящий момент двигателя определяется по следующей зависимости: (1.12) где Nmax - максимальная мощность двигателя, кВт; а, b, с - эмпирические коэффициенты (для бензиновых двигателей a=0,8, b=1, с=0,9; для дизельных а=0,53; 6=1,56; с=1,05); ne - частота вращения двигателя при расчётной скорости на соответствующей ей передаче, мин" ; nn - частота вращения, соответствующая максимальной мощности, мин-1 . Обороты, на которых работает двигатель, ne , мин-1 , следует задавать для расчётов в диапазоне [0,1nn ;nn ], принимая соответствующий шаг для 8... 10 значений, при выполнении обязательного условия nemin > 600 мин-1 . Скорость движения автомобиля рассчитываем по выражению: (1.13) Таблица 1.2 - Значения коэффициента полезного действия для различных трансмиссий Значения коэффициента полезного действия, принимаются по таблице 1.2.
Если расчёт ведется для автопоезда, следует учитывать, что динамический фактор автопоезда корректируется с учётом массы прицепа: , (1.14) где mа - полная масса автомобиля-тягача, кг; mпр - полная масса прицепа, кг; n-количество прицепов. Ускорение автомобиля рассчитывается по формуле: , (1.15) где ji - ускорение автомобиля на i-й передаче при скорости движения V м/с2 ; Di - динамический фактор на i-й передаче при указанной скорости; i - коэффициент сопротивления дороги; вр - коэффициент учёта вращающихся масс. При проведении расчётов рассматриваем движение по горизонтальной дороге, поэтому (-коэффициент сопротивления качению колеса с учётом скорости движения). Значение коэффициента сопротивления качению колеса,, необходимо рассчитывать по формуле: , (1.16) где -коэффициент сопротивления качению колеса (см. Приложение А). Коэффициент сопротивления качению колёс автопоезда: , (1.17) Коэффициент вр , учитывающий наличие в движущемся автомобиле вращающихся масс, определяется: , (1.18) где j - коэффициент, учитывающий инерционный момент колёс (1=0,04) 2 - коэффициент, учитывающий инерционный момент маховика (при расчётах принимают следующие значения: 0,0007 - для легковых автомобилей и для грузовых с дизельным двигателем; 0,0004 - для грузовых с бензиновым двигателем). Расчёт рекомендуется производить в табличной форме (таблица 1.3) для 8... 10 значений скорости на каждой рассматриваемой передаче до скорости, равной 0,9 от максимальной скорости, на высшей передаче. Таблица 1.3 - Расчёт динамической характеристики автомобиля
После проведённых вычислений необходимо построить графические зависимости ускорения разгоняющегося автомобиля от скорости (рисунок 1.3) и динамического фактора от скорости (рисунок 1.4). Рисунок 1.3 - Зависимость ускорения от скорости Рисунок 1.4 - Зависимость динамического фактора от скорости Дальнейший расчёт рекомендуется производить в табличной форме от значения скорости, равной скорости обгоняемого автомобиля. При этом принимается, что разгон осуществляется до максимально возможной скорости на каждой из передач с последующим переключением на высшую передачу. Передача, с которой начинается разгон, определяется по таблице 3.3, либо по Приложению Б.1. Для расчета и в данных условиях можно воспользоваться графоаналитическим методом. Для этого кривую ускорения на одной из передач разбивают на ряд интервалов, начиная со скорости, соответствующей скорости обгоняемого автомобиля. При этом считаем, что в каждом интервале скоростей автомобиль движется с постоянным ускорением , величину которого определяют по формуле: , (1.19) где и - ускорения соответственно в начале и в конце интервала скоростей, м/с2 . При изменении скорости от Vi до Vi +1 среднее ускорение может быть определено: , (1.20) гдеи - скорость в начале и в конце интервала, м/с; -время прохождения i-го интервала, с; - изменение скорости при прохождении i-го интервала, м/с. Следовательно, время разгона в том же интервале скоростей: , (1.21) а общее время разгона: , (1.22) В случае, когда манёвр обгона невозможно выполнить на одной передаче и необходимо переключатся на другую (как правило повышенную) необходимо оценивать потерю скорости за время переключения, , м/с, которая зависит от дорожных условий и времени переключения, , с, определяемое квалификацией водителя и техническим состоянием автомобиля (можно принять равным 1,3... 1,5 с для переключения с первой на вторую передачу и 0,5... 1 с для всех остальных): , (1.23) При расчёте пути разгона принимаем условно, что автомобиль в каждом из намеченных интервалов скоростей движется с постоянной скоростью . Тогда приращение пути в каждом из интервалов скоростей можно определить: , (1.24) Складывая полученные значения получаем общий путь, Sp м, который проходит обгоняющий автомобиль: , (1.25) Путь, пройденный за время переключения передачи, вычисляется: , (1.26) где Vн — скорость в начале переключения передачи. Результаты расчетов по формулам (1.20)-(1.22), (1.24) и (1.26) необходимо приводить в виде таблицы 1.4. Таблица 1.4 - Время и путь обгона в сочетании с разгоном
После произведённых расчётов необходимо построить график интенсивности разгона , необходимый для расчета пути и времени обгона с ускорением (рисунок 1.5). Для этого наносят значения времени tp и пути Sp соответствующие разгону обгоняющего автомобиля от скорости V2 и полученные точки соединяют плавной кривой 1. Для определения времени и пути обгона от начала координат откладывают вправо по горизонтали отрезок, равный D1 +L2 - Из конца отрезка проводят наклонную прямую 2 изображающую движение обгоняемого автомобиля (график пути обгоняемого автомобиля аналогичен графику при постоянной скорости). Точка А пересечения этой прямой с кривой 1 соответствует моменту времени, когда передние части обоих автомобилей находятся на одном уровне. Дальнейшее построение аналогично описанному в разделе 1.1. После проведения расчетов и построений следует проанализировать факторы, влияющие на путь и время обгона, а также условия движения, в которых возможен и практикуется такой маневр. Необходимо также сопоставить данный вариант обгона с рассчитанным в разделе 1.1. 2. Расчёт времени и пути незавершённого обгонаНа практике часто встречаются случаи, когда водителю не удается закончить обгон, он вынужден уменьшить скорость и возвратиться в прежнее положение. Такой обгон называют незавершённым. Возможность выполнения этого маневра зависит как от тяговой, так и от тормозной динамичности автомобиля. Незавершённый обгон условно можно разделить на три фазы, каждой из которых соответствует своё время движения: 1) в начале незавершённого обгона (время t1 ) обгоняющий автомобиль, двигаясь со скоростью V1 (как правило, равной скорости обгоняемого автомобиля V2 ), выезжает на соседнюю полосу движения и догоняет обгоняемый, увеличивая скорость до значения V1max ; 2) решив отказаться от обгона, водитель снижает скорость автомобиля до минимально устойчивой скорости, V1m in , для чего тормозит обычно с максимальной интенсивностью (время t2 ); 3) ведя автомобиль с минимальной скоростью, V1m i n , водитель пропускает вперед обгоняемый автомобиль и возвращается на прежнюю полосу (время t2 ). Основными характеристиками, описывающими незавершённый обгон, являются время и путь незавершённого обгона. Для их расчёта следует считать, что обгон выполняется при разгоне обгоняющего автомобиля со скоростью V1 при движении на подъём с уклоном α = 15°. 2.1 Первый этап незавершённого обгонаВ начале незавершённого обгона обгоняющий автомобиль разгоняется, выезжает на соседнюю полосу движения и догоняет обгоняемый автомобиль. Т.к. обгон осуществляется по дороге имеющей уклон, а, то ускорение следует рассчитывать по формуле (1.15), с учётом того, что коэффициент сопротивления дороги, ψi , определяется по выражению: (2.1) Процесс обгона на первом этапе до точки, пока автомобили поравняются (соответствует перемещению обгоняющего автомобиля, S1 за время t1 ), рассчитывается и строится аналогично процессу завершённого обгона с возрастающей скоростью (п. 1.2). При этом следует учитывать расстояние между передними частями обгоняемого и обгоняющего автомобиля, е, м, на которое обгоняющий автомобиль не догнал или обогнал обгоняемый (выбирается самостоятельно 0...3 м.). Перемещение обгоняющего автомобиля, если известно максимальное значение скорости обгоняющего автомобиля, V1 , можно определить по зависимости: , (2.2) а время первого этапа (2.3) где е - расстояние между передними частями обгоняемого и обгоняющего автомобиля, м. Если обгоняющий автомобиль не догнал обгоняемый, то е берется со знаком минус, если обогнал - со знаком плюс. После того, когда закончено построение зависимости пути и времени обгона по аналогии с п. 1.2 до точки, в которой передние части автомобилей поравнялись (с учётом расстояния е), от этой точки откладывается расстояние е (с учетом знака) и определяются значения S1 и t1 . Таблица 2.1 - Время и путь обгона в сочетании с разгоном
2.2 Второй этап незавершённого обгонаВ данном случае обгоняющий автомобиль снижает скорость до минимально устойчивой (3...5 м/с), V1m i n . Время этого этапа, t2 , с, определяется: t2 =tp +t3 +tн +tуст (2.4) t2 =0,2+0,3+1,5 +3,7=5,7 с. где tp - время реакции водителя, с, tp = 0,3.. .2,0 с; t3 - время запаздывания тормозного механизма, с (для тормозов с гидроприводом и дисковым механизмом t3 = 0,05...0,10 с; для тормозов с гидроприводом и барабанным механизмом t3 =0,1...0,20 с; для систем с пневмоприводом t3 =0,3...0,4 с); tн - время нарастания давления, tн =0,1... 1,5 с (меньшие значения для тормозов с гидроприводом, большие для систем с пневмоприводом); tycm - время установившегося замедления, с. Продолжительность времени установившегося замедления, tycm : , (2.5) где V1н - скорость обгоняющего автомобиля в начале участка tуст , м/с; V1 k - 3...5 м/с - минимально устойчивая скорость; jycm - установившееся замедление, м/с2 . Скорость V1Н можно определить по выражению: , (2.6) где V1max - скорость начала торможения, т.е. V1max , м/с. Установившееся замедление определяется по следующей зависимости: (2.7) где φ х - коэффициент сцепления; Кэ - коэффициент эффективности торможения. Расчёт необходимо проводить для φ х = 0,6 с полной нагрузкой автомобиля. Значения коэффициента эффективности торможения Кэ определяются для каждого автомобиля экспериментальным путём, но в большинстве случаев принимаются равными значениям в таблице 2.2. Таблица 2.2 - Коэффициенты эффективности торможения
Длину второго участка, S2 м, необходимо определять по выражению: . (2.8) 2.3 Третий этап незавершённого обгонаНа этом этапе обгоняющий автомобиль движется с минимально устойчивой скоростью до тех пор, пока расстояние между автомобилями не станет равным Д2 +L1 . Продолжительность этого этапа определяется графоаналитическим методом (рисунок 2.1) аналогично расчёту завершённого обгона в п. 3.1, с учетом того, что Д2 в опасной обстановке составляет 5... 15 м. Рисунок 2.1 - График незавершенного обгона В некоторых случаях необходимое расстояние между автомобилями достигается на втором этапе обгона, тогда процесс обгона заканчивается на участке t2 и третий этап отсутствует. При определении пути и времени незавершённого обгона Sоб3 и tоб3 используется графический метод аналогично процессу завершённого обгона. Аналогично определяется и минимальное расстояние до встречного автомобиля Sсв3 . После проведения расчетов и построений следует проанализировать факторы, влияющие на процесс обгона, а также условия движения, в которых возможен и выполняется обгон. Список использованных источников1. Ульрих С.А. Определение параметров завершённого и незавершенного обгонов: методическое указание к проектированию по дисциплине «Безопасность транспортных средств» / С.А. Ульрих; Алт. гос. техн. ун-т им.И.И. Ползунова. Барнаул: Изд-во АлтГТУ,2009.-69 с.. |