Безопасность транспортных средств

·  поперечная при криволинейном движении, нарушение которой приводит к заносу или опрокидыванию автомобиля под действием центробежной силы. Особенно ухудшает устойчивость повышение положения центра масс автомобиля (например, большая масса груза на съемном багажнике на крыше);

Критериями  поперечной устойчивости являются максимально  возможные скорости движения по окружности и углы поперечного уклона дороги (косогора). Поэтому поперечная устойчивость оценивается:

·  критической скоростью движения на кривой в плане, соответствующей началу заноса или скольжения автомобиля;

·  критической скоростью движения на кривой в плане, соответствующей началу опрокидывания;

·  критическим углом косогора, при котором возникает поперечное скольжение транспортного средства;

·  критическим углом косогора, соответствующим началу опрокидывания транспортного средства.

Расчёт  критической скорости по условию  опрокидывания порожнего и груженого  автомобиля при разных радиусах поворота

Расчёт  критической скорости по условию  опрокидывания автомобиля определяется по формуле:

 (13)

где В – ширина колеи автомобиля, м;

R – радиус поворота, м;

hцт  – высота центра тяжести, м.

Для автомобиля в порожнем состоянии  при радиусе поворота 100 м.:

Vкр.о. =  = 29,7 м/с.

Аналогично  проводим расчёт для значений R = 100, 200, 300, 400, 500, 600, 700, 800, 900, 1000 м для автомобиля в порожнем и груженом состоянии и результаты расчётов сводим в таблицу 5.

Таблица 5 - Критическая скорость по условию  опрокидывания

Критическая скорость по условию опрокидывания, м/с	Радиус поворота, м
для автомобиля в порожнем состоянии	29,7	42		51,4		59,4		66,4		72,7		78,6		84		89,1	93,9
в груженном  состоянии	28,3		40		49		56,6		63,3		69,4		74,9		80	84,9	89,5

На  основании таблицы 5 строится график зависимости критической скорости по условию опрокидывания от радиуса  поворота Vкр.о. = f(R) рисунок 7.

 

При увеличении радиуса поворота критическая  скорость по условию опрокидывания  также увеличивается. Для порожнего  автомобиля критическая скорость по условию опрокидывания больше чем для автомобиля в груженом состоянии.

Расчёт  критической скорости по условию  скольжения автомобиля

Расчёт  критической скорости по условию  скольжения автомобиля при разных радиусах поворота на дорогах с разным покрытием  находится по формуле:

 ,(14)

При радиусе поворота 100 м для щебеночного  сухого покрытия:

Vкр.с. =  = 24 м/с.

Аналогично  проводим расчёт для значений R = 100, 200, 300, 400, 500, 600, 700, 800, 900, 1000 м для всех типов покрытий, и результаты расчётов сводим в таблицу 6.

Таблица 6 – Критическая скорость по условию  скольжения

Критическая скорость по условию скольжения (м/с) при радиусе  поворота, м:	Коэффициент сцепления шин с дорогой
	Щеб. дорога сухое 0,6	Щеб. дорога мокрое 0,5
100	24	22
200	34	31
300	42	38
400	48	44
500	54	49
600	59	54
700	64	58
800	69	62
900	73	66
1000	77	70

 

На  основании таблицы 6 строится график зависимости критической скорости по условию скольжения от радиуса поворота Vкр.с. = f(R) рисунок 8.

 

Рисунок 8 - График зависимости критической  скорости по условию скольжения от радиуса поворота

При увеличении радиуса поворота критическая скорость по условию скольжения также увеличивается. Тип покрытия также влияет на критическую скорость по условию скольжения: на асфальтобетонном сухом покрытии критическая скорость больше чем при гололеде.

Расчёт  критического угла по условию опрокидывания порожнего и груженого автомобиля

Критический угол по условию опрокидывания определяется по формуле:

 , (15)

где В/hц.т.- коэффициент поперечной устойчивости.

Для порожнего автомобиля:

bкр.о. = аrctg(1.8/2*1) = 71º

Для груженого автомобиля:

bкр.о. = аrctg(1.8/2*1,1) = 75º

Расчёт  критического угла по условию скольжения автомобиля на дорогах с разным покрытием

Критический угол по условию скольжения рассчитывается по формуле:

 .(16)

Для щебеночного сухого покрытия:

bкр.с. = arctg0,6=54º

Аналогично  проводим расчёт для грунтового мокрого  покрытия, и результаты расчётов сводим в таблицу 7.

Таблица 7 – Критический угол по условию  скольжения

Критический угол по условию скольжения, º	Коэффициент сцепления  шин с дорогой
	щебеночное  сухое 0,6	щебеночное  мокрое 0,5
	54	46

На  основании таблицы 8 строится график зависимости критического угла по условию  скольжения от коэффициента сцепления  шин с дорогой bкр.с. = f(j)

 

 

При изменении коэффициента сцепления  шин с дорогой критический  угол по условию скольжения также  изменяется. Для асфальтобетонного  и цементобетонного покрытий критический угол по условию скольжения минимальный, а при гололёде максимальный.

Коэффициент поперечной устойчивости

Потеря  устойчивости по опрокидыванию более  опасна, чем по боковому скольжению. Для предотвращения опрокидывания  необходимо выполнения следующего условия:

 

Нормативными  документами НАМИ установлены нормы  для автотранспортных средств различных  категорий по определению критического угла по условию опрокидывания βкр.о. при неподвижном автомобиле.

  при 0,55 1;

  при  >1.

Т.к. hп.ц.=B/2hц.т.=0,9<1 поэтому  

Минимально  допустимое значение bкр.о. для порожнего  автомобиля:

bкр.о. = 42.4*0.9-2.4º=35º.

Для груженого:

bкр.о. =42,4*0,81-2,4º=32º

Поэтому максимальная высота центра тяжести автомобиля hц.т. при обеспечении минимально допустимого значения bкр.о. для порожнего автомобиля:

hц.т. = 1,8/2*tg35º=0,42;

Для груженного:

hц.т. =1,8/2*tg32º=0.59

Значение  коэффициента, j при котором не будет  опрокидывания для порожнего автомобиля:

j=1,8/2*0.42=2.15

Для груженого:

j=1,8/2*0.59=1.5

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Расчёт  оценочного параметра продольной устойчивости

Под продольной устойчивостью понимается возможность преодоления уклона без пробуксовывания ведущих колес, так как у имеющих низкое расположение центра тяжести современных автомобилей опрокидывание в продольной плоскости маловероятно. Критерием оценки продольной устойчивости служит максимальный уклон подъема, преодолеваемый с постоянной скоростью без пробуксовывания ведущих колес.

Критический угол подъема в значительной мере зависит от значения коэффициента сцепления j.

Расчёт  оценочного параметра продольной устойчивости (критического угла подъёма) определяется по формуле:

 ,(19)

где а - расстояние от центра тяжести автомобиля до его передней оси, м;

L – база автомобиля, м.

Для порожнего автомобиля, для щебеночного  сухого покрытия:

a = arctg(2,4*0,6/(3,6-1*0,6))=44º.

Аналогично  проводим расчёт для автомобиля в порожнем и груженом состоянии при различных значениях коэффициентов  , и результаты расчётов сводим в таблицу 8.

Таблица 8 – Критический угол подъема

Критический угол подьема, º	Коэфициент  сцепления шин с дорогой
	щеб.покрытие сухое 0,6	щеб.покрытие мокрое 0,5
без нагрузки	44	37
с полной нагрузкой	45	39

На  основании таблицы 8 строится график зависимости критического угла подъёма  от коэффициента сцепления шин с  дорогой a= f(j) рисунок 10.

 

 

Рисунок 10 - График зависимости критического угла подъёма от коэффициента сцепления  шин с дорогой

Изменение коэффициента сцепления шин с  дорогой способствует и изменению  критического угла подъёма. Для асфальтобетонного и цементобетонного покрытий критический угол подъёма минимальный, а при гололёде максимальный. Для порожнего автомобиля критический угол подъёма больше чем для автомобиля в груженом состоянии, однако для укатанного снега и обледенелой дороги критический угол подъёма для автомобиля в груженом состоянии больше чем для автомобиля в порожнем состоянии.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Расчёт  критической скорости по условию  управляемости.

Управляемость транспортного средства - способность сохранять или изменять траекторию движения, заданную водителем, позволять управление при наименьших затратах механической и физической энергии. Управляемость требует выполнения следующих требований:

·  качение управляемых колес автомобиля при криволинейном движении должно происходить без бокового скольжения;

·  углы поворотов управляемых колес должны иметь необходимое соотношение;

·  должна быть обеспечена стабилизация управляемых колес;

·  должны быть исключены произвольные колебания управляемых колес;

·  углы увода передней и задней осей должны иметь определенное соотношение.

Критическая скорость по условиям управляемости - максимальная скорость криволинейного движения без поперечного проскальзывания управляемых колес. При достижении такой критической скорости движения при повороте, управляемые колеса проскальзывают, и увеличение угла поворота управляемых колес не меняет траекторию движения автомобиля. Для каждого угла поворота есть свое критическое значение скорости. При этом с увеличением угла поворота значение критической скорости уменьшается. При незначительном коэффициенте сцепления (сырое загрязненное покрытие, гололед) значение критической скорости существенно снижается. Автомобили, имеющие большую базу по длине, по этому показателю имеют лучшую управляемость.

Критическая скорость по условию управляемости  находиться по формуле:

 ,(20)

где   - угол поворота управляемых колёс.

Для грунтового сухого покрытия при  =20º:

Vупр  = =5.8 м/с

Аналогично  проводим расчёт для значений  =20º; 40º; для мокрого покрытия, и результаты расчётов сводим в таблицу 9.

 

Таблица 9 - Критическая скорость по условию  управляемости

Критическая скорость по условию управляемости (м/с) при  угле поворота управляемых колёс,º	Коэффициент сцепления шин с дорогой
	Щебеноч. дорога сухое 0,6	Щебеноч. дорога мокрое 0,5
20	5.8	4.9
40	3.45	2.7

На  основании таблицы 10 строится график зависимости критической скорости по условию управляемости от коэффициента сцепления шин с дорогой Vупр = f(j) рисунок 11.

 

Рисунок 11 - График зависимости критической  скорости по условию управляемости  от коэффициента сцепления шин с  дорогой

При увеличении угла поворота управляемых  колёс критическая скорость по условию управляемости падает. Тип покрытия также влияет на критическую скорость по условию управляемости: на асфальтобетонном сухом покрытии критическая скорость больше чем при гололеде.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Заключение

По  мере выполнения данной курсовой работы были изучены показатели влияющие на безопасность движения автотранспортных средств. Кроме того были изучены принципы и произведены расчеты этих показателей.

Для расчетов была взята базовая модель автомобиля ВАЗ-21099, используя данные технической характеристики по мере выполнения курсового проекта были рассчитаны ширина динамического коридора, данного автомобиля при движении на прямолинейном участке дороги; ширина динамического коридора на криволинейном участке; дистанции безопасности при движении автомобиля ВАЗ-21099 за грузовым автомобилем ЗИЛ-431410 на различных скоростях; время и путь обгона при постоянной скорости автомобилей и при ускорении обгоняющего автомобиля; тормозные показатели автомобиля, в зависимости от начальной скорости и коэффициента сцепления шин с дорогой; показатели устойчивости автомобиля при различных радиусах поворота и скорости движения; шинная поворачиваемость автомобиля и скорость увода, а также показатели эффективности автономного освещения автомобиля.

Как видно данная работа охватывает большой  спектр систем автомобиля отвечающий за его безопасное движения, только при правильном расчете и учете  данных показателей возможно грамотное  производство и эксплуатация автотранспортных средств.

 

 

 

Список  литературы

 

1.  Афанасьев Л.Л., Дьяков А.Б., Иларионов В.А. Конструктивная безопасность автомобилей.

2.  Иларионов В.А. Экспертиза дорожно-транспортных происшествий.

3.  Коноплянко В.И. Организация и безопасность дорожного движения.