3. Розгін автомобіля

Час рівномірного руху автомобіля звичайно невеликий в порівнянні з загальним часом його роботи. Так при експлуатації в містах автомобілі рухаються рівномірно лише 15-20 % часу, від 30-45 % приходиться на прискорений рух і 30-40 % на рух накатом і гальмування.

Показниками динамічних властивостей автомобіля при нерівномірному русі служать прискорення, а також шлях і час у визначеному інтервалі швидкостей. Нерівномірний рух автомобіля може бути прискореним або сповільненим.

Прискорення під час розгону визначають для горизонтальної дороги (і=0) з твердим покриттям при максимальному використанні потужності двигуна і відсутності буксування ведучих коліс.

;

Намітивши на графіку динамічної характеристики п’ять-шість значень швидкості, знаходять відповідне їм значення і по даній формулі визначають прискорення а. Коефіцієнти підраховують окремо.

Значення максимальних прискорень на різних передачах:

	І передача	Вища
Легкові автомобілі	2,5-3,5	0,8-1,2
Вантажні	1,7-2,0	0,25-0,5
Автобуси	1,8-2,3	0,4-0,8
Автопотяги	1,0-1,2	0,2-0,5

Рисунок 11 – Параметри та графік інтенсивності розгону автомобіля

Час переключення передач, під час якого швидкість автомобіля зменшується, залежить від кваліфікації водія, конструкції коробки передач і типа двигуна. У дизелів зменшується до повільніше, ніж у карбюраторних, через наявність великих інерційних мас.

Для водіїв високої кваліфікації:

Величина зменшення швидкості при переключені передач:

4. Рух автомобіля накатом. Рух накатом найчастіше використовують, якщо необхідні регулярні зупинки і наступні розгони, а також на частих підйомах і спусках. При цьому двигун від’єднаний від трансмісії, крутний момент до коліс не передається і сила тяги відсутня. Потужність, що витрачається при цьому на подолання тертя в трансмісії, невелика, оскільки всі агрегати її працюють в холостому режимі.

Щоб вирахувати показники динамічності при накаті, напишемо рівняння руху автомобіля для цього режиму.

де - сила тертя в трансмісії при холостому режимі.

Прийнявши в середньому визначимо сповільнення автомобіля в м/с².

На практиці для оцінки динамічності автомобіля при русі накатом використовують довжину шляху до зупинки (вибіг) – показник, що дозволяє оцінювати також і технічний стан шасі. Середні значення шляху вибігу ( в метрах) зі швидкістю 14 м/с (50 км/г) на горизонтальній дільниці дороги з твердим покриттям.

Запорожець ЗАЗ-968 – 300 м.

Москвич-2140 – 450 м.

ГАЗ-24 „Волга” – 650 м.

ГАЗ-53А – 550 м.

ЗіЛ-130 – 600 м.

ЛАЗ-695 – 650 м.

Якщо автомобіль рухається з відносно невеликою швидкістю, то сили і можна не враховувати. Тоді сповільнення накатом

5. Вплив конструктивних факторів на тягову динамічність автомобіля

5.1 Форма швидкості характеристики

а – з двигуном різних типів; б – з різними головними передачами.

Рисунок 12 – Потужнісні баланси автомобіля

На графіку а показаний баланс потужності одного й того ж автомобіля при встановлені на нього двигунів різних типів – карбюраторного (крива ) і дизеля (крива ). Значення встановлені для обох двигунів прийняті однаковими. Карбюраторний двигун має більш випуклу характеристику, чим дизель, що забезпечує йому більший запас потужності при тій же швидкості.

Значить, прискорення і долає мий опір можуть бути більшими.

5.2 ККД трансмісії

Цей фактор оцінює величину непродуктивних втрат енергії.

Зменшення ККД приводить до зменшення сил тяги на ведучих колесах. В результаті знижується максимальна швидкість і максимальний коефіцієнт опору дороги.

Застосування взимку літніх трансмісійних мастил, що мають велику в’язкість приводить до збільшення моменту, особливо при рушанні автомобіля з місця.

5.3 Передаточні числа трансмісії (графік ).

Від передаточного числа головної передачі в великій мірі залежить максимальна швидкість автомобіля.

На графіку показаний баланс потужності авто при встановленні на нього трьох різних головних передач, причому ;

Абсциси точок перетину кривих тягової потужності , , з кривою опору руху визначають значення максимальних швидкостей , , .

Найбільшою є оскільки двигун при цьому має максимальну потужність і підібране передаточне число являється оптимальним.

Збільшення числа ступенів в коробці передач покращує тягову динамічність автомобіля, оскільки завдяки проміжним передачам можна забезпечити максимальну інтенсивність розгону.

5.4 Маса автомобіля.

Збільшення маси автомобіля приводить до збільшення сили інерції і сили опору коченню і підйому, і як наслідок, погіршує динамічність автомобіля.

Лекція 5

Гальмова динамічність автомобіля

Гальмівний момент.

Величина гальмівного моменту, створеного гальмовим механізмом, залежить від його конструкції і тиску в гальмовому приводі. Для найбільш розповсюджених типів приводу – гідравлічного і пневматичного – сила натискання на колодку (диск) прямо пропорційна тиску в приводі при гальмуванні.

де – коефіцієнт пропорційності,

– тиск в гальмівному приводі (Па);

Гальмівне зусилля.

При гальмуванні елементарні сили тертя, розподілені по поверхні фрикційних накладок, створюють результуючий момент тертя , направлений в сторону, протилежну обертанню колеса, а між колесом і дорогою виникає гальмова сила Р_гал. Максимальна гальмівна сила дорівнює силі зчеплення шин з дорогою. У двоосного автомобіля:

Рівняння руху автомобіля при гальмуванні

Рисунок 13 – Сили, які діють на автомобіль під час гальмування на підйомі

Складемо в зальному вигляді рівняння руху автомобіля при гальмуванні:

де ;

,

де Р_д – сила опору дороги,

- сила тертя в двигуні, приведена до ведучих коліс.

Розглянемо випадок гальмування авто тільки гальмівною системою, коли .

Розраховуючи, що швидкість при гальмуванні змінюється, можна ввести .

Сила в порівнянні з дуже мала, особливо при раптовому гальмуванні, тому прийняті допущення дозволяють записати:

,

або ,

де т – маса автомобіля, (кг)

– сповільнення, (м/с²).

Після перетворень отримаємо рівняння руху автомобіля при гальмуванні на негоризонтальній ділянці дороги:

В якості вимірювачів гальмової динамічності використовують сповільнення , час гальмування і гальмовий шлях S_гал. Найбільше значення мають сповільнення і гальмовий шлях.

Сповільнення при гальмуванні.

Сповільнення ;

Якщо гальмі зусилля на всіх колесах досягли значено сил зчеплення то нехтуючи силами із рівняння руху, одержимо

;

Коефіцієнт звичайно більший , тому у випадку повного гальмування величиною , можна знехтувати.

;

Якщо під час гальмування коефіцієнт не змінюється, то й сповільнення не залежить від швидкості автомобіля.

Час гальмування.

Цей параметр можна визначити, використовуючи графік

а – гальмівна діаграма; б – повздовжні і поперечні сили зчеплення під

час різної інтенсивності гальмування

Рисунок 14 – Параметри гальмування автомобіля

Гальмівна діаграма – дає уявлення про зміну швидкості і сповільнення при гальмуванні.

Відрізок відповідний часу реакції водія, коли він приймає рішення про гальмування і переносить ногу з педалі газу на гальмову. Час реакції водія залежить від його індивідуальних особливостей і кваліфікації і знаходиться в межах 0,4-1,5 с.

Відрізок являє собою час спрацювання гальмового приводу від початку натиску на педаль, до початку сповільнення. В цей час відбувається переміщення всіх рухомих деталей гальмового приводу.

Час залежить від типу приводу і його технічного стану і знаходиться в межах 0,2-0,4 с для гідроприводу 0,6-0,8 с для пневмоприводу. Для автопотягів з пневмоприводом 1-2 с.

Відрізок характеризує час, коли сповільнення збільшується від „0” (початок дії гальм) до максимального значення. Цей час залежить від інтенсивності гальмування, навантаження на автомобіль, типу і стану дорожнього покриття. Приблизне значення часу (с) при екстреному гальмуванні з блокуванням всіх коліс:

Легкові авто – 0,05-0,2

Вантажні і автобуси з гідроприводом – 0,05-0,4

Вантажні з пневмоприводом до 4,5 т – 0,15-1,2

Вантажні з пневмоприводом більше 4,5 – 0,2-1,5

Автобуси з пневмоприводом – 0,2-1,3

Менші значення відповідають дорогам з малим коефіцієнтом зчеплення. Відрізок являє собою час гальмування з максимальною інтенсивністю. На протязі часу автомобіль рухається рівномірно з швидкістю V, на протязі часу - сповільнено, а на протязі сповільнення практично постійне. Час для зупинки автомобіля при гальмуванні:

;

де

Якщо гальмівні сили на всіх колесах одночасно досягають значення сил зчеплення, то сповільнення визначають як ;

Тоді приймаючи значення коефіцієнт обертових мас , отримаємо:

;

Показники інтенсивності гальмування автомобіля.

Для перевірки ефективності дії гальмової системи використовують як показники найбільший гальмовий шлях і найменше допустиме сповільнення для автомобіля без навантаження із номінальним навантаженням. Для .

	(м)	(м/с^2)
Легкові автомобілі без пасажирів	7,2	5,8
Вантажні	9,5	5,0
Вантажні	11,0	4,2

Лекція 6

Гальмова динамічність автомобіля

Розподіл гальмової сили між мостами автомобіля.

При гальмуванні сила інерції , діючи на плечі викликає перерозподіл нормальних навантажень між переднім і заднім мостами: навантаження на передні колеса збільшується, а на задні – зменшується.

Тому нормальні реакції і , що діють на передній і задній міст автомобіля, значно відрізняються від навантажень і , які сприймаються мостами в статичному стані.

;

- коефіцієнт зміни реакції. ,

Максимальну інтенсивність гальмування можна забезпечити за умовою повного використання зчеплення всіма колесами автомобіля. При оптимальному розподілі гальмової сили передні і задні колеса авто можуть бути доведені до блокування одночасно. В цьому випадку коефіцієнт розподілу гальмового зусилля: :

;

Більшість гальмових систем забезпечує незмінне співвідношення між гальмовими силами передніх і задніх коліс ( і ), тому сумарна сила могла досягнути максимального значення тільки на дорозі з визначеним коефіцієнтом зчеплення . На інших дорогах повне використання зчіпної ваги без блокування хоча б одного з мостів неможливе. Хоча зараз на сучасних швидкісних авто все більше розповсюдження отримують системи зі статичним або динамічним регулюванням розподілу гальмового зусилля.

Розподіл загальної гальмової сили між мостами не відповідає нормальним реакціям, що змінюються під час гальмування, тому фактичне сповільнення автомобіля менше, а час гальмування і шлях більше теоретичних значень цих показників. Для наближених результатів розрахунку до експериментальних даних до формул вводять коефіцієнт ефективності гальмової системи. В середньому для легкових авто для вантажних автобусів . В цьому випадку розрахункові формули приймають вигляд:

; ;

; .

Способи гальмування автомобіля.

І. Сумісне гальмування автомобіля гальмовою системою і двигуном. Такий спосіб гальмування застосовують з ціллю недопущення перегрівання гальмових механізмів і інтенсивного зношення шин. При цьому способі гальмовий момент на колесах утворюється одночасно гальмовими механізмами і двигуном. Оскільки в цьому випадку натиску на гальмову педаль передує опускання педалі газу, то кутова швидкість колінчастого валу двигуна повинна була зменшитися до обертів холостого ходу. Однак ведучі колеса через трансмісію опору рухові, пропорційна силі тертя в двигуні, що викликає сповільнення автомобіля. Інерція маховика протидіє гальмовій дії двигуна. Означимо через сповільнення при сумісному гальмуванні, а через сповільнення при гальмуванні з від’єднаним двигуном. Тоді рівняння руху авто при гальмуванні можна записати у вигляді:

;

де - коефіцієнт врахування обертових мас,

- сила тертя в трансмісії.

Сумісне гальмування більше ефективне, ніж гальмування тільки гальмовою системою, якщо , а доцільність гальмування тим чи іншим способом залежить головним чином від значень сил і , а також від коефіцієнта .

ІІ. Гальмування з періодичним припиненням дії гальмової системи. Загальмоване колеса, що не ковзає, сприймає більшу гальмову силу, ніж при русі юзом, оскільки коефіцієнт зчеплення при частковому проковзуванні більший чим при повному ковзанні.

Гальмування з періодичним припиненням дії гальмової сили забезпечує найбільшу інтенсивність. Зараз отримали розповсюдження анти блокувальні пристрої, що автоматично зменшують гальмовий момент на початку ковзання колеса і через 0,05-0,1 с знову його збільшують. Колеса автомобіля завдяки такому циклічному навантаженню котяться з частковим проковзуванням, що приблизно рівне оптимальному, і коефіцієнт зчеплення являється високим під час всього гальмування. Застосування анти блокувальних пристроїв зменшує зношування шин і дозволяє підвищувати поперечну стійкість автомобіля.

Задача

Визначити шлях і час гальмування, а також сповільнення автомобіля ГАЗ-24 при його гальмуванні з від’єднаним двигуном зі швидкістю 20 м/с до зупинки по сухій горизонтальній дорозі з бетонним покриттям.

Поняття про дорожньо-транспортну експертизу.

Дорожньо-транспортною експертизою називають науково-технічне дослідження дорожньо-транспортної пригоди (ДТП) спеціалістами автотранспорту. Експерт вивчає технічні причини ДТП, визначає швидкості руху транспортних засобів (ТЗ), гальмовий і зупинковий шлях ТЗ.

Ціллю ДТЕ є отримання науково обґрунтованої характеристики пригоди, визначення її об’єктивних причин і ймовірних способів її попередження, а також поведінки учасників ДТП у всіх її фазах. В результаті експертизи повинна бути отримана відповідь на питання, чи мав місце нещасний випадок, чи пригода стала наслідком неправильних дій учасників, які знехтували вимогами безпеки, або несвоєчасно виконали необхідні дії для виключення ДТП або зниження тяжкості небезпечних наслідків.

Вихідними даними для проведення експертизи служать результати огляду місця пригоди і автомобілів, а також опитування учасників і свідків ДТП. Розглянемо на прикладі ДТП, результатом якої був наїзд автомобіля на пішохода.

Автомобіль А рухався на відстані від тротуару, на краю якого знаходився пішохід П. Коли між пішоходом і авто була відстань S пішохід почав переходити дороги (положення І). Водій загальмував, але уникнути наїзду не зміг. Автомобіль ударив пішохода (положення ІІІ), перемістився ще не деяку відстань і зупинився (положення IV).

Рисунок 15 – Положення автомобіля і пішохода під час ДТП

На місці пригоди фіксують довжину сліду юза шин , переміщення авто після наїзду , шлях, що пройшов пішохід по проїжджій частині до наїзду. Провівши слідчий експеримент заміряють диселерометром максимальне (стале) сповільнення або за допомогою переносних приборів коефіцієнт зчеплення в зоні ДТП. На підставі опитування свідків і інших даних встановлюють приблизне значення швидкості пішохода перед наїздом . Інші дані, необхідні для розрахунку, звичайно визначають по таблицям, складеним в результаті експериментів. Якщо максимальне значення сповільнення експериментально не визначили, то його обчислюють по формулі:

Приблизна послідовність аналізу ДТП при його експертному дослідженні така. Знаходять початкову швидкість автомобіля перед гальмуванням:

Потім визначають швидкість авто в момент наїзду

Знаючи величини V і V_Н можна знайти час руху автомобіля з моменту, коли водій почав реагувати на пішохода, до моменту наїзду на нього:

;

Якщо швидкість пішохода вважати постійною, то час його руху до моменту наїзду:

;

Умовою своєчасності гальмування автомобіля можна записати як . Якщо ця умова не виконана, то водій діяв із запізненням і авто встигло переміститись із положення І в положення ІІ. Щоб установити чи зміг би водій уникнути наїзду, якщо не допустив цього запізнення, а діяв своєчасно, визначають проміжок часу, згаяний водієм:

;

За цей проміжок часу автомобіль, рухаючись з початковою швидкістю , переміститься на відстань .

Відстань S між передньою частиною авто і пішоходом на початок його руху по проїжджій частині:

;

де - гальмівний час.

Якщо в результаті розрахунків отримаємо, що відстань більша то водій міг, застосувавши екстрене гальмування, зупинити автомобіль до лінії руху пішохода. При такої можливості у водія не було і уникнути наїзду шляхом гальмування було неможливо, оскільки пішохід почав рухатись на малій відстані перед авто, або ж він рухався з великою швидкістю (біг).

Лекція 7

Паливна економічність автомобіля