Расчет пути и времени обгона

Содержание

Исходные 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

Марка обгоняющего автомобиля (тип)	Скорость	Габаритная длина обгоняемого автомобиля	Коэффициент сопротивления качения колеса	Лобовая площадь	Коэффициент обтекаемости	Тип обгоняемого автомобиля
	Обгоняемого автомобиля	Обгоняющего
	V1,км/ч	V2,км/ч	L2,м	f0, м2	F,м2	k,

ЗИЛ-130(Г)

60

75

11

0.03

4.8

0.79

Г

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 обгона

1.1 Расчёт пути и времени обгона с постоянной скоростью

Расчёт 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=V1tоб1 (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 скоростью

Обгон 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.

Тип транспортного средства	Значение коэф-та
Легковые	0,92-0,9
Двухосные грузовые и автобусы с одинарной главной передачей	0,90-0,88
Двухосные грузовые и автобусы с двойной главной передачей, а также автомобили повышенной проходимости (4x4)	0,88-0,85
Трехосные грузовые и автобусы (6x4)	0,86-0,83
Грузовые (6x6)	0,85-0,83

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

Параметры	Текущие значения параметров
	0,1	0,2	0,3	0,4	0,5	0,6	0,7	0,8	0,9	1
	600	877,8	1156	1433	1711	1989	2267	2544	2822	3100
	360,6	379,4	394	404	409,6	411	408	401	389	373
1-я передача
	0,681	0,996	1,31	1,63	1,943	2,258	2,57	2,89	3,2	3,52
	0,696	0,732	0,76	0,78	0,79	0,793	0,79	0,77	0,75	0,72
	0,03	0,03	0,03	0,03	0,03	0,03	0,03	0,03	0,03	0,03
	2,588	2,588	2,59	2,59	2,588	2,588	2,59	2,59	2,59	2,59
	2,521	2,658	2,76	2,84	2,878	2,888	2,87	2,81	2,72	2,61
2-я передача
	1,236	1,808	2,38	2,95	3,525	4,097	4,67	5,24	5,81	6,39
	0,383	0,403	0,42	0,43	0,434	0,436	0,43	0,42	0,41	0,39
	0,03	0,03	0,03	0,03	0,03	0,03	0,03	0,03	0,03	0,03
	1,51	1,51	1,51	1,51	1,51	1,51	1,51	1,51	1,51	1,51
	2,293	2,421	2,52	2,59	2,624	2,63	2,61	2,55	2,47	2,35
3-я передача
	2,213	3,23	4,26	5,29	6,311	7,336	8,36	9,38	10,4	11,4
	0,214	0,22	0,23	0,24	0,24	0,239	0,24	0,23	0,22	0,21
	0,03	0,03	0,03	0,03	0,031	0,031	0,03	0,03	0,03	0,03
	1,187	1,18	1,19	1,19	1,187	1,187	1,19	1,19	1,19	1,19
	1,517	1,60	1,67	1,71	1,727	1,721	1,69	1,64	1,57	1,47
4-я передача
	3,447	5,04	6,64	8,24	9,832	11,43	13	14,6	16,2	17,8
	0,136	0,14	0,15	0,15	0,148	0,145	0,14	0,13	0,13	0,11
	0,03	0,03	0,03	0,03	0,032	0,032	0,03	0,03	0,03	0,04
	1,1	1,1	1,1	1,1	1,1	1,1	1,1	1,1	1,1	1,1
	0,946	0,99	1,03	1,04	1,032	1,005	0,96	0,89	0,8	0,7
5-я передача
	5,068	7,41	9,76	12,1	14,45	16,8	19,1	21,5	23,8	26,2
	0,135	0,14	0,14	0,14	0,138	0,132	0,12	0,11	0,1	0,08
	0,03	0,03	0,03	0,03	0,034	0,035	0,04	0,04	0,04	0,04