БЕЗОПАСНОСТЬ ТРАНСПОРТЫХ СРЕДСТВ Учебно-практическое пособие

БЕЗОПАСНОСТЬ ТРАНСПОРТЫХ СРЕДСТВ
Учебно-практическое пособие
МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ
ВЛАДИВОСТОКСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ
ЭКОНОМИКИ И СЕРВИСА
БЕЗОПАСНОСТЬ ТРАНСПОРТЫХ СРЕДСТВ
Учебно-практическое пособие
Владивосток
Издательство ВГУЭС
2011
2
ББК39.3111
111
Рецензенты: С.В.Старков, канд. техн. н аук, доцент
А.И.Самсонов, доктор техн. наук, профессор
Юхименко В.Ф. Яценко А.А.
БЕЗОПАСНОСТЬ ТРАНСПОРТНЫХ СРЕДСТВ: Практикум.- Владивосток: Изд-во ВГУЭС, 2011. - 136 с.
В практикуме представлены практические работы по дисциплине
«Безопасность транспортных средств». Описание каждой практической
ра боты дополнено краткой теорией, методическими указаниями и
списком контрольных вопросов. Справочный материал вынесен в приложение. Словарь терминов содержит используемые понятия и их
определения. Содержание и объем пособия соответствует государственному стандарту.
Для студентов специальности 190702.65 «Организация и безопасность движения».
ББК39.311
Издательство Владивостокский
государственный университет
экономики и сервиса, 2011.
3
ВВЕДЕНИЕ
Дисциплина «Безопасность транспортных средств» является одной из профилирующих дисциплин, изучение которой способствует
формированию специалиста в соответствие с требованиями, предъявляемыми квалификационной характеристикой и государственным стандартом к специальности 190702.65. Курс опирается на положение таких
общепрофессиональных и специальных дисциплин, как высшая математика, теоретическая механика, теория механизмов, рабочие процессы,
общее устройство автомобилей, конструкция и основы расчета. Является теоретической основой таких специальных дисциплин, как техническая эксплуатация автомобилей, организация перевозок и организация и
безопасность движения. Будущий инженер по организации безопасности движения должен иметь представление о состоянии и тенденциях
развития как автомобилестроения в целом, так и отдельных конструкций автомобилей. Уметь оценивать эксплуатационные свойства на основе анализа конструкций моделей автомобилей, их отдельных элементов с тем, чтобы прогнозировать их надежность и влияние на безопасность движения; владеть современными методиками выбора и оптимизации параметров подвижного состава; а также проводить эксплуатационные расчеты автомобилей и объективно оценивать их результаты.
В настоящем пособии представлены материалы, касающиеся важнейших составляющих активной безопасности автомобиля - тяговой
динамичности, устойчивости и управляемости, тормозных свойств в
аспекте влияния на безопасность дорожного движения.
Целью практикума является закрепление студентами материала
лекционного курса, обучение методам и развитие навыков самостоятельно анализировать и производить расчеты при проведении экспериментов с использованием теории автомобиля для определения скоростей движения, путь и времени разгона автомобиля, определение параметров эффективности торможения, определение параметров обгона,
потери устойчивости автомобиля и заноса.
На выполнение каждой работы отводится 1 час в неделю. Так как
лекционный курс не всегда отражает лабораторный практикум, и часть
материала передана студентам для самостоятельного изучения, то в методических указаниях в каждой работе кратко излагается теоретический
материал. В каждом разделе пособия рассматривается отдельное эксплуатационное свойство транспортного средства.
Основные понятия и определения, используемые в процессе выполнения практических работ, сведены в словарь терминов.
При составлении пособия использовались описания инженерных
задач по безопасности транспортных средств.
4
ЧАСТЬ 1 ОПРЕДЕЛЕНИЕ СУММАРНЫХ СИЛ
СОПРОТИВЛЕНИЯ ДВИЖЕНИЮ
Известно, что автомобиль будет двигаться только тогда, когда его
движущие силы равны или превышают силы сопротивления. Поэтому
во многих случаях перед определением скорости приходится вычислять
силы сопротивления движению, чтобы учесть их влияние на скорость
движения или на разгон автомобиля. Суммарная сила сопротивления
движению складывается из сил сопротивления подъему, качению и воздуха.
1.1 Сила сопротивления подъему
На дорогах часто встречаются уклоны — подъемы и спуски. Крутизну подъемов характеризуют величиной уклона i, которая представляет собой отношение превышения H к заложению B (рисунок 1.1).
Продольные уклоны на автомобильных дорогах выполняются незначительными. Так, на дорогах 1-й технической категории наибольший продольный уклон не должен превышать 30‰, 2-й — 40‰, 3-й — 50‰, 4-й
— 60‰ и 5-й категории — 70‰. На трудных участках пересеченной
местности он не должен превышать 90‰1.
Рисунок 1.1 Схема сил, действующих на автомобиль при движении на
подъеме: В — длина участка подъема (заложение); Н - его высота (превышение); α— угол подъема.
5
Силу тяжести автомобиля G можно разложить на две составляющие: силу Pα=G·sinα, параллельную дороге силу Ph=G·cosα, перпендикулярную к ней. Силу Pα называют силой сопротивления подъёму. На
спуске она направлена в сторону движения, являясь, таким образом,
движущей силой.
Согласно рисунку 1.1 уклон i=H/B=tgα. Для малых углов, менее
100, tgα≈sinα≈α, где α – угол уклона в радианах.
Тогда
Pα=G·sinα≈Gα≈Gi ,Н
(1.1)
а мощность, затрачиваемая на преодоление автомобилем подъёма с
уклоном, равным i:
(1.2)
N a  PaVa  GiVa Вт,
где скорость Va – в м/с.
В формулах 1.1 и 1.2 уклон выражен в сотых долях, поскольку для
малых углов i≈α радиан ( см.таблицу Приложение1).
При движении автомобиля на спуске сила Pα, складываясь с силой
тяги, вызывает ускорение. При движении на подъем, сила Pα снижает
величину силы тяги и вызывает замедление. Так, сила сопротивления
автомобилю ГАЗ-24, движущемуся на подъём со скоростью 13,9 м/с и
i=0,06 (3030') и имеющему массу (с пассажирами) М=1825 кг, составит
Pα= М·g·i=1825·9,81·0,06=1,074 кН, а мощность, затрачиваемая на сопротивление подъёму, будет равна:
N a  PaVa  1,074 13,9  14,87 кВт
1.2 Сила сопротивления качению
Соприкосновение шин с дорогой происходит по площади их контакта. В каждой точке площади контакта на шину действует бесконечно
малая сила — элементарная нормальная реакция опорной поверхности.
Равнодействующую нормальных сил к опорной плоскости элементарных реакций, приложенных к колесу со стороны опорной поверхности,
называют нормальной реакцией опорной поверхности.
У ведомого колеса вся подведенная к нему энергия затрачивается
на преодоление сил сопротивления качению, а у ведущего она расходуется как на сопротивление качению, так и на преодоление внешних сил.
Ведущее колесо преобразует подведенный к нему крутящий момент в
толкающую силу.
6
Рисунок 1.2 Схема приложения сил, моментов и реакций к эластичному
автомобильному колесу при качении по твердой дороге.
Когда колесо с шиной катится по горизонтальной твердой поверхности, элементарные реакции dZ дороги и их равнодействующая Rz расположены вертикально. Можно считать, что на цементобетонных и асфальтобетонных покрытиях сопротивление качению возникает в основном за счет затрат энергии на деформирование шин, так как деформации дороги незначительны. Работа, затраченная на деформирование
шины, больше, чем возвращенная в зоне восстановления ее формы, т.е.
по мере выхода участка шины из контакта с дорогой часть энергии расходуется на внутреннее трение частиц резины. Поэтому давление в передней части контакта больше, чем в задней (рисунок 1.2), а равнодействующая нормальных реакций будет смещаться относительно вертикальной плоскости, проходящей через ось колеса, вперед на расстояние
а. Это расстояние называют плечом сопротивления качению. Оно характеризует рассеяние энергии при качении колеса. Если колесо будет
катиться под действием силы тяги Рк, то, составив уравнение моментов
относительно точки А, получим:
RZ a  Pk rÄ ,
где rД – динамический радиус колеса. Отсюда
Pk 
Отношение
a
 RZ , Н
rÄ
a
называют коэффициентом сопротивления качению f:
rÄ
a P
f   k .
rÄ RZ
Произведение fRZ=Pf называют силой сопротивления качению,
представляющей условную количественную характеристику сопротив7
ления качению колеса. Моментом сопротивления качению называют
произведение
M f  Pf rÄ  fRZ rÄ .
Коэффициенты сопротивления качению у ведущих и ведомых колес автомобиля практически можно считать равными, хотя на самом
деле при расчетах, связанных с анализом происшествий, они различаются. Если нормальные реакции ведущих и ведомых колес будут равными RZ1=RZ2, то сила сопротивления качению автомобиля составит
Pf  f RZ 1  RZ 2   fG , Н
(1.3)
где G – сила тяжести автомобиля, в Н.
Мощность, необходимая для преодоления сопротивления качению
при движении автомобиля со скоростью Va м/с, будет равна
N f  Pf Va 
fGVa
кВт
270
(1.4)
На менее ровных дорожных покрытиях (щебеночных, гравийных,
булыжной мостовой) сопротивление качению возрастает от ударов колес о неровности покрытия. На грунтовых дорогах с мягкой поверхностью и на неуплотненном снеге сила сопротивления качению увеличивается за счет, усилия, затрачиваемого на деформирование грунта или
снега при образовании колеи.
Сопротивление качению несколько уменьшается с увеличением
размера (и соответственно грузоподъемности) шин. При постоянном
внутреннем давлении в шине повышение нормальной нагрузки на колесо приводит к возрастанию силы сопротивления движению. Увеличение
нагрузки на 20% сверх максимально допустимой повышает коэффициент сопротивления качению примерно на 4%. В реальных дорожных
условиях коэффициент сопротивления качению возрастает с увеличением скорости и при движении по твердой дороге изменяется в широких
пределах (в 2 — 3 раза).
При расчетах, связанных с анализом автотранспортных происшествий, можно пользоваться данными таблицы Приложение.2. Для учета
же изменения коэффициента сопротивления качению при высоких скоростях движения (до 11—13,9 м/с он практически не изменяется) можно
пользоваться эмпирической формулой

V2 
fV  f 1  a 
 20000 
или несколько уточнённой

(1.5)

fV  f 1  0,000045Va2 ,
8
(1.6)
где f – коэффициент сопротивления качению при движении со скоростью до 11 – 13,9 м/с (таблица П 1.2).
Так, сила и мощность сопротивления качению автомобиля ГАЗ-24
(его масса с пассажирами G =1825 кг) при движении по дороге с асфальтобетонным покрытием, находящимся в отличном состоянии
(f=0,015), со скоростью V1 =13,9 м/c(50км/ч) и V2=33,3 м/c(120км/ч,) составляют:
При V1=13,9 м/с:
сила сопротивления качению
Pf 1  Gf  1825  9,81  0,015  268,5 Н;
мощность сопротивления качению
N f 1  Pf 1V1  268,5 13,9  3,73 кВт;
при V2=33,3м/с:
Pf 2  f (1 
V22
33,32
)G  g  0,015(1 
) 1825  9,8  289,3 Н;
2000
2 103
N f 2  0,283  33,3  9,42 кВт
При движении по деформирующимся грунтовым дорогам (с образованием колеи) зависимость между силой сопротивления качению и
массой колеса более сложная:
Pf  Gk
H
,Н
D
где Н – глубина колеи после прохода колеса, м;
D – диаметр колеса, м;
ξ – коэффициент, меняющийся от 0,6 до 1,0 в зависимости от состояния грунта;
Gк – весовая нагрузка на колесо, кг.
Составляющая массы автомобиля на уклонах дороги равна
Ph=G·cosα (см. рисунок 1.1), поэтому сила сопротивления качению на
уклонах составляет:
Ph  fG cos 
Уклон дороги i и коэффициент сопротивления качению в совокупности определяют общее дорожное сопротивление. Сила дорожного
сопротивления равна:
P  Pf  P  Gf cos   G sin  
 G ( f cos   sin  )  G ( f  i)  g
,Н
(1.8)
Алгебраическую сумму f+i=φ называют коэффициентом дорожного сопротивления.
9
Следовательно, Рφ=Gφ Н и
N  PVa  GVa кВт
(1.9)
Сила сопротивления подъему всегда действует одновременно с силой сопротивления качению, поэтому коэффициент φ, учитывающий
оба вида сопротивления движению, имеет большое значение в практических расчетах.
1.3 Сила сопротивления воздуха
Движущийся автомобиль часть мощности двигателя расходует на
перемещение частиц воздуха. Элементарные силы сопротивления воздуха, рассредоточенные по всей поверхности автомобиля, для упрощения расчетов заменяют сосредоточенной силой сопротивления воздуха
Рω. Точку приложения силы Рω называют центром парусности автомобиля.
Сила сопротивления воздуха движению автомобиля определяется
по эмпирической формуле аэродинамики:
P  kFVa2 Н (скорость движения в м/с)
(1.10)
В данной формуле k — коэффициент обтекаемости (или коэффициент сопротивления воздуха), зависящий от формы автомобиля и качества отделки его поверхности, кгс∙с2/м4. Численно он равен силе сопротивления воздуха, в кгс, создаваемой 1 м2 лобовой площади автомобиля
при его движении со скоростью 1 м/с. Значение коэффициента k получают опытным путем, продувая модель автомобиля в аэродинамической
трубе (таблицы П .3, П .4,).
При расчетах лобовую площадь F легковых и грузовых автомобилей со стандартным кузовом определяют по приближенной формуле:
(1.11)
F  0,8Br Hr м2,
где Br — габаритная ширина автомобиля, м;
Hr — габаритная высота автомобиля, м.
Для автобусов и грузовых автомобилей с кузовом в виде фургона
или с тентом
(1.12)
F  0,9Br Hr м2.
Скорость движения автомобиля Vа относительно воздушной среды
принимается:
при встречном ветре: V’a=Va-Vв;
при попутном ветре: V’a=Va+Vв.
Приближенно принимают, что сила сопротивления воздуха приложена в центре лобовой площади.
10
Данные, используемые при расчете силы сопротивления воздуха,
приведены в таблицах П.3—П.4.
Дополнительный прицеп к автопоездам увеличивает коэффициент
обтекаемости на 20—25%. Контейнеры, установленные поперек кузова,
повышают его примерно на 25—30%.
При скорости до 11 м/с доля силы сопротивления воздуха в общем
балансе сил сопротивления движению незначительна. Однако в диапазоне высоких скоростей влияние силы сопротивления воздуха возрастает пропорционально квадрату скорости, и при практических расчетах
она должна учитываться.
1.4 Определение возможности движения при данной
скорости
Для выяснения некоторых обстоятельств происшествия нередко
требуется рассчитать скорость, с которой можно было двигаться на
определенном участке дороги. Теоретически ее можно рассчитать по
формуле
Va 
2rk n Д 3600
rk n Д
м/с,

 0,105
60i0 ik 1000
i0 i k
(1.13)
где nД – частота вращения коленчатого вала двигателя, об/мин;
rk – радиус качения ведущего колеса автомобиля, м;
i0 — передаточное число главной передачи;
iк — передаточное число коробки передач на. соответствующей передаче.
Как видно из формулы 1.13, скорость движения прямо пропорциональна частоте вращения двигателя.
Если автомобиль оборудован раздаточной коробкой или дополнительной коробкой передач, то при расчете учитываются их передаточные числа iД, и тогда
iT  i0ik i Ä .
(1.14)
Для расчета скорости движения используют данные, приведенные
в таблицах П 5. Например, наибольшую возможную скорость движения
автомобиля ЗИЛ-130 на второй передаче определяют следующим образом:
Va  0,105
rk n Д
3200  0,485
 0,105
 6,3 м/с.
i0ik
6,32  4,10
Если автомобиль начинает движение с места, то предварительно,
пользуясь скоростной характеристикой, надо рассчитать среднюю частоту вращения двигателя в начале движения.
11
Возможную среднюю скорость движения на любом участке пути
приближенно определяют из выражения
Va 
N Д
G( f  i)  P
(1.15)
где NД — эффективная мощность двигателя автомобиля (затрачиваемая
фактически);
η — механический к.п.д. трансмиссии (при передаче энергии от
двигателя к ведущим колесам).
Механический к.п.д. всей трансмиссии может приниматься постоянным для всех передач, так как происходящее в отдельных случаях
понижение к.п.д. коробки при включении низших передач компенсируется одновременным повышением к.п.д. главной передачи. В расчетах
могут приниматься следующие средние величины к.п.д. для автомобилей разных типов (новых и находящихся в хорошем состоянии):
Таблица 1.1
Легковых
Двухосных грузовых и автобусов с одинарной главной
передачей
Двухосных грузовых и автобусов с двойной главной
передачей, а также для автомобилей повышенной проходимости (4x4)
Трехосных грузовых и автобусов с приводом на два
задних моста (6x4)
Грузовых типа 6X6
0,92—0,90
0,90—0,88
0,88—0,85
0,86—0,83
0,85—0,82
При расчёте скорости движения по формуле (1.15) нужно знать
фактическую величину затрачиваемой при этом мощности двигателя
NД. Без специальных приборов определить её трудно. Поэтому при движении по хорошим дорогам, когда двигатель загружен не полностью,
для расчёта формулой (1.15) пользоваться не рекомендуется. Достаточно точные результаты расчётов по этой формуле получаются при максимальной и близкой к ней нагрузке двигателей, что наблюдается при
движении автомобиля по плохим дорогам или с высокой скоростью.
Как следует из скоростных характеристик двигателей (рисунок 1.3),
затрачиваемая мощность соответствует определённой частоте вращения
коленчатого вала. При работе двигателя с постоянной частотой вращения скорость автомобиля на разных передачах будет различной и обратно пропорциональной передаточному числу агрегатов трансмиссии:
коробки передач, раздаточной коробки (если она имеется) и главной
передачи.
12
Эти данные приведены в таблице П 6. Воспользовавшись скоростной характеристикой двигателя и зная передаточные числа трансмиссии
и радиус ведущего колеса, нетрудно построить графическую зависимость, по которой можно рассчитать скорость движения, соответствующую определённой частоте вращения двигателя, и затрачиваемую при
этом мощность.
На рисунке 1.4 приведён пример подобной графической зависимости для автомобиля УАЗ-451М. В верхней части номограммы помещается скоростная характеристика автомобиля, в нижней – в координатах
Vа и n строится зависимость скорости движения на каждой передаче от
частоты вращения вала двигателя, в минуту. Для расчёта из технической
характеристики автомобиля УАЗ-451М взяты следующие исходные
данные: радиус ведущего колеса rк=0,37 м; наибольшая частота вращения вала двигателя n=4000 об/мин; передаточные числа: главной передачи i=5,125; коробки передач соответственно на передачах iI=4,12;
iII=2,64; iIII=1,58; iIV=1,00; iЗХ=5,22.
Рисунок 1.3 Скоростные (внешние) характеристики двигателей:
а – легковых и б – грузовых автомобилей
13
Рисунок 1.4 Зависимость между скоростью движения автомобиля, частотой вращения вала двигателя и мощностью по внешней характеристике.
14
Индивидуальные задания
Индивидуальные задания по решению задач по силе сопротивления подъёму, сопротивлению качения, сопротивления воздуха и возможности движения при данной скорости приведены в таблице П 21
Остальные необходимые параметры брать в приложениях П 1.– П 6
Задача 1. Определить силу тяги автомобиля на подъёме и спуске и
мощность, затрачиваемую на это движение.
Задача 2. Определить силу и мощность сопротивления качению автомобиля по автобану и грунтовым дорогам с образованием колеи.
Определить силу сопротивления воздушной среды на различных скоростях, и определить возможность движения при данной скорости.
Контрольные вопросы
1. С чего складывается суммарная сила сопротивления движению
автомобиля?
2. Охарактеризуйте силу сопротивления подъему.
3. Какие факторы влияют на силу сопротивления качению?
4. Как влияет сила сопротивления воздуха от скорости движения
автомобиля?
5. Влияние параметров автомобиля на БД.
6. Скорость и аварийность ТС.
7. Нормативы, регламентирующие требования к управляемости.
15
ЧАСТЬ 2 ОПРЕДЕЛЕНИЕ ПУТИ И ВРЕМЕНИ РАЗГОНА
АВТОМОБИЛЯ
При анализе некоторых происшествий приходится определять интенсивность разгона автомобиля — способность его увеличивать скорость при
трогании с места и в процессе движения, что характеризует быстроту осуществления обгонов и объездов. Данные об интенсивности разгона позволяют установить и проверить, мог ли автомобиль достичь определенной скорости за тот или иной отрезок времени, была ли возможность преодолеть известное расстояние за определенное время, и ответить на другие вопросы
подобного рода, возникающие при расследовании происшествий.
Интенсивность разгона автомобиля измеряется величиной ускорения
его движения в м/с2.
Наиболее точно величина ускорения определяется экспериментально во
время дорожных испытаний при соблюдении условий, установленных ГОСТами и другими нормативными документами.
При расследовании конкретного происшествия для выяснения вопроса,
полностью ли использовал водитель технические возможности автомобиля,
приходится определять фактическую интенсивность разгона, чтобы установить его путь и время.
Параметры разгона, полученные расчетным путем, позволяют выяснить, полностью ли использовал водитель технические возможности автомобиля для предотвращения происшествия.
Основным параметром расчета является определение ускорения движения автомобиля. Исходными данными, по которым можно рассчитать ускорение, являются некоторые параметры технической характеристики автомобиля. Их выбирают из справочников.
Теоретически ускорение определяют из зависимости
ia 
dV
g
 ( D   ) м/с2,
dt

(2.1)
где D — динамический фактор автомобиля;
g — ускорение свободного падения; g=9,81 м/с2;
δ — коэффициент учета инерции вращающихся масс автомобиля;
φ — коэффициент дорожного сопротивления.
Как видим, ускорение автомобиля пропорционально разности D — φ и
при определенной скорости движения будет тем выше, чем больше величина
динамического фактора и чем меньше коэффициент дорожного сопротивления.
Динамический фактор автомобиля — это отношение избыточной силы
тяги к полной массе автомобиля, или, иначе, удельная остаточная сила тяги,
т. е.
D
Pk  P ,
G
где Pk: — сила тяги по двигателю;
Pω — сила сопротивления воздуха.
16
(2.2)
Подставив в уравнение (1.2) значения силы тяги Рк и сопротивления
воздуха Рω, получим (для равномерного движения автомобиля):
 M i  kFVa2  1
  g Н,
D   e тр 
13  G
 rk
(2.3)
где Ме — эффективный крутящий момент двигателя,кгс∙м;
iтр — общее передаточное число трансмиссии автомобиля;
η — механический к.п.д. трансмиссии;
rк — радиус колеса, м.
k – коэффициент обтекаемости.
Поскольку при скоростях движения до 11 м/с сила сопротивления воздуха Рω невелика, а при более высоких скоростях составляет небольшой
процент от массы автомобиля, динамический фактор можно определить по
приближенной формуле:
D
Pk
.
G
(2.4)
Чтобы его рассчитать, нужно располагать скоростной характеристикой
двигателя, величинами передаточных чисел агрегатов трансмиссии — главной передачи, коробки передач, раздаточной коробки — и радиуса ведущего
колеса автомобиля.
Возможную величину ускорения конкретного автомобиля на каждой
передаче для всего диапазона частоты вращения вала двигателя определяют
следующим образом:
1) Используя скоростную характеристику двигателя и передаточные
числа агрегатов трансмиссии, по формуле (1.13) рассчитывают возможную
скорость движения в км/ч. При отсутствии экспериментальных данных скоростную характеристику можно построить по эмпирическим зависимостям.
Наиболее просты и удобны выражения, полученные С. Р. Лейдерманом. По
известным координатам одной точки они позволяют воспроизвести всю кривую.
Для карбюраторных двигателей:
2

ne  ne   ne
N e  N max 0,5
    
 nN  nN   nN



3

  0,736 кВт;

(2.5)
для дизельных двигателей с непосредственным впрыском:

n
n
N e  N max 0,5 e  1,5 e
 nN
 nN
2
3
  ne  
      0,736 кВт;
  nN  
(2.6)
Задаваясь различными значениями частоты вращения вала nе, получаем
соответствующие им значения мощности Ne.
2) Для каждой из передач рассчитывают несколько (5—6) значений силы тяги для различной частоты вращения коленчатого вала. Рк по двигателю
находят по формуле:
17
Pk 
715 N e
,кН
Va
(2.7)
где η — механический к.п.д. трансмиссии.
Для расчета силы тяги задаются значениями частоты вращения вала
(например, 500, 1000, 1500 и т.д.). Затем по графику определяют скорость,
соответствующую данной частоте вращения, и затрачиваемую при этой же
частоте мощность двигателя.
Силу тяги по двигателю можно рассчитать также по формуле:
Pk 
M eiňđ 
,
(2.8)
Ne
.
ne
(2.9)
rk
где крутящий момент на валу двигателя
M e  716,2
При разгоне и замедлении автомобиля возникает сила инерции, направление действия которой противоположно ускорению или замедлению. Сила
инерции поступательного движения автомобиля равна
Pj   M
dV
,
dt
где М — масса автомобиля.
Суммарный инерционный момент Мj слагается из инерционных моментов деталей автомобиля, неравномерно вращающихся в плоскости его движения. Для произвольной детали i
M ji 
d i
Ii ,
dt
где Ii — момент инерции i-й детали;
ωi — угловая скорость вращения детали.
Большие моменты инерции имеют маховики двигателей и колеса с шинами. Но так как маховик обычно вращается в плоскости, перпендикулярной
плоскости движения автомобиля, в расчет обычно принимают только инерцию колес. Считая угловые ускорения колес одинаковыми
dk 1 dV
 
,
dt
rk dt
получим:
Mj 
d k
dt
I
k

dV  J k 1


dt
rk
rk
I
k
.
Величина момента инерции для шин и колес основных типоразмеров
приведена в таблицах П 7 и П 8.
Величина коэффициента учета инерции вращающихся масс автомобиля
(к ним относятся колеса, маховик со сцеплением, детали двигателя, шестер18
ни коробки передач и главной передачи, карданные передачи) определяется
по формуле:
 1
g  I k gI miT2
,

GrÄ2
GrÄ2
(2.10)
где ∑Iк — сумма моментов инерции всех колес автомобиля (таблицы П 7 и П
8);
Iт — момент инерции вращающихся масс двигателя (таблица П 9).
Если постоянные величины обозначить через δ1 и δ2, то
  1  1   2ik2 
Ga
,
G
(2.11)
где Gа— масса автомобиля с полной нагрузкой, кг;
G —масса автомобиля с имеющейся (данной) нагрузкой, кг;
iК — передаточное число коробки передач на данной передаче;
δ1 — коэффициент учета инерции вращающихся масс колес;
δ2 — коэффициент учета инерции вращающихся масс маховика;
δ1≈δ2≈0,03—0,05, для свободного прицепа δ1=0,03 — 0,06.
Из формулы (2.11) следует, что на величину коэффициента δ влияет передаточное число коробки передач, взятое в квадрате, поэтому на низших
передачах этот коэффициент значительно больше, чем на высших. Кинетическая энергия автомобиля при повышении скорости увеличивается. Так как
коэффициент δ определяется не самой величиной энергии вращающихся
масс, а ее отношением к энергии автомобиля в целом, то с увеличением последней (что имеет место на высших передачах) коэффициент δ должен
уменьшаться.
При передаточных числах порядка 80—100, что имеет место у автомобилей с раздаточными коробками, коэффициент δ может достигать 10—12 и
выше. Поэтому для автомобилей, имеющих раздаточные коробки и бортовые редукторы, в формуле (2.11) вместо iк следует принимать iТP — передаточное число трансмиссии. Для случаев движения автомобиля накатом
  1 0,05
Ga
/
G
(2.12)
В качестве примера приведем расчет, величины силы тяги динамического фактора и ускорения для IV передачи автобуса ПАЗ-672. Построим
скоростную характеристику двигателя и графическую зависимость между
скоростью движения и мощностью двигателя по следующим данным технической характеристики автобуса ПАЗ-672: радиус ведущего колеса rк—0,45
м; передаточное число главной передачи iо = 6,83; передаточные числа коробки iк=1,0. Построенная зависимость представлена на рисунке 2.1.
Расчетные формулы:
силы тяги по двигателю:
Pk  715
N e
N
 608 e ;
Va
Va
19
силы сопротивления воздуха (k=0,05 и F=5,5 м2):
P  kF
Va2
V2
 0,05  5,5 a  0,021Va2 ;
13
13
динамического фактора:

Pк  Р
Ga
(с полной нагрузкой Ga=7825 кг, без нагрузки G=4534кг);
коэффициента учёта вращающихся масс:
с полной нагрузкой:
 пн
Ga 7825

 1,0 ;
G 7825
без нагрузки:
 б .н  1,08
7825
 1,14 ;
4534
ускорения на IV передаче (φ=0,02):
J a  D   
g

,
где g=9,81 м/с2.
Скорость автомобиля определяется по номограмме рисунок 2.1. Результаты расчета даны в таблице 2.1 - Показатели динамики автобуса ПАЗ-672
при движении его на четвертой передаче.
Таблица 2.1
Частота вращения вала
двигателя, об/мин
Мощность Nе кВт (рисунок 2.1)
1000
1500
2000
2500
3200
27,2
42
59
71,497
84,6
1,7
7,0
11,7
15,8
222
Сила тяги Рк, кН
1415
0,31
523
0,11
405
0,089
320
0,07
195
0,043
Динамический фактор D,
Н/кг
0,18
2,48
0,07
0,77
0,05
0,59
0,04
0,43
0,025
0,2
Ускорения, м/с2
1,45
0,45
0,27
0,18
0,045
Скорость движения
Vа ,
м/с
По полученным данным можно построить кривую, показывающую зависимость ускорения от скорости движения (рисунок 2.2). Из таблицы 2.1
возьмем значения скоростей движения при определенной частоте вращения
вала двигателя и соответствующие им величины ускорений. Используя эти
зависимости, можно рассчитать время разгона. Для этого кривую ускорений
разбивают на несколько участков I-II-III... На каждом из них среднее значение ускорения практически можно считать постоянным и равным
20
jcp 
jI  jII
м/с.
2
Тогда время t1, в течение которого автомобиль изменит скорость от V1
до V2 (в км/ч), можно найти по формуле
t1 
V2  V1
с.
jcp  3,6
(2.13)
Рисунок 2.1 Зависимость между скоростью движения, частотой вращения
коленчатого вала двигателя и затрачиваемой мощностью автобуса ПАЗ-672
21
Рассчитаем время и путь разгона автобуса ПАЗ-672 без нагрузки в кузове, двигающегося на четвертой передаче.
Рисунок 2.2 Зависимость ускорения от скорости автобуса ПАЗ-672 при движении на четвертой передаче.
Кривую ускорений, приведенную на рисунке 2.2, разбиваем на четыре
участка. На 1-м участке среднее ускорение составит:
jcpI 
5,48  0,77
 1,62 м/с2,
2
а время прохождения участка автобусом
t1 
25  6
 3,2 с.
3,6 1,62
На 2-м участке соответственно:
0,77  0,59
 0,68 м/с2,
2
42  25
t2 
 6,95 с.
3,6  0,68
jcpII 
На 3-м участке:
jcpIII 
0,59  0,43
 0,51 м/с2,
2
22
t2 
На 4-м участке:
57  42
 8,1 с.
3,6  0,51
0,43  0,2
 0,31 м/с2,
2
80  57
t2 
 20 с.
3,6  0,31
jcpIII 
Общее время разгона составит:
t разг   t  3,2  6,9  8,1  20  38 с.
Путь разгона SР в интервале скоростей V1 — V2 при средней скорости
Vср приближённо будет равен SР=tpVcp.
В рассматриваемом случае путь разгона на 1-м участке составит
S1 
V1  V2 t  3,2 6  25  13,7 м;
3,6  2
3,6  2
на 2-м участке;
S2  6,9
на 3-м ;участке:
25  42
 64 м;
3,6  2
S3  8,1
42  57
 111 м;
3,6  2
S4  20
57  80
 380 м.
3,6  2
на 4-м участке;
Общий путь разгона будет равен:
S разг   S  13,7  64  111  380  569 м.
Когда есть возможность использовать построенную динамическую характеристику автомобиля — зависимость между динамическим фактором и
скоростью движения (рисунок 2.З), — расчет ускорений упрощается. По динамической характеристике находят значения динамического фактора при
различных скоростях движения, затем рассчитывают коэффициент учета
инерции вращающихся масс и вычисляют ускорение, время и путь разгона.
Если допустить, что автомобиль движется с постоянным ускорением jа
м/с2 до достижения какой-то постоянной скорости Vа м/с в течение t, то, воспользовавшись формулами
S
Va2
м,
3,6 ja
23
(2.14)
t
Va
с,
3,6 ja
(2.15)
можно построить номограмму (Рис. 2.4), на которой будут представлены
соотношения этих величин. По номограмме, исходя из двух известных значений, можно быстро и с достаточной для практики точностью определить
две неизвестные величины.
Пример 1. Требуется рассчитать, за сколько времени автомобиль, трогаясь с места, достигнет скорости V = 8,3 м/с, двигаясь с ускорением j=0,6
м/с2.
Для решения через точки 0,6 на шкале j м/с2 и 8,3 на шкале V проводим
прямую (I — I на рисунке 2.4) до пересечения с двумя другими шкалами. В
точках пересечения читаем ответ: путь разгона S=60 м, время разгона t — 14
с.
Рисунок 2.3 Динамическая характеристика автомобиля.
Пример 2. Определить, какой путь S и какое время t потребуется для
разгона автомобиля от V1 = 8,3 м/с до V2 = 15,9 км/ч при ускорении j=1 м/с2.
Вначале определим S и t, предположив, что автомобиль начал двигаться
с места (V1 =0) и достиг V2 = 15,9 м/с при j=2,3 м/с2. Через точки j=2,3 м/с2 и
V1 = 50 км/ч проводим прямую, как указывалось выше. При этом получим: S
= 45 м и t=6 с.
24
Рисунок 2.4 Номограмма для определения пути разгона или пути торможения S, времени разгона или торможения t,скорости движения V и ускорения
или замедления j автомобиля.
Путь и время разгона от начальной скорости Vн до конечной Vк можно
рассчитать по следующим приближенным формулам:
S разг 
t разг 
G (Vk2  Vн2 )
26( Pk  Pсопр )
м;
G (Vk  Vн )
3 / 6 g ( Pk  Pсопр )
25
с,
(2.16)
(2.17)
где φ – коэффициент учёта инерции вращающихся масс автомобиля (V в
км/ч);
G – масса автомобиля, кг;
Pk – сила тяги по двигателю, кгс;
Pсопр – сумма сил сопротивления движению воздуха Pω, подъёму α качению Pf:
Рсопр  Р  Ра  Pf кгс.
При определении времени и пути разгона теоретическим путем исходят
из того, что водитель развивает наибольшую возможную силу тяги, т.е.
практически при разгоне движется с полной подачей топлива.
Ускорение можно установить экспериментально с помощью акселерометра — прибора, измеряющего мгновенные ускорения, а время разгона замерить секундомером. Осуществив эти замеры, можно рассчитать общее
время разгона, его путь и скорость движения, как по этапам, так и за весь
период разгона.
При экспериментальном определении параметров разгона на каждой из
передач замеряются ускорения и время разгона, Практически ускорение jа на
каждой из передач допустимо считать постоянным. При таком допущении
скорость автомобиля в конце движения на каждой передаче определится как
Vа=jпtп, где tп — время движения, а jп — ускорение на данной передаче.
Переключение передач требует некоторого времени tп, величина которого зависит от квалификации водителя, способа включения передачи и конструкции коробки передач. Для водителей высокой квалификации среднее
время переключения передач в зависимости от типа коробки соответствует
указанному в таблице П 10.
У автомобилей с дизельным двигателем время переключения передач
большее, так как из-за значительных инерционных масс его деталей частота
вращений коленчатого вала снижается медленнее, чем у карбюраторного
двигателя.
За время переключения передач скорость автомобиля несколько снижается, и он движется с замедлением. Однако, если это время невелико (0,5 —
1,0 с), то можно считать, что движение происходит с равномерной скоростью, достигнутой в конце разгона на данной передаче. Если же переключение передач происходит за более длительное время, то рекомендуется учитывать длину участка замедления, предварительно определяв скорость движения в начале и в конце переключения передачи.
Из уравнения
G  P 
определим замедление:
jз 
G

Gj з
g
 P g
G
м/с2.
Пренебрегая сопротивлением воздушной среды, получим:
26
jз 
g

м/с2,
(2.18)
где jз — замедление автомобиля при его свободном качении по дороге, сопротивление которой характеризуется коэффициентом φ.
Если время переключения передачи составляет tп, то снижение скорости
от Vв до Vк составит:
(2.19)
Vk  Vн  j з tп м/с.
Путь и время разгона (приемистость) можно определить и по так называемым кривым разгона, характеризующим зависимость пути и времени разгона от скорости движения. Испытания автомобилей, для которых составляются графики разгона, выполняются строго по правилам ГОСТ 6875—54
«Автомобили грузовые. Методы контрольных испытаний» и ГОСТ 6905—54
«Автомобили легковые. Методы контрольных испытаний». Этими ГОСТами
предусматривается определение зависимости скорости движения от времени
и пути при разгоне на прямой передаче с начальной скоростью 15 км/ч до
максимальной. Разгон осуществляется путем резкого нажатия педали топлива до отказа и удержания ее в этом положении.
Индивидуальные задания
Задача 1. Рассчитать величину силы тяги, динамический фактор и
ускорение для III и IV передачи. Построить скоростную характеристику двигателя и графическую зависимость между скоростью движения и мощностью двигателя.
Исходные данные для своего варианта взять из таблицы П 21. Необходимые данные для расчётов взять из приложений П 1– П 13.
Задача 2. Определить время и путь разгона автомобиля двигающегося
на IV передаче для своего варианта. Необходимые данные для расчётов взять
из приложений П 1– П 1.3.
Контрольные вопросы
1. Что такое интенсивность разгона автомобиля, чем она определяется,
в чем измеряется?
2. Что называют динамическим фактором автомобиля?
3. От чего зависят величины силы тяги, динамического фактора и ускорения автомобиля?
4. Эксплуатационные свойства ТС. Их место в решении проблемы БДД.
5. Назвать показатели динамики автомобиля.
6. Какие параметры влияют на определении времени и пути разгона автомобиля?
27
ЧАСТЬ 3 ОПРЕДЕЛЕНИЕ ПАРАМЕТРОВ
ЭФФЕКТИВНОСТИ ТОРМОЖЕНИЯ
Необходимость в торможении при управлении автомобилем возникает
очень часто. Торможение – это средство не только быстрой остановки автомобиля, но и регулирования скорости движения. Статистика показывает, что
большинство автотранспортных дорожных происшествий в той или иной
степени связано с торможением.
В соответствии с правилами дорожного движения во всех случаях, когда возникает опасность, водитель обязан снижать скорость или останавливать автомобиль, т. е. прибегать к торможению.
На практике условно различают два вида торможения. Так называемое
служебное торможение производят, чтобы остановить автомобиль в заранее
намеченном месте либо снизить его скорость. Оно осуществляется без торопливости и спешки, поэтому не вызывает заноса или потери управления в
экстренных случаях при появлении на близком расстояния препятствия, водитель, как правило применяет интенсивное торможение, чтобы остановить
автомобиль на кратчайшем пути. В таких ситуациях водитель обычно действует без учета качества дороги. Он нажимает на педаль тормоза с
наибольшей возможной силой и быстротой. Режим интенсивного торможения неблагоприятно влияет на детали тормозной системы и на устойчивость
автомобиля. При этом на последний действуют значительные продольные и
поперечные силы, стремящиеся нарушить его устойчивость, детали тормозов испытывают повышенное напряжение и перегреваются, что ухудшает их
действие. При напряженном режиме работы тормозов и их перегреве часто
возникают неисправности. Практика показывает, что малоопасные неисправности, в обычных условиях никак не проявляющиеся, при резких торможениях могут вызвать отказ тормозов.
Для определения тормозных качеств автомобиля используют следующие показатели: тормозной путь St, м — путь, проходимый автомобилем от
момента нажатия на педаль тормоза до полной остановки; замедление при
торможении j, м/с2 время срабатывания тормозов tт, с. Кроме этих, наиболее
распространенных показателей, при расчетах также может использоваться
величина тормозной силы на колесах.
С 1 января 1984 г. введен в действие ГОСТ 25478— 82, где установлены
требования безопасности к техническому состоянию автомобилей, автобусов
и автопоездов.
Предельно допустимые нормативы эффективности действия тормозной
системы автомобилей, установленные этим стандартом, приведены в таблице П 14, а классификация автомобилей – в таблице П 15.
Выявление технического состояния тормозов имеет важное значение
для установления причин происшествия и правовой оценки действий водителей и должностных лиц, ведающих эксплуатацией транспорта, поэтому
осмотр тормозных систем следует осуществлять как можно более тщательно. Оценка состояния тормозов на основе протокола осмотра автомобиля на
28
месте происшествия не всегда обоснована, так как, по существу, является
визуальной и поэтому неполной.
Наиболее удобна и точна проверка тормозов при испытании их на специальных стендах в диагностических пунктах и на станциях технического
обслуживания. Поскольку такие стенды есть не везде, можно пользоваться и
более простыми методами, рекомендуемыми Правилами дорожного движения. При определении тормозных качеств автомобиля по величине тормозного пути следует установить скорости движения перед торможением и в
начале его. Если такую проверку производить без специальных приборов, то
можно допустить ошибки.
Рассмотрим их более подробно. Так как тормозной путь пропорционален квадрату скорости движёния перед торможением, ее необходимо точно
выдержать.
Обычно скорость определяют по спидометру, который может иметь погрешность, зависящую от точности его изготовления и условий движения.
Следовательно, если при испытании тормозной системы скорость автомобиля определяется по непроверенному и непротарированному спидометру, то
тормозные качества автомобиля будут оценены неверно.
Вторая ошибка связана с визуальным определением момента начала
торможения. В соответствии с ГОСТ 25478—82 тормозной путь всегда устанавливается при скорости 40 км/ч, т. е. 11,1 м/с. Если водитель начинает
торможениё, поравнявшись с заранее обозначенной линией отметки, либо
нажимает на педаль тормоза по сигналу лица, производящего испытание, то
это действие он выполняет неточно — с опережением, а чаще с опозданием.
даже если он очень быстро, в пределах 0,2 с, среагирует на сигнал начать
торможение, то при скорости 11,1 м/с автомобиль пройдет 0,2х11,1=2,2 м.
При этом тормозной путь увеличится.
Для получения надежных данных при испытаниях автомобилей должно
быть осуществлено не менее двух заездов.
При торможении на колеса автомобиля действуют тормозные моменты
Mт и тормозные силы Рт (продольные реакции дороги), направленные
навстречу движению. Искусственно создаваемое сопротивление движению
— это сумма тормозных сил на заторможенных колесах. Торможение может
регулироваться водителем в широких пределах. Сопротивление, создаваемое
торможением, может быть во много раз больше суммы всех сил сопротивлений. Это дает возможность водителю регулировать интенсивность торможения автомобиля добиваться быстрой его остановки.
Кинетическая энергия автомобиля при торможении его вращающихся
колес поглощается главным образом работой сил трения тормозов и частичной работой сил естественных сопротивлений движению. Однако это справедливо только тогда, когда накладки тормозящихся вращающихся колес
трутся о поверхность тормозных барабанов. Если же при торможении колеса
будут заблокированы, перестанут вращаться, то картина изменится. Не вращающиеся колеса будут скользить дороге (возникнет так называемый юз), и
работа трения происходит только между шиной и поверхностью дороги.
29
Трение в тормозном механизме как поглотитель энергии при блокировке
колес уже не действует.
Одним из важнейших критериев, определяющих интенсивность торможения, является качество сцепления колеса с опорной поверхностью дороги
и количественная характеристика этого критерия, который входят многие
расчетные уравнения, применяемые при анализе происшествия.
Крутящий момент, приложенный к ведущему колесу, вызывает появление продольных (касательных) реакций со стороны опор ной поверхности
(дороги). По своей природе они представляют собой силы трения и силы
зацепления. Сила тяги, необходимая для движения, должна уравновесить
сумму всех сил сопротивления движению автомобиля. Предельное значение
силы тяги, которое можно реализовать в соответствии со сцепными свойствами дороги, называют силой тяги по сцеплению Рφ.
Основными факторами, влияющими на величину силы тяги по сцеплению, являются: нормальная нагрузка на ведущие колеса — составляющая
равнодействующей всех сил, приложенных к колесу со стороны автомобиля,
перпендикулярная к опорной плоскости; качество поверхности дороги,
определяемое в основном материалом дорожного покрытия и его состоянием; удельное давление на дорогу; тип и состояние шин; конструкция трансмиссии автомобиля.
При возрастании нагрузки на колесо пропорционально увеличиваются
силы трения и зацепления. Поэтому можно считать, что сила тяги по сцеплению прямо пропорциональна так называемой сцепной нагрузке, т. е. суммарной нормальной нагрузке на ведущие колеса. Следовательно, силу тяги
по сцеплению, как для отдельного колеса, так и для автомобиля в целом
можно выразить как
Р  G  9,81, Н
(3.1)
где Gφ - сцепная нагрузка;
φ - коэффициент пропорциональности, называемый коэффициентом
сцепления. Коэффициент φ указывает, какую часть весовой нагрузки обеспечивает данное дорожное покрытие для создания сил тяги.
Более точно сила сцепления ведущих задних колес определяется по
формуле (3.2), учитывающей влияние сопротивления качению и некоторые
конструктивные особенности автомобиля:
Р 
G cos  (a  fhg )  9,81
L  hg
,Н
(3.2)
где L - база автомобиля, м;
a- расстояние по горизонтали от центра масс до передней оси автомобиля, м;
hg- высота расположения центра масс автомобиля, м;
φ - коэффициент сцепления;
f - коэффициент сопротивления качению.
Физическая картина явлений сцепления достаточно сложна и изменяется в зависимости от характера движения колеса. Так как шина эластична, то
30
под влиянием нагрузки ее участки будут вдавливаться во впадины рельефа
поверхности дороги, зацепляясь за них. Радиус катящегося колеса неодинаков: в площади контакта шины он меньше, чем в свободных от контакта местах. Поэтому при одинаковой угловой скорости колеса линейные скорости
точек шины, расположенных на внешней окружности, будут неодинаковыми. В местах контакта шины с дорогой они меньше. Участки шины, подходящие к площади контакта, будут сжиматься, а в противоположной зоне растягиваться. В площади контакта шины с дорогой будет происходить сдвиг
резины и ее проскальзывание по дорожному покрытию. Это местное проскальзывание участков шины, наблюдающееся только в площади контакта,
увеличивается с ростом тормозного усилия в достигает наибольшей величины тогда, когда тормозящее колесо находится на границе перехода к заблокированному состоянию.
Таким образом, при качении колеса одновременно наблюдаются явления трения и зацепления. Так как трение происходит на относительно небольшом по протяженности участке контакта шины с дорогой, его можно
рассматривать как трение покоя.
Виды трения в зоне контакта шины с дорогой зависят от состояния покрытия и угловой скорости колеса. На увлажненных покрытиях, в тех местах, где водяная пленка отделяет поверхность шины от дороги, при’ вращении колеса может наблюдаться смешанное или полужидкостное трение.
Рисунок 3.1 Силы сцепления, действующие в площади контакта шины с
дорогой:
где Mk- крутящий момент, подводимый к колесу, создающий пару сил Pk;
Pr - продольная реакция дороги;
Rz - нормальная (вертикальная) реакция, создаваемая нагрузкой на колесо Gk;
Gz1φ1- сила сцепления в плоскости качения колес (продольная сцепная
сила); Gzφ2- поперечная сила сцепления;
Gzφпр- равнодействующая сила Gz1φ1и Gzφ2;
a - угол отклонения равнодействующей силы от продольной оси колеса.
Когда заблокированное колесо скользит по дороге без вращения, шина
работает уже по-иному. Теперь протектор скользит по направлению движения автомобиля. Скользящий по дороге автомобиль с заблокированными
31
колесами уподобляется саням, снабженным резиновыми полозьями. Трение
не вращающегося скользящего колеса может рассматриваться как трение
скольжения. Коэффициент трения скольжения на данном покрытии по величине становится меньшим, чем коэффициент трения покоя. Это явление –
одна из причин того, что на одном и том же дорожном покрытии тормозной
путь автомобиля, двигающегося юзом, несколько увеличивается по сравнению с тем, который преодолевается при заторможенных, но вращающихся
колесах.
Вращающаяся шина поглощает большую кинетическую энергию, расходующуюся на сложную деформацию резины, корда и циркуляцию воздуха
в камере. У заблокированного колеса расход энергии иной: с началом блокировки корд сильно нагружается, несколько растягивается и в дальнейшем
больше не деформируется; воздух в камере заблокированного колеса не циркулирует; вместо работы внутреннего трения в шине, в основном, совершается работа по истиранию резины.
В зависимости от условий работы колеса при торможении и вида усилий, действующих в площади контакта колеса с покрытием нот направления
перемещения колеса относительно плоскости его качения, различают:
1) предельную величину коэффициента сцепления φпр, наблюдающуюся
при сравнительно незначительных отклонениях силы тяги от большой оси
отпечатка шины (т. е. при малом угле а) (рисунок 3.1):
 пр 
Рпр
Rz

P max
Gz
,
(3.3)
где Pφmax - максимальная сила на ведущем колесе, которую можно реализовать на грани буксования колеса, кгс;
Rz - нормальная реакция дороги, грузке на ведущее колесо, т.е. когда Rz=
Gz кг;
2) коэффициент продольного сцепления φ1 при движении колеса с продольным скольжением и пробуксовыванием:
1 
РК max PK max

Rz
Gz ,
(3.4)
где Pkmax - максимальная продольная сила на площади контакта заблокированного ведущего колеса с дорожным покрытием;
3) коэффициент поперечного сцепления φ2 при движении колеса под
углом к плоскости его качения, т. е. тогда, когда колесо одновременно и
вращается я скользит в боковом (поперечном) направлении:
2 
Pky
Gz ,
(3.5)
где Рку - часть боковой силы, действующей на рассматриваемое колесо.
Перечисленные виды коэффициентов сцепления связаны между собой
зависимостью:
32
 2 пр  12   22 ,
(3.6)
При анализе дорожно-транспортных происшествий чаще всего приходится оперировать коэффициентом продольного сцепления φ1, поскольку в
большинстве случаев водители доводят колеса автомобиля до блокировки.
Но так как численные значения коэффициентов φпр и φ1 различаются незначительно, при расчетах используют коэффициент сцепления φ1.
При боковых скольжениях колес применяют коэффициент поперечного
сцепления:
 2  (0,5  0,85)1 ,
(3.7)
Коэффициент сцепления — одна из основных величин, характеризующих эксплуатационные качества дорожных покрытий, а также взаимодействие колеса с дорогой. По его величине судят о безопасной скорости движения автомобиля.
Анализ многочисленных данных показывает, что величина коэффициента сцепления зависит от большого числа различных факторов, и в первую
очередь от типа покрытия и его состояния, конструкции и материала шин,
давления в них воздуха, нагрузок на колесо, скоростей движения, температурных условий, величин скольжения и буксования колес.
Коэффициент сцепления снижается с увеличением скорости, так как
при этом продолжительность контакта участков шины с дорожным покрытием уменьшается, возрастает количество толчков от неровностей дороги и
контакт колее автомобиля с поверхностью дороги ухудшается.
В таблице 3.1 представлены экспериментальные данные, характеризующие снижение коэффициента сцепления при увеличении скорости движения (данные Э. Г. Подлиха).
Таблица 3.1
Тип покрытий
Цементобетонные
Асфальтобетонные
Чёрные щебёночные
Скорость, м/с
10 20 30 40 50 60 70 80 90 100
Величина коэффициента сцепления в % от его
начальной величины
100 93 90 83 77 70 68 67 63 60
100 92 83 76 69 64 57 52 52 50
100 96 92 90 87 84 83 81 79 77
Фактическая площадь контакта шины с дорогой в значительной степени
зависит от шероховатости покрытия. При малой высоте неровностей на сухих покрытиях разница в величине коэффициента сцепления на покрытиях
разных типов незначительна. Но с увеличением их высоты коэффициент
сцепления повышается, что объясняется зацеплением выступов протекторов
за неровности и более глубоким внедрением их в поверхность.
33
Рис. 3.2. Зависимость коэффициента сцепления от высоты неровностей (шероховатости) покрытия при скорости 60 км/ч:
1 - мокрое покрытие; 2 - сухое покрытие.
Наиболее устойчивыми оказались покрытия из щебня с размером зерен
не более 15 мм, на которых сопротивление скольжению сохранялось в течение 5-7 лет. Зависимость величины коэффициента сцепления от высоты неровностей покрытия при движении со скоростью 60 км/ч показана на рисунке 3.2.
Наиболее высокими сцепными качествами как в сухом, так в мокром
состоянии обладают цементобетонные покрытия. Коэффициент сцепления у
мало изношенных сухих цементобетонных покрытий φ=0,8-0,9, а у мокрых
φ=0,4-0,6. Изменение сцепных качеств цементобетонных покрытий в процессе эксплуатации происходит сравнительно медленно — в течение 10— 12
лет.
Сцепные качества асфальтобетонных покрытий зависят от их вида, состояния и срока службы. Значения коэффициента сцепления этих покрытий
в сухом состоянии колеблются от φ=0,5 до φ=0,8, а в мокром —от φ=0,3 до
φ=0,6. При этом последний коэффициент (φ=0,6) наблюдается тогда, когда
покрытие хорошо очищено от грязи, частиц резины и т. п., что бывает после
сильного дождя. В начале дождя, пока грязь не смыта с покрытия, коэффициент сцепления наименьший. Асфальтобетонные покрытия служат 5—8
лет, после чего коэффициент сцепления их снижается до наименьшего допустимого значения.
В таблицах 3.2 и 3.3 приведены значения коэффициентов сцепления для
различных дорожных покрытий (данные ВНИИСЭ).
Таблица 3.2
Вид и состояние дорожного покрытия
Асфальтобетонное, цементобетонное:
сухое
мокрое
Щебёночное:
сухое
мокрое
Коэффициент сцепления
0,7-0,8
0,4-0,3
0,6-0,7
0,3-0,5
34
Продолжение таблицы 3.2
Грунтовая дорога:
сухая
мокрая
Покрытая укатанным снегом
Обледенелая
0,5-0,6
0,2-0,4
0,2-0,3
0,1-0,2
Коэффициенты сцепления для шин, имеющих рисунок протектора повышенной проходимости (рисунок не изношен)
Таблица 3.3
Вид и состояние дорожного покрытия
Коэффициент сцепления
Асфальтобетонное или бетонное сухое
То же, мокрое чистое
То же, покрыто грязью
Булыжное сухое
Щебёночное сухое
То же, мокрое
Грунтовая дорога сухая
То же, увлажнённая дождём
То же, в период распутицы
Целина летом:
песок сухой
песок влажный
суглинок сухой
суглинок, увлажнённый до пластического состояния
то же, до текучего состояния
Целина зимой:
снег рыхлый
снег укатанный (на дороге)
0,7-0,8
0,5-,06
0,25-0,45
0,6-0,7
0,6-0,7
0,4-0,55
0,5-0,6
0,35-0,5
0,2-0,3
Обледенелая дорога
0,06-0,07
Тающая гололёдица
0,05-0,1
0,2-0,3
0,4-0,5
0,4-0,5
0,3-0,45
0,15-0,25
0,2-0,4
0,3-0,5
Индивидуальные задания
Задача 1. Определить тормозной путь автомобиля от момента нажатия
на педаль тормоза до полной остановки, замедления при торможении и время срабатывания тормозов. Дорожное покрытие выбрать по своему усмотрению.
Рассчитать свой вариант. Использовать приложения П 1-П 15, П21.
Контрольные вопросы
1. Силы, действующие на автомобиль при торможении.
2. Показатели, определяющие тормозные качества автомобиля.
35
3. Каким документом определены предельно допустимые нормативы
эффективности действия тормозной системы автомобилей?
4. Назвать основные факторы, влияющие на величину силы тяги по
сцеплению.
5. От чего зависит величина коэффициента сцепления колеса с дорогой?
6. Технические требования к тормозным системам.
7. Что такое коэффициент сцепления и как он влияет на безопасность
движения?
36
ЧАСТЬ 4 РАСЧЕТ ВОЗМОЖНОСТИ ДВИЖЕНИЯ ПРИ
ЗАДАННОЙ СКОРОСТИ
Не при всех ситуациях движения можно определять тормозной путь автомобиля расчётным путем, так как водитель, прикладывая различные усилия к педали тормоза, может создавать различные тормозные моменты на
колесах. Однако при анализе происшествий исходят из того, что при возникновении опасной обстановки водитель должен полностью использовать тормозные возможности автомобиля, т. е. тормозить с наибольшим установившимся замедлением.
Предельное значение тормозной силы ограничивается возможным в
данных условиях коэффициентом сцепления колеса с дорогой:
(4.1)
РТ max  Rz  g кгс,
где Rz - нормальная (вертикальная) реакция дороги;
φ- коэффициент сцепления, определяемый экспериментально либо выбираемый с учетом соображений, изложенных в гл. 3.
При равномерном движении автомобиля на горизонтальной дороге
нормальная реакция равна нагрузке на колесо, т.е. Rz=Gk. Считается, что
нормальные реакции дороги прилагаются к осям колес. На автомобиль при
торможении будут действовать следующие силы и моменты (рисунок 4.1).
Тормозная сила разлагается на две составляющие: Gcosa, перпендикулярную к дороге, и Gsina, параллельную поверхности дороги;
Рис. 4.1. Схема сил, действующих на автомобиль при торможении:
α— угол подъема; hg — высота центра масс; a— расстояние по горизонтали
от центра масс до оси передних колес; b— расстояние по горизонтали от
центра масс до оси задних колес; L— база автомобиля; hω— высота центра
парусности; Pω—сопротивление воздуха, приложенное к центру парусности
на расстоянии hω от дороги.
К колесам автомобиля приложены реакции дороги:
Rx— суммарная продольная реакция, которая равна сумме сил PT и сопротивления качению Pt, а также Rz1 и Rz2 — нормальные реакции. Реакции
PT1 и PT2 вызваны тормозными моментами MT.
Пользуясь принципом Д. Аламбера, приложим также силу инерции Pj,
направленную противоположно ускорению, и суммарный инерционный мо37
мент Mj, учитывающий инерцию масс, неравномерно вращающихся в плоскости движения автомобиля. Получим уравнения статики:
Rz1  Rz 2  G cos  ;
Rz1L  G cos b  G sin hg  P h  Pj hg  M j ;
(4,2)
Р j  ( pT 1  PT 2 )  Pf  G sin  .
Суммарный инерционный момент Mj слагается из инерционных моментов деталей - автомобиля, неравномерно вращающихся в плоскости его движения. Большие моменты инерции имеют маховики двигателей и колеса с
шинами. Моменты инерции деталей трансмиссии — шестерен и валов коробки передач, главной передачи и колесных редукторов по сравнению с
моментами инерции колес незначительны. Так как маховик и многие детали
трансмиссии обычно вращаются в плоскости, перпендикулярной к плоскости движения автомобиля, в расчет можно принимать только инерцию колес.
Для произвольной детали инерционный момент составит:
Мj 
d
Ii ,
dt
где Ij — момент инерции i- й детали;
ω— угловая скорость детали.
Угловые ускорения колес практически можно считать одинаковыми и
равными
d k
1 d
,
 
dt
rk dt
поэтому
Mj 
d k
d  I K
JK 

.

dt
dt
rK
(4.3)
При интенсивном торможении, как в тормозном механизме, так и на
площади контакта шин с дорогой действуют силы и моменты сил, достигающие очень больших значений. Это происходит потому, что замедление
(отрицательное ускорение) при экстренных торможениях в несколько раз
больше, чем ускорение, сообщаемое автомобилю его двигателем.
Дифференциальное уравнение движения автомобиля яри торможении
выглядит следующим образом:
d 2S
dS
  PT  Gf  KF ( ) 2 ,
2
dT
dt
где S — путь, проходимый автомобилем при торможении;
PT—тормозное усилие при торможении; его можно принять
РТ 
n( P  P0 )
;
rR
rR — радиус качения колес;
38
(4.4)
n— коэффициент пропорциональности;
P—давление в системе привода — величина, зависящая от времени;
P0 — давление, при котором преодолеваются действие пружин, стягивающих колодки, и силы трения в колодочных тормозных механизмах, включая разжимные кулаки и их привод, т. е. давление, при котором колодки соприкасаются с барабаном;
f—коэффициент сопротивления качению;
G—вес автомобиля (автопоезда), кгс.
Первый член правой части формулы (4.4) характеризует сумму тормозных сил на колесах автомобиля, второй — силу сопротивления качению и
третий — аэродинамическое сопротивление. Если заданы сопротивления, то
непосредственно из уравнения (4.4) может быть получена величина замедлений автомобиля. Интегрируя это уравнение дважды, можно найти путь торможения.
Роль отдельных видов сопротивлений в замедлении автомобиля при
торможении неодинакова, как это видно из таблицы 4.1, составленной для
грузового автомобиля.
Составляющие сил сопротивления при экстренном торможении грузового автомобиля (общая масса автомобиля 8,5 т: фактор обтекаемости
Fk=0,28 кгс∙с2/м2
Таблица 4.1
Начальная скорость
Единица
измерения
28
5,6
7,0
8,
9,7
кгс
28
112
175
252
343
Воздуха
%
0,45
1,8
2,8
4,0
5,3
кгс
170
170
170
170
107
Качению при
f=0,02
%
2,75
2,7
2,7
2,7
2,6
кгс
5950
5950
595
5950
5950
Торможения PT
%
96,8
96,5
94,5
93,3
92,1
Силы сопротивления качению Pf и воздуха Pω незначительны по сравнению с тормозными силами и при расчетах их в большинстве случаев не
учитывают. У легковых автомобилей при высоких скоростях движения сопротивление воздуха составляет примерно 7% и более суммы всех сопротивлений.
Отношение суммы тормозящих сил к полному весу автомобиля называют удельной тормозной силой, т.е.
Виды сопротивлений
Т 
Р
Т
G
.
(4.5)
Тогда с учетом принятых допущений дифференциальное уравнение
движения заторможенного автомобиля примет такой вид:
d 2S
d 2S

(
f


)
g
 T g
или
T
dt 2
dt 2
39
(4.6)
Если при торможении автомобиль движется с заблокированными колесами (т. е. юзом), то это значит, что коэффициент сопротивления качению
f=0.
Замедление автомобиля прямо пропорционально удельной тормозной
силе. При уравнение (4.6) примет следующий вид:
(4.7)
jT  g м/с2.
С учетом уклона дороги величина максимального замедления автомобиля, движущегося с заблокированными колесами, будет составлять:
(4.8)
jT max  ( cos   sin  ) g м/с2.
Формула (4.8) справедлива тогда, когда все колеса автомобиля тормозятся одновременно, а его сцепной вес использован при торможении полностью.
Тормозной момент, замедляющий движение колеса, вызывает реактивную тормозную силу PT 
MT  g
Н, направленную противоположно двиrk
жению и приложенную горизонтально к поверхности дороги (тангенциальную тормозную силу). При замедлении вращения колеса возникает инерционная сила
Pi  GjT , Н
равная тангенциальной тормозной силе:
M
G
jT  T
g
rk
Отсюда замедление
iT 
MT g
м/с2.
rK G
(4.9)
Выражение (4.9) определяет величину замедления, обеспечиваемую
тормозной системой автомобиля.
Чтобы определить путь, проходимый автомобилем с момента нажатия
на тормозную педаль до его остановки, необходимо знать характер изменения замедлений во времени. Многочисленными экспериментами установлено, что зависимость j=F(t) практически носит линейный характер (рисунок
4.2).
Рассчитаем путь, проходимый автомобилем с момента нарастания тормозного замедления до остановки, т. е. так называемый путь полного торможения. При этом примем, что естественные сопротивления движению малы,
а отклонение продольного уклона дороги от горизонтали не превышает 5‰.
40
Рис. 4.2 Нарастание замедления при торможении автомобиля
(тормозная диаграмма);
t1— время реакции водителя;
t2 — время срабатывания привода тормозов;
t3 — врёмя нарастания замедления;
t4 — время торможения с установившимся замедлением;
t5 — время оттормаживания;
iт.уст — установившееся замедление;
Vн — скорость движения перед торможением;
V1— скорость в конце нарастания замедления;
Vk— скорость в конце торможения.
Нарастание замедления на участке (рисунок 4.2) от точки В до точки С
происходит от нуля до установившегося значения. Учитывая его линейный
характер, можно считать, что в промежутке времени t3 замедление равно:
iT .cp 
j0  jT .УСТ
j
 T .YCT м/с2.
2
2
Через t3 скорость автомобиля уменьшится на величину ∆V=t3·jт.ср. Следовательно, скорость автомобиля в конце нарастания замедления будет составлять:
 1   н  t 3 jT .cp   н  t 3
41
jT .YCT
м/с.
2
(4.10)
Поскольку скорость
мени, т. е. как  1 
1
можно выразить как производную пути по вре-
dS
,
dt
t j
dS
  н  3 T .YCT ;
dt
2
отсюда
S3
t3
t2
S0
t0
t0
 S   н dt  
Из рисунка 4.2 следует, что:
jT .YCT
t 3 dt ;
2
jT .YCT  t 3tg ,
тогда
S3
t3
t3
t 32
S S  t н dt  t 2 tgdt .
0
0
0
При
S 0  0 и t0  0
t 32 jT .YCT
м.
S 3  t 3 н 
6
где  н - в м/с.
(4.11)
Путь за время t1 (участок торможения от С до D с установившимся замедлением) определяется из условия равенства работы силы торможения
кинетической энергии автомобиля:
G 12
,
2g
где  1 — скорость в начале участка S 4 . Поставив значение скорости
Gj
t
 1   н  jT .YCT 3 и  PT  T .YCT ,
g
2
S 4   PT 
находим:
G / 2 g ( н  jT .YCT  t3 / 2) 2
S4 

G / g  jT .YCT
 н2  2 н jT .YCT t 3 / 2  jT .YCT t 32 / 4


2 jT .YCT

 н2
2 jT .YCT

 н t3
2

42
jT .YCT t 32
м.
8
(4.12)
Тормозной путь автомобиля с момента нажатия на педаль до остановки
будет равен сумме путей, проходимых на участках 2, 3 и 4.
Путь, проходимый на участке 2 (от А до В), равен S 2   н t 2 м, тогда
jT .YCT t 3
)
6
 t
j
t
 н 3  T .YCT 3 
2
8
ST  S 2  S 3  S 4   н t 2  ( н t 3 
(
 н2
2 jT .YCT
 (t 2  0,5t 3 ) н 
 н2
2 jT .YCT

jT .YCT t 32
м.
24
(4.13)
При неисправных тормозах и экстренном торможении последний член
формулы (4.13) можно не учитывать, так как на точность расчета он влияет
незначительно.
Если скорость движения выразить в км/ч и отбросить последний член в
формуле (4.13), то тормозной путь определится следующим выражением:
ST  (t 2  0,5t 3 )
н
3,6

н
26 jT .YCT
м.
(4.14)
Формула (4.14) применяется в качестве рекомендуемой при расчетах,
связанных с происшествиями.
Если, автомобиль тормозится на уклоне дороги, то формула (4.14) примет следующий вид:
ST  (t 2  0,5t 3 )
где
н
3,6
 — уклон дороги в град;

 н2
26( j max cos   g sin 
м,
(4.15)
jmax —максимальное замедление на горизонтальном участке пути,
2
м/с .
Торможение, в результате которого автомобиль изменяет скорость в
некоторых пределах, отличных от нуля, называют частичным торможением.
Для расчета величины тормозного пути при частичном торможении
ОСТ 37.ОО1.О16—70 рекомендована следующая формула:
ST   0 t 
jT .YCT
t
t2
(t  t 2 )(t  t 2  t 3 )  T .YCT 3 м, (4.16)
2
6
где t — время частичного торможения, с. Последним членом формулы
(4.16) допустимо пренебречь.
Гидравлический привод тормозов срабатывает быстрее пневматического.
Время
срабатывания
гидравлического
привода
составляет
t 2  0,2  0,4 с. У легковых автомобилей при экстренном торможении
t 2  0,2 с, а у грузовых — t 2  0,4 с. Время срабатывания неисправного
43
гидравлического привода (при наличии воздуха в системе или неисправности клапанов в главном тормозном цилиндре) увеличивается. Если тормоза
срабатывают со второго нажатия на педаль, то оно повышается в среднем до
0,6 с, а при трех нажатиях — до 1с.
Время срабатывания пневматического привода тормозов колеблется в
пределах t 2  0,4  0,6 с, а среднее его значение t 2  0,4 с. У автопоездов,
имеющих пневматический привод, это время увеличивается: при одном прицепе t 2  0,6 с, а при двух — t 2  до 1с. Зимой из-за уменьшения сечения
трубопроводов замерзающим конденсатом оно может превосходить приведенные значения. У автомобилей с гидропневматическим приводом тормозов (например, «Урал») t 2  0,4 с. На величину времени срабатывания привода оказывает влияние быстрота нажатия на тормозную педаль, что нужно
учитывать при анализе происшествий.
При расчетах тормозного пути одним из определяющих критериев является время нарастания замедления t 3 . Наиболее точно его можно установить из диаграммы торможения автомобиля (см. рис. 4.2), так как
t3 
jT .YCT
,
tg
где  — угол наклона линии нарастания замедления к оси абсцисс. При
экстренном торможении до момента блокировки колес это время практически изменяется пропорционально изменению нагрузки автомобиля и величине коэффициента сцепления.
В таблицах П16, П17приведены значения замедления и времени его
нарастания.
При всех нагрузках и всех категориях транспортных средств величина замедления составляет: при
м/с
2
и
  0,4
2
3,9 м/с ;
  0,3 2,9 м/с 2 ;   0,2 2,0
  0,1 1,0 м/с 2 .
Время нарастания торможения
t 3 (в числителе — при наличии следов
торможения всех колес автомобиля)
Формулы (4.7) и (4.8), определяющие величину возможного максимального замедления, справедливы при условии, что все колеса автомобиля
тормозятся одновременно с полным использованием сцепного веса, т.е. тормозные силы пропорциональны нормальным реакциям. Практически полностью использовать его при торможении не удается. Этому препятствуют
конструктивные особенности тормозной системы, перераспределения массы
автомобиля по осям, вызываемое интенсивностью торможения, неодинаковая величина зазоров тормозных механизмов колес и другие факторы.
44
Рисунок 4.3 Изменение нормальных реакций дороги на передних и задних
колесах в зависимости от замедления автомобиля (сплошная линия — автомобиль с грузом; штрихпунктирные — без груза).
При торможении автомобиля возникает сила инерции, приложенная в
центре его массы на высоте h g вызывающая перераспределение сил тяжёсти
(весовых нагрузок) между передними и задними колесами: на передние
нагрузка увеличивается, а на задние уменьшается (рис. 4.3).
Поэтому значения нормальных реакций Rz1 и Rz 2 , действующих во
время торможения соответственно на передние и задние колеса, могут значительно отличаться от реакций, вызванных весовыми нагрузками G1 и
G2 , которые колеса воспринимают в статическом состоянии и при движении без торможения.
При изменениях нагрузки на оси и колеса изменяются координаты центра масс h g и расстояния от него по горизонтали до передней оси  и до
задней b . Следовательно, в идеальном случае для полного использования
сцепного веса автомобиля требуется какое-то оптимальное соотношение
тормозных моментов, соответствующее каждому значению замедления jT .
Изменения соотношений реакций оцениваются спёциальным коэффициентом mz (изменения реакций). При торможении автомобиля на горизонтальной дороге его определяют по формулам:
для передней оси:
m z1  1 
hg
b
45
,
(4.17)
для задней оси:
mz 2  1 
h g
a
,
(4.18)
Где а — расстояние по горизонтали от центра масс до передней оси, м;
b — то же, до задней оси;
 — коэффициент сцепления.
Наибольшие значения коэффициентов изменения реакций во время
торможения находятся в пределах: для передней оси mz1  1,5  2 ; для
задней оси mz 2
 0,5  0,7 .
Определяя значение коэффициентов
mz , можно найти величины нормальных реакций Rz1  mz1G1 и Rz 2  mz 2 G2 , а отсюда и максимальную
величину тормозной силы:
PT max  Rz1  Rz 2   ( Rz1  Rz 2 ).
(4.19)
Использование сцепного веса автомобиля в свою очередь зависит в основном от состояния покрытия дороги, т. е. от величины коэффициентов
сцепления. Чем выше коэффициент сцепления, тем большую тормозную
силу может воспринять дорога и тем полнее используется сцепной вес автомобиля.
Следовательно, наибольшая эффективность торможения будет тогда,
когда замедление достигнет максимального значения, каждое колёсо будет
одновремённо тормозиться силой, равной сцепному весу для него, и все колеса будут находиться на грани юза.
Если тормозное усилие становится выше, чем усилие по сцеплению, т.
е. РТ  Р , то это приводит к блокировке колес. Автомобиль начинает
скользить — двигаться юзом. Когда колеса заблокированы, внешней силой,
тормозящий автомобиль на дороге без уклона, является сила, равная силе
трения скольжения между покрышками и дорогой (не считая незначительного сопротивления воздушной среды). Если при скольжении автомобиля водитель продолжает нажимать на педаль тормоза с большой силой, то это
только закрепит блокировку колес, а увеличения тормозной силы не произойдет.
46
Для определения тормозного пути можно воспользоваться номограммой, приведенной на рисунке 4.4.
Рисунок 4.4 Номограмма для определения тормозного пути при полном
торможении.
Рассмотрим пример. При торможении на уклоне 2,8% с начальной
скорости  ор =62 км/ч тормозной путь STP =32 м. Необходимо определить
тормозной путь эквивалентного торможения на горизонтальной дороге с
начальной скорости  0 э = 60км/ч.
Из соответствующей 32 м отметки на шкале тормозных путей восстанавливаем вертикаль до пересечения с гиперболой  0 =62км/ч. Через точку
пересечения проводим горизонталь до шкалы Сс. В точке пересечения на
шкале Сс делаем отметку, которую соединяем с точкой на шкале Аа, соответствующей данному уклону дороги. Точку пересечения этой прямой со
шкалой Вb соединяем прямой линией с точкой А. Эту прямую продолжаем
вправо до пересечения со шкалой Сс. Через полученную таким образом точку на шкале Сс проводим горизонталь до гиперболы  0 = 60км/ч, а из точки
47
пересечения опускаем вертикаль на шкалу тормозных путей, где определяется искомая величина тормозного пути, в данном случае равная 28,5 м.
При расследовании происшествий значение К э выбирается в зависимости от коэффициента сцепления‚ массы автомобиля П18. При этом следует
учитывать тин автомобиля, его состояние (хотя бы ориентируясь на год его
выпуска), конструкцию тормозов, наличие усилителей их привода, полезную
нагрузку. На одном и том же участке дороги при одинаковой скорости движения автомобили различного типа могут показать различные коэффициенты сцепления и эффективности торможения.
Приближенно коэффициент К э можно также определить по величине
тормозного пути, пользуясь формулой;
ST 
K э 2
м,
254
откуда
КЭ 
254 S T
2
.
Но в практике бывают случаи, когда в происшествие вовлекается автомобиль с неисправной тормозной системой. Для определения замедления
при неисправностях тормозной системы Ю. В. Емельянов предлагает зависимости, приведенные в табл. 4.2.
При торможении двигателем тормозное усилие, создающееся на вёдущих колесах, зависит от рабочего объема двигателя и частоты его вращения.
Мощность, затрачиваемая на трение в двигателе, сравнительно невелика,
поэтому его тормозной момент также не достигает высокого значения. В
результате эффективность торможения двигателем невысокая. Однако во
многих случаях такое торможение содействует безопасности движения, усиливая работу колесных тормозов и способствуя устойчивому движению автомобиля, так как при этом, на колеса передается некоторый крутящий момент.
Замедление j автомобилей с колесной формулой 4  2 при неисправной тормозной системе.
Таблица 4.2
Неисправность
f, м/с2
Не тормозить одно переднее колесо
f 
Не тормозить одно заднее колесо
j
48
L  a g
2 L  hg 
L  bg
2 L  hg 
Продолжение таблицы 4.2
Тормозит только одно переднее колесо
j
bg
2L  hg
Тормозит только одно заднее колесо
j
ag
2 L  hg
Тормозят только передние колёса
j
bg
L  hg
Тормозят только задние колёса
j
ag
L  hg
Тормозят колёса только одной стороны
j
g
2
Тормозные моменты двигателей можно определять по экспериментальным кривым (рисунок 4.7), устанавливающим зависимость между тормозным моментом двигателя и частотой его вращения n об/мин. Если эти данные отсутствуют, то можно рассчитать по следующей эмпирической формуле:
M T . ДВ   л ( Аn  B) кгс.м.
(4.20)
Рисунок 4.7 Тормозные характеристики двигателей:
а — автомобилей: 1 — ГАЗ-24; 2 — ГАЗ-21;
З — ВАЗ-2103; 4 — ВАЗ-2102; 5 — М-72.
б — автомобилей: 1— АЗЛК-412; 2— МЗмА-407.
в — автомобилей: 1 — ЗИЛ-1ЗО; 2— ГАЗ-61; З— ЗМЗ-53
г — автомобилей: 1 — ЯМЗ-238Н; 2 — ЯМЗ-2З8; З — ЯМЗ-236;
4— ЯМЗ-740.
49
где
 л — рабочий объем (литраж) двигателя, л;.
n — частота вращения, об/мин;
А и В — постоянные коэффициенты.
Для карбюраторных двигателей А=0,0008 и В= -0,15.
Для дизельных — А = 0,001 и В=0,1.
Замедление автомобиля при торможении двигателем согласно дифференциальному уравнению движения (4.4) с учетом уклона дороги и сопротивления воздуха в каждый момент движения определится по формуле:
jT 
g iTP л ( Аn  B)
(
 f cos   sin  

 ОТ rk G
KF ( a   B ) 2

) м/с 2 .
13G
(4.21)
Если пренебречь сопротивлением воздуха, то формула примет следующий вид:
jT 
где
g iTP л ( Аn  B)
(
 f ) м/с 2 ,

 OT rk G
(4.22)
 а — скорость автомобиля перед торможением, м/с;
 В — скорость ветра (точнее — проекция скорости ветра на продоль-
ную ось автомобиля), м/с;
К — коэффициент обтёкаемости;
2
F — площадь лобового сопротивления, м ;
 — уклон дороги (знаки «+» для движения
подъем и «—» на спуске);
f — коэффициент сопротивления качению;
iТР — передаточное число трансмиссии на рассматриваемой передаче;
rK — радиус колеса, м;
G — полный вес автомобиля, кг;
 О,Т — обратный к.п.д. трансмиссии (ее к.п.д. при передаче энергии от
ведущих колес к двигателю).
При расчете замедления в процессе, торможения автомобиля двигателем можно принять:
для легковых автомобилей с колесной формулой:
4  2  O.T  0,8  0,82;
для грузовых и автобусов с колесной формулой:
4  2  O.T  0,75  0,78 ;
для грузовых и автобусов с колесной формулой:
4  2  О.Т  0,75  0,78 ;
50
для грузовых с колесной формулой
6 6  О ,Т  0,72  0,75
Тормозное усилие на ведущих колесах автомобиля при торможении
двигателем составит:
РТ , ДВ 
М Т , ДВ iTP
rK ОТ
 G cos f  sin  
KF ( a   B ) 2
Н. (4.23)
13
или по упрощенной формуле:
РТ , ДВ 
М Т , ДВ iТР
rk ОТ
.
(4.24)
На рисунок 4.8 показана зависимость замедления автомобиля при торможении двигателем на различных передачах от скорости движения на пря2
мой передаче максимальные замедления не превосходят 0,5 м/с .
Рисунок 4.8 Диаграмма замедлений при торможении автомобиля двигателем.
Из рисунка следует, что эффективность торможения двигателя тем выше, чем ниже передача. Однако, если при одной и той же скорости движения
включать низшую передачу, то произойдет увеличение частоты вращения
двигателя. Чтобы не допустить ее чрезмерного возрастания, торможение
следует производить на той передаче, которая соответствует данной скорости.
Усилие, создаваемое на ведущих колесах тормозным моментом двигателя при полностью прикрытой дроссельной заслонке и при движении на
прямой передаче, может быть найдено по эмпирической формуле, предложенной к. т. н. Ю. А. Кременцом:
РТ  9,5 л 
0,25G a
,Н
3,6 1000
где  л — рабочий объем двигателя, л;
G — вес автомобиля, кгс;
51
(4.25)
 a — скорость, м/с.
В тех случаях, когда движение происходит на понижающих передачах,
в уравнение (4.35) вместо под. составляют эквивалентную скорость:
 ЭКВ   а ik ,
где i k — передаточное число включенной передачи.
Критическую скорость при движении на спуске, при которой еще не
возникает торможение двигателем, Можно приближенно рассчитать по
формуле:
 кр  3,6
G(i  f )
м/с,
KF
(4.26)
где i — продольный уклон, в сотых долях;
f —коэффициент сопротивления качению;
KF — фактор обтекаемости, Н·с 2 /м 2 .
Если составляющая силы веса Pa  G sin  , действующая на спуске,
меньше суммы сил сопротивления движению, то торможение двигателем не
произойдет.
Эффективность торможения двигателем на спуске оценивается величиной продольного уклона на котором может поддерживаться постоянная скорость:
i
iTP л
f.
G ОТ rK
(4.27)
Из механики известно, что при постоянном замедлении величина пути
торможения определяется по формуле:
 12   22
ST 
3,6 2  2 j

 12   22
26 j
м,
(4.28)
где  1 — скорость в начале торможения, м/с;
 2 — скорость в конце торможения, м/с.
Следовательно, если известно среднее замедление на пути торможения,
то можно записать:
S T . ДВ 
 12   22
26 j
м.
(4.29)
Среднее арифметическое значение замедления, очевидно, будет составлять:
jT .CP 
jT 1  jT 2  ...  jTn
2
м/с ,
n
52
(4.30)
где
jT 1 , jT 2 ,..., jTn — величины замедления на каждом участке торможения,
обеспечиваемые определенным значением тормозного момента и рассчитанные по формулам (4.43) и (4.44);
n — число участков на пути торможения.
Время нарастания замедления при торможении двигателем весьма незначительно, и при расчете его можно не принимать во внимание.
Таким образом, при расчете пути торможения двигателем с некоторой
скоростью 1 до  2 конечной определяют:
1) коэффициент учета инерции вращающихся масс  по формуле
(2.11);
2) тормозные моменты для нескольких частот вращения коленчатого
вала по формуле (4.32);
3) тормозные замедления, соответствующие значениям тормозных моментов, по формуле (4.33) либо (4.34)
4) среднее арифметическое значение замедления на участке торможения;
5) величину пути торможения для снижения скорости от  1 до  2 по
формуле (4.41).
Определение пути автомобиля, движущегося замедленно при свободном качении. Приближенно путь свободного качения автомобиля (или автопоезда) рассчитывается по формуле:
S КАЧ 
 ' G ( н2   к2 )
2 g ( P  P
м,
(4.31)
 ' — коэффициент учета инерции вращающихся масс при выключенной
'
передаче; можно принять   1,05 ;
G — масса автомобиля (автопоезда), кг;
 н — начальная скорость, м/с;
 к — конечная скорость, м/с;
 — механический к. п. д. трансмиссии;
где
g — ускорение свободного падения ( g =9,81 м/с 2 );
Р — сила дорожного сопротивления, кгс;
Р — сила сопротивления воздушной среды, кгс.
Если скорость выразить в км/ч, то формула (4.31) примет следующий
вид:
S КАЧ 
 ' G ( н2   к2 )
254( Р  Р )
53
,
(4.32)
Пример. Определим длину свободного качения автобуса ЛиА3-677 без
пассажиров по горизонтальному участку сухой асфальтобетонной дороги
при начальной скорости  н =5О км/ч.
Принимаем следующие значения:
 к  0 ;  '  1,04 ; f  0,02 ;  0,85 ; G  6500 кг.
Рассчитываем силу сопротивления воздуха в пределах средней скорости:
 cp 
50  0
 25 км/ч.
2
Для автобуса ЛиАЗ – 677
F  6,75 м 2 ; К  0,047 кгс.с 2 /м 2 ;
тогда
Р 
0,047  0,9  6,75  25 2
 13,7 кгс.
3,6 2
Длина свободного качения от скорости 50 км/ч до остановки составит:
S КАЧ 
1,04  6500  50 2  0,85
 394 м.
254(6500  0,02  13,7)
Время свободного качения будет равно:
t ДВ 
 ср
S КАЧ
с,
 ср
  к
м/с.
 н
2
(4.33)
Определение времени и пути движения заторможенного автомобиля. Из
тормозной диаграммы следует, что время, затрачиваемое собственно на торможение автомобиля (реализацию тормозного пути) с момента нажатия на
педаль тормоза до остановки, составит:
tT  t 2  t 3  t 4 с,
(4.34)
где
t 2 — время срабатывания тормозного привода, с;
t 3 — время нарастания замедления до максимального значения, с;
t 4 — время торможения с установившимся замедлением, с.
При достижении наибольшего установившегося замедления автомобиль
практически движется равномерно замедленно.
Время торможения от начальной скорости автомобиля  н до конечной
 к определится по формуле:
t4 
 н  к
3,6 j
54
с.
(4.35)
Формула (4.35) справедлива тогда, когда снижение скорости на участке
нарастания тормозного замедления невелико, что наблюдается при торможении автомобиля на мокрой и скользкой дороге.
При торможении автомобиля до остановки, т. е. до  к  0 , время торможения с наибольшим установившимся замедлением можно принять
t4 
н
3,6 j
с.
(4.36)
В формулах (4.35) и (4.36)  н и  к выражены в км/ч. Согласно рис. 4.2
время, затрачиваемое на весь процесс торможения ( t 0 ), составляет:
t 0  t1  t 2  t 3  t 4 с.
Здесь
(4.37)
t1 — время реакции водителя. Время t 0 называют остановочным
временем.
Чтобы не усложнять расчетов при определении остановочного времени,
оказалось допустимым значение t 3 принимать в половинном размере. Этим
компенсируется неточность в подсчете времени торможения с установившимся замедлением, при определении которого следовало бы принимать
меньшее значение скорости, чем начальная н . Расчетной формулой остановочного времени, поэтому будет:
t 0  t1  t 2  0,5t 3 
н
3,6 j
с.
(4.38)
Конечная скорость остановившегося при торможении автомобиля
 к  0 . Тогда путь, проходимый полностью заторможенным автомобилем,
будет равен:
ST 
jtT2
м,
2
откуда
2S T1
с.
(4.39)
j
Так как пройденный путь S  t , из рис. 4.2 возможно вывести неtT 
сколько расчетных зависимостей, которые применяются при расследовании
происшествий:
тормозной путь
ST  S 2  S 3  S 4 м;
перемещение автомобиля за время запаздывания срабатывания привода
тормозов
55
S2 
a
3,6
t 2 м;
то же, за время нарастания замедления
S3 
a
3,6
t3 
jt32  a t 3
м;

6
3,6
то же за время полного торможения
S4 
( a  1,8 jt) 2
м,
26 j
время полного торможения при установившемся замедлении
( a  1,8 jt) 2
с;
t4 
3,6 j
перемещение автомобиля за время реакции водителя
S1 
a
3,6
t1 м.
Тогда полный остановочный путь автомобиля (от начала времени реакции водителя до остановки) составит:
S 0   S  (t1  t 2  0,5t 3 )
a
3,6

 32
26 j
м;
(4.40)
или
S 0  (t1  t 2  0,5t 3 )
a
3,6

К Э 32
м.
254
(4.41)
В тех случаях, когда известна длина следов юза, остановочный путь будет равен:
S 0  (t1  t 2  0,5t 3 )
a
3,6
 S ю м.
(4.42)
След юза при торможении автомобиля должен замеряться от начала его
образования до оси задних колес остановившегося автомобиля.
Контрольные вопросы
1. Назвать силы, действующие на автомобиль при торможении.
2. Технические требования к тормозным системам с ABS.
3. Требования к эффективности торможения.
4. Назвать силы сопротивления при экстренном торможении автомобиля.
5. Что называется тормозным путем автомобиля? Отличие от остановочного пути.
6. Условия возможного максимального значения замедления.
7. Из чего складывается полный остановочный путь автомобиля?
8. Методы испытаний тормозных систем.
56
ЧАСТЬ 5 МАНЕВРИРОВАНИЕ ТРАНСПОРТНОГО
СРЕДСТВА. ГРАФОАНАЛИТИЧЕСКИЙ СПОСОБ
ОПРЕДЕЛЕНИЯ ПАРАМЕТРОВ ЗАВЕРШЕННОГО И
НЕЗАВЕРШЕННОГО ОБГОНА
5.1 Параметры обгона
Целью практического занятия является закрепление студентами знаний,
полученных в лекционном курсе "Безопасность транспортных средств" и
связанных с пониманием влияния свойств транспортных средств (ТС) и
условий движения на возможность и целесообразность совершения обгона.
В ходе выполнения практических занятий должны быть определены:
-значения времени (tобг), пути (Sобг) и скорссти (V) при выполнении завершенного обгона;
-значения времени (tн.обг), пути (Sн.обг), необходимые для выполнения незавершенного обгона при заданной величине
замедления автомобиля после решения водителя прекратить обгон;
-возможность безопасного прекращения обгона в соответствии с выбранной схемой решения водителя о прекращении обгона.
Пояснительная записка выполняется на листах формата А4. Все расчёты необходимо проводить в международной системе единиц (СИ). Результаты вычислений представляются в виде таблиц и графиков. Масштаб, выбираемый при построении графиков, должен обеспечивать наглядность представляемой информации и удобство пользования полученными результатами.
В ходе выполнения практической работы студенты должны получить
навыки самостоятельного выполнения инженерных расчетов по специальности, грамотного оформления технической документации, использования
нормативных документов и технической литературы.
В качестве исходных данных задаются:
-модель обгоняющего ТС;
-модель обгоняемого ТС;
-постоянная скорость движения обгоняемого TC-V2;
-максимальная скорость обгоняющего TC-Vmax;
-длина обгоняющего TC-L1;
-длина обгоняемого TC-L2;
-постоянная времени разгона обгоняющего TC-TV;
-временной интервал между обгоняющим и обгоняемым ТС
и перед началом обгона τ12;
-временной интервал между обгоняемым и обгоняющим ТС после завершения обгона τ21;
-расстояние между обгоняющим и обгоняемым ТС после прекращения
обгона и завершения торможения перед возвращением на свою полосу равно
одному метру;
-время перестроения при возвращении ТС на свою полосу τп.
57
Временные интервалы между ТС принимаются одинаковыми для всех
вариантов заданий равны
τ12=2,0 с;
τ21=1,5 с;
τп=2,0 с.
Вариант своего задания студент определяет по двум последним цифрам
номера зачетной книжки. Из этих цифр обе определяют модель обгоняемого
ТС. Используя эти цифры по таблице П 19, необходимо определить модель
ТС, максимальную скорость Vmax, постоянную времени разгона TC-TV, длину
ТС1-L1.
Последняя цифра определяет категорию обгоняемого ТС, Используя ее
по таблице П 20 необходимо определить категорию ТС, его длину L2 и скорости обгоняемого ТС, при которых необходимо выполнить расчет.
Пример: последние две цифры 07
По таблице П 19 выбираем данные об обгоняющем ТС - категория М1
модель ВАЗ-2104, Vmax=137 км/ч, Ттах=14 с, L1=4,1 м.
По таблице П 20 находим дачные об обгоняемом ТС - категория N2+O,
L2=4,5 м и значения скоростей обгоняемого ТС категории М1 значения V2
равны: 11, 14, 17, 19 м/с. (40,50,60,70,80км/ч)
5.1.1 Определение параметров обгона
Обгон является важным маневром, который позволяет водителю ТС
поддерживать оптимальную, по условиям задачи управления, среднюю скорость. Возможность выполнения обгона зависит от скорости обгоняемого, и
скоростных свойств обгоняющего ТС, наличия необходимого интервала во
встречном потоке. Обгон может выполняться "с хода" и с ожиданием возможности обгона, когда начальная скорость обгоняющего ТС равна скорости
обгоняемого автомобиля. Последняя схема является наиболее типичной для
сегодняшнего состояния транспортного потока и используется при выполнении курсового проекта.
На рисунке 5.1 представлена схема обгона "с ожиданием". Перед началом обгона водитель обгоняющего TC1 следует за обгоняемым ТС2 с временным интервалом τ12 которому соответствует дистанция S12. В процессе
обгона в определенный момент (в данном случае расчет ведется для положения 1.1, когда обгоняющий TC1 догнал ТС2) водитель должен принять окончательное решение о завершении или прекращении обгона. В случае продолжения обгона TC1 опережает ТС2 и возвращается на свою полосу движения (положение 1.2). В момент завершения обгона между обгоняемым и обогнавшим ТС должен быть временной интервал τ21, которому соответствует
дистанция S21, в последующие моменты времени величина S21 быстро увеличивается, так как скорость обгоняющего ТС выше, чем у обгоняемого.
58
Рисунок 5.1- Схема обгона «с ожиданием»
Разгон ТС при обгоне должен выполняться с максимальной интенсивностью и прекращается плавно после его завершения. Реализация такого
режима возможна только в том случае, когда имеется необходимый интервал
времени между обгоняемым ТС и автомобилем двигающимся впереди него
навстречу. (В противном случае водитель обгоняющего ТС после завершения обгона будет вынужден экстренно затормозить.) Описанный режим
движения ТC обеспечивает минимальные значения пути и времени обгона
по схеме "с ожиданием". Значения времени обгона tобг, пути обгона Sобг и
скорости обгоняющего ТС в момент завершения обгона Vo6г в зависимости
от скорости обгоняемого ТС - определяют предельные условия, при которых
обгон может быть завершен.
На рисунке 5.2 показана схема незавершенного обгона. В положении
1.1 водитель принимает решение прекратить обгон и осуществляет торможение. В положении 1.2, когда обгоняющее ТС отстает от обгоняемого автомобиля на один метр водитель прекращает торможение и так как скорость
TC1 в этот момент меньше, чем у ТС2, то последнее уходит вперед и водитель обгоняющего ТС может вернуться на свою полосу движения, совершая
маневр за время τп (время перестроения).
Рисунок 5.2 Схема незавершенного обгона.
За это время ТС проходит путь Sn. Торможение выполняется с максимальным замедлением для данной категории ТС. Значения времени tн.обг и
59
пути Sн.обг незавершенного обгона определяют предельные условия, при которых возможно избежать ДТП при незавершенном обгоне.
Сопоставление значений to6г и tн.обг, Sобг и Sн.обг позволяет оценить правильность выбора момента о возможности или невозможности завершить
обгон.
Для того, чтобы решение о прекращении обгона повышало безопасность (т.е. уменьшало вероятность столкновения со встречным автомобилем) по сравнению с решением продолжать обгон, необходимо, чтобы время
и путь незавершенного обгона были меньше, чем при его завершении. Разница между этими значениями завершенного и незавершенного обгонов
определяет величину резервов безопасности. Если резервы равны нулю или
становятся отрицательными, то это означает, что решение о необходимости
прекратить обгон надо было принимать раньше, чем обгоняющее ТС догонит обгоняемое ТС.
Вычисление рассмотренных выше показателей возможно графоаналитическим и аналитическим методом. Чтобы описать методику вычислений
рассмотрим график приведенный на рисунке 5.3. По оси абсцисс отложено
время t в секундах По оси ординат вверх - путь проходимый TC1 в метрах, а
вниз - скорость обгоняющего ТС. В соответствии с ранее изложенным в первом квадранте построены графики "время-путь" обгоняющего автомобиля, а
в четвертом квадранте - график "время - скорость" обгоняющего автомобиля
при разгоне с максимальной интенсивностью.
Чтобы определить искомые показатели сначала необходимо построить
измерения указанных зависимостей пути и скорости от времени. Вычисление значений скорости при заданном времени разгона проводится по формуле:


V  Vmax 1  e  t / TV ,
(5.1)
где Vмах, - максимальная скорость обгоняющего ТС, м/с;
t-текуoее время, с,
ТV - постоянная времени разгона, с.
Вычисление значений пути производится по формуле:



S  Vmax t  TV 1  e  t / TV м.
(5.2)
Пример построения графиков по этим формулам приведен на рисунке
5.3. Условия завершения обгона можно записать в следующем виде:
(5.3)
S  S12  S2  S21  L1  L2 м,
где S12- дистанция между обгоняемым ТС перед обгоном, с;
S2- путь, проходимый обгоняемым ТС за время обгона, с;
S21 - дистанция между обгоняемым и обгоняющим ТС после завершения
обгона, м;
L1 - длина обгоняющего ТС, м;
L2 - длина обгоняемого ТС, м.
60
Рисунок 5.3 Зависимости пути и скорости обгона от времени
Вычисление значений S12, S2, S21 производятся по формулам
S12 
 12V2
м,
3,6
t V
S 2  обг 2 м,
3,6
 V
S 21  21 2 м.
3,6
(5.4)
(5.5)
(5.6)
Анализируя уравнения (5.4)-(5.6) мы можем заметить, что дли вычисления Sобг нам не хватает значения tобг. Чтобы найти значение tобг, перепишем
уравнение (5.3) в следующем виде:
61
Sобг  S12  S2  S21  L1  L2  0 м.
(5.7)
Решение уравнения (5.7) возможно аналитическим или графоаналитическим методами.
5.2 Графоаналитический метод расчета
Решение графоаналитическим способом показано на рисунке 5.4 и представляет собой последовательность следующих действий:
5.2.1 Задаваясь скоростью V2 с помощью зависимости "время-скорость"
находим значения t0 и S0, соответствующие началу обгона.
5.2.2 От точки А (с координатами S0, t0) откладываем вверх величину:
(5.8)
Sобг  S12  S21  L1  L2 м.
5.2.3 Из найденной точки С, ордината которой соответствует величине
Sобг + ∑обг проводим под углом a (V2 = tg а, выраженным в м/с) прямую до
пересечения с кривой разгона обгоняющего автомобиля "время-путь". Точка
пересечения – MS (с координатами SM, tм) является моментом завершения
обгона.
Время и путь разгона будут соответственно равны
(5.9)
tобг  tM  t0 с,
Sобг  SM  S0 м.
(5.10)
5.2.4 Для определения скорости в момент завершения обгона необходимо из точки tM опустить вниз перпендикуляр до пересечения с кривой V1=
f(t) т.е. зависимостью "время-скорость" для обгоняющего ТС в момент завершения обгона – Vобг.
5.2.5 Для вычисления параметров незавершенного обгона из точки А (с
координатами S0, t0) откладываем вверх величину:
 по  S
12
.
(5.11)
5.2.6 Из найденной точки В под углом a (V2 = tg а) проводим прямую до
пересечения с кривой разгона автомобиля "время-путь" в точке Ds. Точка
пересечения соответствует положению 1.1 автомобиля на рисунке 5,2.
5.2.7 Для определения скорости автомобиля в момент принятия решения о прекращении обгона Vрпо из полученной точки Ds опустить перпендикуляр до пересечения с кривой "время - скорость". Получим точку Dy, ордината которой соответствует скорости ТС в момент принятия решения о прекращении обгона.
62
Рисунок 5.4 Показатели обгона ТС
5.2.8 Для определения параметров последующего торможения необходимо из полученной точки Ds отложить вниз расстояние равное одному метру и получим точку Е. Из точки Е проводим кривую торможения определенную по формуле
ST  V рпоtT 
jT tT2
,
2
(5.12)
где ST – тормозной путь, м,
tT – время торможения, с ;
jT=jTмах – максимальное для обгоняющего ТС замедление, м/с .
Точка пересечения кривой торможения и прямой перемещения обгоняемого автомобиля FS соответствует положению 1.2 обгоняющего автомобиля
на рисунке 5.2 и определяет момент завершения торможения.
Для определения скорости в момент завершения торможения необходимо из точки F опустить вниз перпендикуляр. Кроме того из точки Dv под
углом β (jT=tg β, в м/с) провести линию до пересечения с проведенным пер63
пендикуляром в точке Fv , ордината их пересечения - скорость в момент завершения торможения
5.2.9 Определение расстояния перестроения на свою полосу движения
производится по формуле:
(5.13)
S П   ПVТЗ ,
где τп - время перестроения на свою полосу, равное 2 с;
Vтз- скорость TC1 в момент завершения торможения.
5.2.10 Определение показателей обгона
Показатели обгона определяются с помощью построенного графика на
рисунке 5.4.
5.2.10.1 Показатели завершенного обгона:
tобг  tM  t0 с,
(5.14)
Sобг  S M  S0 м,
(5.15)
Vобг - определяется по графику.
5.1.10.2 Показатели не завершённого обгона
tн.обг  t рпо  tT   П с,
(5.16)
t рпо  t D  t0 ,с
(5.17)
t П  t F  t D с,
Sн.обг  S D  S0  ST ,м
(5.18)
(5.19)
VТЗ – определяется по графику
5.3.Аналитический метод расчета
5.3.1 Завершенный обгон
Для аналитического решения задачи в уравнение (5.7) надо подставить
аналитическое выражение входящих в него членов, в результате подстановки получим следующее выражение:
V t  T 1  e
max
t / TV
V
 S   обг  V t  t   
0
2
0
S
м, (5.20)
где Sобг - выражение в первой скобке, м;
∆S - погрешность вычислений, м.
Для решения уравнения (5.20) необходимо предварительно определить
значения S0 и t0, соответствующие значениям V1=V2 которые были предварительно определены по таблице 5.3. Для этого уравнение (5.1) необходимо
записать в следующем виде:


V  Vmax 1  et / TV  V2  V км/ч.
(5.21)
Разделив ∆V на V2 определим относительную погрешность вычислений
V2 при заданном значении t. Примем, что величина относительной погрешности не должна быть более + 1%
V
100  1% .
V2
64
(5.22)
Подставляя в уравнение (5.21) различные значения t, определим величину t0 , удовлетворяющую условию (5.22). Подставив значение t0 в уравнение (5.20) вычислим величину S0.
Найденные значения S0и t0 подставим в уравнение (5.20). Примем, что
относительная погрешность ∆s не должна быть более ±1%
S
100  1% .
Sобг
(5.23)
Подставляя в уравнение (5.20) различные значения t найдем величину
tM (рисунок 5.4), удовлетворяющую условию (5.23) и соответствующую расстоянию обгона Sобг. Время обгона определим из уравнения (5.14).
5.3.2 Незавершенный обгон
Чтобы определить параметры незавершенного обгона надо в выражении (5.20) величину ∑обг заменить на величину ∑н.обг и описанным выше
способом найти значения t0, соответствующие моменту принятия решения о
прекращении обгона, и значения Sрпо и Vрпо.
Условие вычисления пути торможения SТ, обеспечивающего возврат на
свою полосу в результате прекращения обгона можно записать в виде:
ST 
V2tT
 1   S м,
3,6
(5.24)
где SТ - тормозной путь, определяемый по формуле
ST 
V1 рпоtT
3,6

jT t T2
2
м,
(5.25)
где V2- скорость обгоняемого автомобиля;
tТ - время торможения;
∆S - погрешность вычислений.
Принимая, что величина относительной погрешности не должна быть
более+1%
S
100  1% .
SТ
(5.26)
Подставляя различные значения t в выражение (5.25) определим величину tT удовлетворяющую условию (5.26).
Подставляя значение tT в уравнение (5.25) найдем величину SТ. Значение скорости в момент завершения торможения (VЗТ) найдем из выражения
VЗТ  V рпо  3,6 jT tT м/с,
(5.27)
Путь, проходимый автомобилем при возвращении на свою полосу движения, определяется из уравнения (5.13). Время незавершенного обгона tн.oбг
определяется по формуле (5.16). Путь, проходимый ТС Sн.oбг вычисляется по
формуле:
S н.обг  S рпо  ST  S П м,
(5.28)
65
5.4 Определение резервов времени и пути
Для определения возможности избежать ДТП при решении прекратить
обгон в соответствии со схемой, приведенной на рисунке 5.2, определяются
величины резервов времени res t и пути res S по формулам:
(5.29)
rest  tобг  tн.обг с,
resS  Sобг  S н.обг м,
(5.30)
Знак минус означает отсутствие резервов и невозможность избежать
ДТП путем торможения.
5.5 Определение показателей завершенного и
незавершенного обгонов
Определение показателей производится для каждого значения скорости
обгоняемого ТС V2.
5.6 Пример расчета
Результаты определения показателей заносятся в таблицы 5.1 – 5.3, и
представляются в виде графика, приведенного на рисунке 5.5. В качестве
примера заполнения таблиц и построения графика, приведены результаты
определения параметров обгона автомобиля Фиат 124 S со следующими показателями:
Vmax =42,6 м/с, VT =26.6 м/с, ТV =18,5 с, L = 4,2 м.
Вычисляем скорость V1, и путь S1 по формулам (5.1 – 5.2)


V1  42,6 1  е10 / 96,5  17,8 м/с,


S1  42,6 20  96,5 1  е
10 /18,5
  96,8 м.
Расчет производится для различных значений t от 5 до 60 с.
По данным расчета заполняется таблицу 5.1 и строится график (рисунок
5.3).
Далее для определения значения tобг нужно решить уравнение (5.7)
Решаем уравнение аналитическим методом.
Для случая завершенного обгона необходимо предварительно определить значения S0 и t0, соответствующие значениям V1=V2 которые были
предварительно определены по таблице 5.3. Для этого используем уравнение
(5.21)


42,6 1  е 10 /18,5  16,7  V м/с.
Это значение должно соответствовать условию (5.22)
V
100  1%
60
66
Рис.5.5 График изменения параметров обгона в зависимости от скорости
обгоняемого ТС
Подставляя в уравнение (5.21) различные значения t определим величину t0, удовлетворяющую условию (5.22). Затем подставим значение t0 в уравнение (5.20) и вычислим величину S0.
Величина относительной погрешности не должна противоречить условию (5/23)
0,06
100  1% .
116
Время обгона определим по уравнению (5.14) (см. графоаналитический
метод).
В случае незавершенного обгона в уравнении (5.20) величину ∑обг заменяем на величину
∑н.обг дальнейшие вычисления проводим аналогично с
67
учетом того, что надо вычислить путь возвращения на свою полосу движения по формуле (5.13)
S П  2 11,3  22,6 м.
Путь проходимый TC1 определим по формуле (5.28)
Sн.обг  83,5  21,3  22,6  127,4 м.
Значения пути и скорости разгона автомобиля Фиат 124 S в зависимости от времени
Таблица 5.1
Т, с
5
10
15 20
25
30 35
40
45
50
55
60
S1, м 26,3 96,8 201 331 480 625 821 1005 1197 1393 1544 1797
V1,
23,
10 18
28 31,5 34 36 37,6 39
40 40,3 41
м/с
6
Значения S0, t0, ∑обг. ∑рпо от скорости обгоняемого автомобиля
Таблица 5.2
V2, м/с
S0, м
t0, с
∑обг
∑рпо
16,7
19,4
28,2
25
27,8
83
121
169
235
320
9,2
11,3
13,6
16,4
19,9
78,4
88,2
97,8
107,6
117,4
33,3
38,9
44,4
50
55,6
Значение показателей завершенного и незавершенного обгонов
Таблица 5.3
Завершенный обгон
V2,
км/ч
16,7
19,4
28,2
25
27,8
Vобг,
Т , с Sобг, м
км/ч обг
23,5
5,7
116
25,7
5,8
132
27,7
5,9
148
30
5,9
163
32
5,95 178
Незавершенный обгон
Vрпо,
м/с
22
24
26,5
28,8
31
Tн.обг, Sн.обг,
с
м
8,2
127
8,1
151
7,95 172
7,85 193
7,7
211
VТЗ,
res S,
res t, с
м/с
м
11
-2,5
-11
14,6 -2,3
-19
18
-2,05 -24
21,2 -1,95 -30
24,5 -1,75 -33
На основании анализа зависимостей пути и времени обгона от скорости
обгоняемого автомобиля (см. рисунок 5.5) мы можем определить необходимые интервалы во встречном потоке необходимые для выполнения обгона.
Зависимость скорости завершения обгона от скорости обгоняемого автомобиля показывает, что при обгоне автомобиля, который движется со скоростью более 75 км/ч, при завершении обгона необходимо двигаться со скоростью более 90 км/ч. Что превышает разрешенную скорость движения.
Далее анализ резервов времени и пути при прекращении обгона показывает, что в момент когда обгоняющий автомобиль сравняется с обгоняе68
мым, принимать решение о прекращении обгона уже поздно и следовательно надо принимать решение прежде, чем они поравняются. Чем выше скорость обгоняющего автомобиля тем раньше надо принимать решение.
5.7 Оценка возможности предотвращения наезда на
препятствия
В ходе служебного расследования часто встаёт вопрос – имел ли водитель возможность предотвратить дорожно-транспортное происшествие? Если водитель совершил наезд, то в соответствии с ПДД при обнаружении
препятствия он должен был, применив экстренное торможение, снизить скорость или остановиться.
В случае, если известно расстояние до препятствия в момент обнаружения его водителем (назовем его свободным пространством hц ), сравниваем
его с величиной остановочного пути S0 с учетом реально сложившихся условий.
Если значение S0 меньше, чем SСВ — свободное пространство до препятствия в момент его обнаружения водителем (S0 < SСВ), то из этого следует
сделать вывод, что у водителя была техническая возможность предотвратить
наезд, если S0 > SСВ, то у водителя технической возможности предотвратить
наезд не было.
Однако водители должны знать, что в некоторых случаях для избегания
наезда более эффективным, чем торможение, оказывается объезд препятствия. Величина пути, необходимого для объезда препятствия SОБ, аналогично рассмотренному варианту торможения определяется по формуле
SÎÁ  S p'  S p. y  S ě ,
(5.31)
где S’p , Sp.y — путь, проходимый автомобилем соответственно за время реакции водителя и за время запаздывания рулевого управления; Sм — путь
маневра, например в соседний ряд, в процессе которого автомобиль двигается с колесами, повернутыми, например, вправо; какое-то время автомобиль
движется прямолинейно, затем водитель поворачивает колеса влево, выравнивая автомобиль (рисунок 5.6).
69
Рисунок 5.6 Схема объезда препятствия
Значения слагаемых S’p и Sp.y определяются
S p'  t 'p Va ; S p. y  t p. y Va ,
(5.32)
где t'р, tру — соответственно время реакции водителя и время запаздывания
рулевого управления. Строго говоря, t'р и tру не совпадают со значениями tр,
tср , однако для практических расчётов они могут быть приняты равными.
С некоторыми упрощениями, однако с достаточной для практических
расчетов точностью, значение 5 может быть определено по формуле
SM 
2  Va2  y
,
g 
(5.33)
где у — расстояние смещения автомобиля при объезде препятствия.
Подставив значения слагаемых формул (5.31), (5.32), получим значение
пути объезда препятствия

SОБ  t  t p. y
'
p
2 Va2  y
Va 
g 

(5.34)
Рассмотрим пример. Определить, имел ли водитель легкового автомобиля техническую возможность предотвратить наезд на стоящий на полосе
его движения грузовой автомобиль, если в момент обнаружения водителем
препятствия расстояние до него составляло 50 м, приняв , следующие исходные данные: Va = 72 км/ч = 20 м/с; φ = о,5; tр = t'р = 0,8 с; tср = tр.у = 0,2 с;
tн = 0,4; у = 3 м, Sсв = 50 м.
Определим значение остановочного пути
202
S0  (0,8  0,2,05  0,4)  20 
 24  40,8  64,8 м,
2  9,8  0,5
70
а также значение пути объезда по формуле (5.34)
SÎÁ  (0,8  0,2)  20 
2  202  3
 42,1 м.
9,8  0,5
Получаем, что Sо > SСВ, а SОБ < SСВ, то есть, применив торможение, водитель не сможет избежать наезда, а применив объезд препятствия, водитель
имеет возможность его предотвратить. Следовательно, общий вывод: действуя в соответствии с правилами дорожного движения, водитель не имел
технической возможности предотвратить наезд. Однако водитель должен
помнить, что ему никто не запрещает применить объезд препятствия. Расчеты и практический опыт показывают, что при скоростях, меньших чем 20
— 40 км/ч, более эффективным оказывается торможение, при больших скоростях объезд, как правило, более эффективен.
5.8 Оценка возможности предотвращения наезда на
пешехода
В случае наезда автомобиля на пешехода при пересечении им проезжей
части (рисунок 5.7) кроме длины остановочного пути автомобиля S0 учитывают путь, пройденный по проезжей части пешеходом Sn, скорость пешехода
Vn, удаление автомобиля от места наезда в момент обнаружения водителем
опасности Sуд .
Рисунок 5.7 Схема наезда автомобиля на пешехода
Оценка в данном случае проводится в следующей последовательности:
1. Величина остановочного пути
Sîńň 
'
Va
 ÂĐ
 Ę Ý  Va
(t1  t p. y  0,5tí ) 
, (5.35)
3,6
26 g  X  f  cos   sin  
где t1 – время реакции водителя (0,2-1,5с)
71
t’2 – время запаздывания тормозного привода (системы с гидроприводом
и дисковыми тормозами – 0,05-0,07с, с барабанными – 0,15-0,17с, с пневмоприводом – 0,2-0,4с)
2. Удаление автомобиля от места наезда в момент обнаружения водителем опасности Sуд.
S óä 
S n  Va
.
Vn
(5.36)
3. Сравнивая длину остановочного пути Sо с расстоянием удаления автомобиля от места наезда Sуд . При Sо < Sуд можно дать заключение о том, что
автомобиль при своевременно принятом интенсивном торможении остановился бы до линии следования пешехода. Следовательно, у водителя имелась техническая возможность предотвратить наезд. При Sз ≈ tпр можно дать
заключение, что у водителя такой возможности не было.
Рассмотрим пример. Водитель легкового автомобиля, двигаясь в населенном пункте, сбивает пешехода, переходившего проезжую часть. Приняв
следующие исходные данные: Vа = 60 км/ч = 16,6 м/с; φ = 0,7; tp = 0,8; tср =
0,2; tн = 0,4, Vn = 5 км/ч = 1,4 м/с; Sn = 4 м.
Значение остановочного пути
S0  (0,8  0,2  0,5  0,4)16,6 
16,62
 19,9  20,1  40 м.
2  9,8  0,7
Расстояние удаления автомобиля в момент обнаружения водителем
опасности по формуле (5.34)
S óä 
4 16,6
 47,4 м.
1,4
Так как в данном случае Sо < Sуд, следовательно, у водителя имелась
техническая возможность предотвратить наезд.
5.9 Определение безопасной скорости ночью
В темное время суток интенсивность движения в несколько раз сокращается, однако в это время происходит почти половина всех ДТП, при этом
резко возрастает тяжесть последствий ДТП. Основная причина этого —
ухудшение условий видимости и пропорциональное ему уменьшение объема
воспринимаемой информации. Фары освещают лишь часть дороги, причем
неравномерно. Наиболее эффективной мерой повышения безопасности движения в этих условиях является выбор скорости, соответствующей расстоянию видимости Sв:
Sâ  S0  S ç ,
то есть скорость автомобиля должна быть такой, чтобы можно было остановить его на расстоянии меньшем, чем Sв.
Расстояние видимости зависит от технического состояния приборов
освещения, физиологических качеств водителя, размеров и цвета, в который
72
окрашен предмет, фона, на котором виден предмет, расположения его относительно поверхности дороги.
При ближнем свете фар, Sв можно принять 50 — 60м, при дальнем —
140— 180 м.
Пример. Определить безопасна ли скорость легкового автомобиля при
движении ночью с ближним светом фар, исходя из следующих данных: Va =
60 км/ч = 16,6 м/с; φ = 0,5; tp = 0,7 с; tср = 0,2 с; tн = 0,2 с.
Тогда значение Sо
S0  (0,7  0,2  0,5  0,2)16,6 
16,62
 44,7 м.
2  9,8  0,5
Приняв Sз = 5 м, получим Sв = 50 - 60 м ≈ Sо + Sз = 44,7 + 5 м.
То есть скорость 60 км/ч в этих условиях можно считать безопасной.
Контрольные вопросы
1. Определение параметров обгона «с ожиданием».
Определение параметров незавершенного обгона.
3. Чем определяется величина резервов безопасности при обгоне.
4. Способы определения показателей зависимости пути и скорости от
времени.
5. Какая зависимость пути и времени обгона от скорости обгоняемого
автомобиля.
73
ЧАСТЬ 6 УСТОЙЧИВОСТИ АВТОМОБИЛЯ И
БЕЗОПАСНОСТЬ ДВИЖЕНИЯ
6.1 Потеря поперечной устойчивости автомобиля
Статистика отмечает значительное количество происшествий, связанных с потерей автомобилем устойчивости при поперечном (боковом) скольжении. При этом нередки случаи, когда скользящий в поперечном направлении автомобиль выезжает на полосу встречного движения и за пределы дорожного полотна. Если под его колеса в это время попадает какое-либо
препятствие, резко снижающее скольжение, то возможно опрокидывание.
Особенно опасны поперечные скольжения при высокой скорости движения.
Прекратить начавшееся скольжение нелегко даже водителям высокой квалификации, а в ряде случаев просто технически невозможно.
Причины потери поперечной устойчивости автомобиля. Поперечное
скольжение или опрокидывание автомобиля может быть вызвано нарушением условий устойчивости— наклоном опорной поверхности (дороги) или
приложением внешних сил к боковой поверхности автомобиля, например
порывом ветра или внезапным толчком. На рисунке 6.1 показана схема действия сил на уклоне при статическом положении или при прямолинейном
движении автомобиля. Угол поперечного уклона β характеризует наклон
плоской дороги к горизонту.
Рисунок 6.1 Схема сил, действующих на автомобиль, движущийся по дороге
с поперечным уклоном.
Составим уравнение моментов сил относительно оси, проходящей через
точки соприкосновения правых колес с поверхностью дороги:
74
z B  Ga sin hg  Ga cos 
B
0.
2
К моменту опрокидывания колеса оторвутся от дороги и z' = 0, тогда
tg 
B
.
2hg
Координаты центра масс относительно осей автомобиля по горизонтали
и высота центра масс входят во многие расчетные уравнения, используемые
при выяснении причин потери устойчивости. Координаты центра масс конкретных автомобилей обычно приводятся в справочниках. Экспериментальное их определение не требует сложного оборудования и основано на использовании положений статики.
Примем обозначения: вес автомобиля — G; база— L; расстояние по горизонтали до передней оси — а, до задней — b; вес, приходящийся на заднюю ось, — G2. По условиям равновесия получим G2L = Ga, откуда
a
G2 L
.
G
(6.1)
Расстояние по горизонтали от центра масс до задней оси
(6.2)
b  La.
Весовые нагрузки на переднюю и заднюю оси конкретного автомобиля
в нагруженном и ненагруженном состояниях приводятся в справочниках. У
большинства автомобилей среднее значение координат центра масс (по горизонтали) при полной нагрузке составляет:
для двухосных b— (0,25 — 0,45) L;
для трехосных (от центра масс до оси заднего колеса) b =(0,3—0,5).
Экспериментально координаты центра масс наиболее просто находить с
помощью весов. Для определения координат центра масс по горизонтали
заднюю часть автомобиля устанавливают на весы (рисунок 6.2), фиксируют
нагрузку на ось и затем по формулам (6.1) и (6.2) рассчитывают координаты.
Аналогично находят координаты центра масс по горизонтали в поперечном
направлении, для чего автомобиль колесами одной стороны устанавливают
на весы. Высоту центра масс определяют следующим образом. Передними
колесами автомобиль устанавливают на весы, и в этом положении фиксируют нагрузку на переднюю ось. Затем закрепляют передние колеса и поднимают заднюю часть автомобиля таким образом, чтобы передний буфер расположился как можно ниже (рисунок 6.3). Задняя часть при этом должна
опираться задним мостом на подпорку, например козелки. В этом положении фиксируют весовую нагрузку на переднюю ось GK, а также расстояния
h1 и h2.
75
Рисунок 6.2. Определение продольных координат центра масс:
1 — весы
Рисунок 6.3. Взвешивание, необходимое для определения высоты центра
масс: 1 — весы
Высота центра масс вычисляется по формуле:
hg  h2 
Ga  G1 L L2  h1  h2 2
Ga h1  h2 
,
(6.3)
где Ga — масса автомобиля.
При ориентировочном определении высоты центра масс имеют в виду,
что он расположен примерно на 0,1 м выше уровня лонжеронов рамы.
У груженого автомобиля высота центра масс зависит от высоты центра
масс груза h2 и может быть рассчитана по выражению
hg 
Ga hg  Gг h2
G
,
(6.4)
где G = Gа+Gг.
Если груз однороден, то G2 определяют как центр масс объема. Если
груз имеет неправильную форму или неоднороден, то его разбивают на ряд
простых объемов и для каждого находят центр масс. Затем, пользуясь мето76
дом веревочного многоугольника, определяют общий центр масс всего груза. Когда груз расположен неравномерно по площади кузова, вначале находят центр масс для каждой части, расположенной в одном месте, а затем методом веревочного многоугольника — общий центр масс всего груза.
Координаты центра масс автомобилей приведены в таблице 6.1.
Таблица 6.1
Марки автомобилей
ЗАЗ-965
ЗАЗ-968
ВАЗ-2101,-21011
ВАЗ2102
ВАЗ-2103,-2106
ВАЗ-2121
Москвич-407
Москвич-408
Москвич-412
Москвич-2138, 2140
Москвич-434
Москвич-2136, 2137
ГАЗ-21 Волга
ГАЗ-24 Волга
ГАЗ-3201 Волга
ГАЗ-13 Чайка
ЗИЛ-114
УАЗ-450
УАЗ-451ДМ
УАЗ-452Д
УАЗ-469
ЛуАЗ-969А,967М
ГАЗ-51А
ГАЗ-52-03
ГАЗ-53А
ГАЗ-63А
ГАЗ-66
ГАЗ-69
ЗИЛ-151А
ЗИЛ-164А
Колея колёс
База,
м перед- задних
них
2,023
2,160
2,424
2,424
2,424
2,200
2,370
2,400
2,400
1,150
1,220
1,345
1,365
1,365
1,430
1,220
1,237
1,237
1,160
1,220
1,304
1,321
1,321
1,400
1,220
1,227
1,227
Высота центра масс,
м, у автомобилей
без
с полной
нагруз
нагрузкой
ки
0,570
0,580
0,556
0,564
0,562
—
—
—
0,560
0,581
—
—
0,600
0,634
—
0,620
0,562
0,596
Расстояние по
горизонтали от
центра масс до
оси передних
колёс, м
—
1,100
1,100
—
—
—
1,160
1,250
1,287
—
—
—
0,609
0,680
—
2,400 1,270 1,270 0,601
0,617
—
2,7
2,8
2,8
3,25
3,88
2,3
2,3
2,3
2,38
1,410
1,470
—
1,54
1,603
1,436
1,442
1,442
1,453
0,615
0,552
—
0,550
0,621
0,880
0,710
0,705
—
0,714
0,620
—
0,560
0,628
0,985
0,870
0,830
0,769
—
1,320
—
—
—
1,325
—
—
1,034
1,8
1,325 1,320
—
—
—
1,252
1,056
1,152
1,133
1,150
0,707
1,094
1,330
—
—
—
1,460
2,05
—
2,250
2,176
2,400 1,270 1,270
—
—
—
1,420
1,420
—
1,53
1,663
1,436
1,442
1,442
1,453
3,3
1,59 1,65 0,954
3,7 1,577 1,442 0,800
3,7 1,630 1,690 0,749
3,3 1,558 1,600 0,910
3,3
1,80 1,750 0,763
2,3
1,44 1,44 0,680
4,225 1,59 1,72 0,820
4,0
1,70 1,740 0,710
77
ЗИЛ-157
ЗИЛ-130
ЗИЛ-130В1
ЗИЛ-130Г
ЗИЛ-ММЗ-555
ЗИЛ-131
Урал-375Д
Урал-377
МАЗ-200
МАЗ-500А
МАЗ-502
МАЗ-514
МАЗ-515
КрАЗ-214
КрАЗ-219
КрАЗ-222
4,225 1,755 1,750 0,970
3,8
1,80 1,79 0,885
3,3
1,80 1,79
—
4,5
1,80 1,79
—
3,3
1,80 1,79
—
3,975 1,82 1,82 0,758
4,2
2,00 2,00 1,27
4,2
2,00 2,00 1,415
4,56 1,95 1,92 0,900
3,950 1,97 1,865 1,050
4,52 2,03 2,03 1,100
—
—
—
0,970
—
—
—
1,00
5,3
2,03 2,03 1,08
5,75 1,95 1,92 0,951
4,78 1,95 1,92 0,98
Продолжение таблицы 6.1
1,387
2,400
1,340
1,830
0,850
1,490
1,280
3,360
1,250
2,500
1,163
1,830
1,50
—
1,810
3,200
1,40
2,32
1,450
—
—
2,12
1,4ОО
—
—
2,05
1,448
—
1,38
—
1,342
—
За счет упругости подвески автомобиля происходит поперечный крен
его подрессоренных масс. Поперечный крен увеличивает перераспределение
масс между правыми и левыми колесами. Влияние его учитывается коэффициентом предварительного поперечного крена подрессоренной массы автомобиля ŋk. Величина его для легковых автомобилей (без пассажиров и с пассажирами), а также для грузовых с нагрузкой составляет ŋk = 0,8—0,85, а для
грузовых без нагрузки ŋk = 0,9.
С учетом ŋk:
tg  k
B
.
2hg
(6.5)
Следовательно, поперечная устойчивость автомобиля при его прямолинейном движении по дороге с поперечным уклоном характеризуется его колеей В и высотой центра масс hg. Отношение B/2hg=hδ называют коэффициентом поперечной устойчивости автомобиля. Средние величины этого коэффициента и соответствующие им значения угла поперечного уклона приведены в таблице 6.2 - Коэффициенты поперечной устойчивости hδ и соответствующие им углы поперечного уклона дороги (косогора).
Таблица 6.2
Типы автомобилей
Легковые
Грузовые
Автобусы
hδ
βmax, град
0,9-1,2
0,55—0,8
0,5—0,65
42-50
29-40
27-33
Сила Gasinβ (см. рисунок 6.1) стремится вызвать скольжение автомобиля в сторону, а сила сцепления шин с поверхностью дороги противодейству78
ет этому скольжению. Следовательно, условием начала скольжения автомобиля в поперечном направлении будет
Ga sin   Ga cos   ,
или
tg    ,
(6.6)
где φ' — коэффициент сцепления в поперечном направлении.
Сравнивая формулы (6.5) и (6.6), видим, что если
k
B
   , то
2hg
скольжение на поперечном уклоне начнется раньше опрокидывания, и
наоборот, при
k
B
   раньше наступит опрокидывание. Опрокидыва2hg
ние без предварительного скольжения наблюдается крайне редко. Поперечное скольжение автомобилей на прямолинейных участках дорог, имеющих
поперечный уклон, обычно происходит на мокрых, скользких и обледенелых
дорогах.
При движении автомобиля на повороте дороги, как и при любом отклонении от прямолинейного направления, возникает центробежная сила инерции. При этом внутренние по отношению к центру поворота колеса разгружаются, а внешние, наоборот, нагружаются.
Повороты на дорогах обычно устраиваются таким образом, что после
прямолинейного участка располагается так называемая переходная кривая
уменьшающегося радиуса, затем — круговая кривая, после которой переход
к прямолинейному участку дороги происходит вновь по переходной кривой
увеличивающегося радиуса. На рисунке 6.4 линией 1—6 показан участок
поворота дороги: 1—2 — прямой участок; 2—3—переходная кривая; 3—4 —
круговая кривая; 4—5 — переходная кривая; 5—6 — прямолинейный участок. Поворачивающий автомобиль проходит при постоянном угле поворота
передних колес только участок круговой кривой (3—4 на рисунке 6.4). На
переходных кривых угол поворота колес постепенно изменяется.
Рассмотрим движение автомобиля на участке круговой кривой при его
равномерном перемещении по дуге окружности.
Величина центробежной силы выразится уравнением:
GVa2
GVa2
G Va2
,Н
РЦ 

 0,077
g 3,62  127 

(6.7)
где ρ — радиус поворота центра масс автомобиля, м.
Поперечная составляющая центробежной силы составит:
РУ  РЦ cos   g , Н
где γ — угол между радиусом ρ траектории центра масс автомобиля и продолжением оси задних колес.
79
Рисунок 6.4. Движение автомобиля на повороте дороги.
Величину радиуса R (рисунок 6.4) берут из плана дороги или определяют инструментальной съемкой. Для малых углов можно принять ρ ≈R м.
Обозначив через θ угол между продольной осью автомобиля и вектором
скорости V1 средней точки передней оси, заметим, что tgθ =L/R. Так как угол
θ сравнительно невелик, можно считать, что tgθ≈θ рад. Тогда
R
L
L
 ,м
tg 
и
РЦ 
GV 2 GV 2 GV 2


 0,077 кгс.
127 R 127 L
L
(6.8)
Скольжение шин в поперечном направлении начнется в тот момент, когда действующая на автомобиль горизонтальная сила сравняется по величине с силой сцепления. В тех случаях, когда продольные силы на участках
контакта шин отсутствуют или невелики, сила сцепления шин с дорогой
практически используется только в поперечном направлении, составляя величину PЦ = Рφ’.
Приняв, что PЦ = Рφ’, критическую скорость автомобиля при прохождении поворота дороги постоянного радиуса, исходя из условий поперечного
скольжения, можно рассчитать по формуле:
Vзан  3,6
gL 
 127 R   0 ? 278 127 R ' м/с.
tg
80
(6.9)
В реальных условиях равномерное движение автомобиля по кривой
постоянного радиуса наблюдается редко. Приведенная формула справедлива
для дорог с постоянным радиусом закругления и при движении с неизменной скоростью.
Опрокидывание автомобиля через одну из его сторон. Если опрокидывающий момент центробежной силы Рц равен восстанавливающему моменту весовой нагрузки, т.е.
РЦ hg  Ga
B
 g , Н ·м
2
где В — колея автомобиля, то наступает состояние неустойчивого равновесия. При этом достаточно даже незначительного увеличения поперечной
силы, чтобы автомобиль опрокинулся.
Следовательно, условием, при котором начинается опрокидывание автомобиля на повороте дороги, будет:
РЦ  Ga
B
 g ,Н ·м
2hg
(6.10)
Поставив вместо обозначения силы РЦ ее значение, получим выражение
для критической скорости по условиям опрокидывания:
Vоп   k
63,5BL
BL
м/с,
 2,22 k
hg
hg
(6.11)
где L— база автомобиля, м;
θ — угол поворота управляемых колес, рад.
Для определения критической скорости по условиям опрокидывания
пользуются также формулой
Vоп   k
BgR
м/с,
2hg
(6.12)
где g — ускорение свободного падения.
Если автомобиль движется на повороте дороги с поперечным уклоном
(характеризуемым углом β), содействующим устойчивости (рисунок 6,5), то
предельная скорость, при которой опрокидывание уже не исключается, составит:
Vоп   k
B  2hg tg
2hg  Btg
gR м/с.
(6.13)
Из формулы (6.13) следует, что критическая скорость по условиям
опрокидывания зависит от многих причин: от ширины В колеи автомобиля
(чем шире колея, тем большей может быть критическая скорость); от расположения центра масс hg (чем ниже центр масс, тем выше критическая скорость); от угла поперечного уклона дороги β (чем больше уклон дороги, тем
выше критическая скорость); от радиуса закругления R (чем меньше кривизна закругления, т.е. чем больше его радиус, тем выше критическая скорость).
81
Рисунок 6.5 Движение автомобиля по повороту дороги, имеющей поперечный уклон.
Если же поперечный уклон дороги направлен в сторону, противоположную центру закругления дороги, то он способствует опрокидыванию и
предельная скорость составит:
Vоп   k
B  2hg tg
2hg  Btg
gR м/с.
(6.14)
Учет влияния поперечного уклона дороги позволяет получить более
точные результаты расчета.
Неправильно выполненный поперечный уклон, что нередко встречается
на плохо обслуживаемых дорогах, значительно влияет на величину допустимой критической скорости. Критический угол косогора, при котором с
учетом скорости движения начнется опрокидывание, равен:
tg кр 
6,5BgR  0,077V 2 hg
0,5BV 2  hg gR
.
(6.15)
Радиус поворота дороги, по которому автомобиль при равномерном
движении может двигаться без заноса, рассчитывается по формуле:
Rmin 
Va2 1   tg 
м.
127   tg 
(6.16)
На практике наблюдаются случаи, когда водители, двигаясь по повороту дороги, увеличивают скорость. Если такое движение осуществляется на
повороте постоянного радиуса, но без поперечного уклона, то критическая
скорость по условиям опрокидывания определится по формуле:
Vоп   k
BgR
 bja , м/с
2hg
где b — расстояние по горизонтали от центра масс до оси задних колес, м;
jа — ускорение поступательного движения, м/с2.
Если автомобиль движется с ускорением по повороту дороги постоянного радиуса, имеющему поперечный уклон, то критическая скорость рассчитывается по формуле:
82
Vоп   k
B  2hg tg
2hg  Btg
gR  bja м/с
(6.17)
В этой формуле знаки « + » в числителе и «—» в знаменателе берутся
при движении по уклону, наклоненному к центру поворота дороги; если же
он наклонен в сторону, противоположную центру поворота дороги, то в числителе ставится знак «—», а в знаменателе — « + ».
6.2 Потеря продольной устойчивости автомобиля
При потере продольной устойчивости автомобиль может опрокинуться
относительно передней или задней оси, а также скользить (сползать) в продольном направлении. Современные автомобили имеют низко расположенный центр масс, сравнительно большие базу и массу, поэтому продольное
опрокидывание наблюдается крайне редко, лишь при некоторых особых
условиях, например при съезде с дороги в обрыв или под откос. Угол подъема дороги, который может преодолеть автомобиль или автопоезд, ограничивается величиной продольной тяговой силы и силой сцепления. Этот угол,
как правило, меньше, чем предельный угол подъема, могущий вызвать опрокидывание.
В момент начала проскальзывания ведущих колес сила сцепления равна
силе сопротивления подъему, т.е.
P  Z  G  GПР sin   g , кН
(6.18)
где G и Gпp — вес автомобиля и прицепа, кгс;
α — угол подъема дороги, град;
Z — вертикальная реакция задних ведущих колес, кгс;
φ — коэффициент сцепления.
Наибольший (критический) угол подъема дороги, при котором начинается буксование ведущих колес одиночного автомобиля, определяется по
формуле:
tg max 
  f b ,
L    f hg
(6.19)
где b – расстояние по горизонтали от центра масс до оси задних колес, м;
L — база автомобиля, м;
hg — высота центра масс, м;
f — коэффициент сопротивления качению.
На дорогах хорошего качества можно принять, что
tg max 
b
L  hg
.
(6.20)
У автомобиля со всеми ведущими колесами (колесные формулы 4X4,
6X6)
tg max    f .
83
(6.21)
У автопоезда с прицепами наибольший угол подъема, при котором
начинается пробуксовка задних ведущих колес тягача, рассчитывается по
формуле:
tg max 
Gb
,
LG   GПР    G  GПР hg . ПР 
где ∑GПР — суммарный полный вес всех прицепов, кгс.
При движении на подъем автопоезда, состоящего из седельного тягача с
полуприцепом, наибольший угол подъема определяется по формуле:
tg max 
 G  GПР cos   bbПР / LПР
.
LG  GПР    Ghg  GПР hg . ПР 
(6.22)
Рисунок 6.6 Статическая неуравновешенность колеса
Вертикальная составляющая центробежной силы Рb = Рцsinωt (рисунок
6.6), т.е, имеет синусоидальный характер изменения (угол ωt отсчитывается
от горизонтальной оси). В горизонтальной плоскости, проходящей через ось
колеса, центробежная сила стремится повернуть колесо около шкворня сначала в одном, а затем (через 180°) в противоположном направлении.
84
Рисунок 6.7 Виляние колес вокруг шкворней, вызываемое неуравновешенностью колес
На рисунке 6.7 показаны передние колеса легкового автомобиля. Они
не уравновешены. При движении автомобиля может возникнуть такое положение, когда неуравновешенная часть одного колеса (показанная кружком)
окажется направленной вперед (рисунок 6.7, а), а уравновешенная часть другого колеса — назад. Тогда и центробежные силы, вызываемые этими неуравновешенными частями, окажутся направленными в разные стороны и
будут стремиться повернуть управляемые колеса вокруг шкворня, в сторону,
показанную на рисунке 6.7 стрелками. Когда колеса сделают пол-оборота
(рисунок 6.7, б), неуравновешенные части изменят своё положение и центробежные силы будут стремиться вызвать поворот колес уже в противоположном направлении. Следовательно, за каждый оборот колес направление
центробежных сил будет дважды изменяться. При малых скоростях центробежные силы неуравновешенных частей малы и не могут преодолеть сил
трения шин о дорогу и в рулевом управлении и возбудить угловые колебания колес. Однако при скоростях движения 60—70 км/ч и более эти силы
могут возрасти настолько, что вызовут виляние управляемых колес. Когда
колеса делают вокруг шкворня более 6— 3 колебаний в секунду, управление
автомобилем сильно затрудняется: возникает угроза потери устойчивости.
6.3 Занос автомобиля
Как правило, при заносе автомобиля боковое скольжение ведущей оси
всегда больше, чем ведомой. Это объясняется тем, что приложение крутящего момента к колесам существенно снижает сцепление их с дорогой в поперечном направлении. При заносе автомобиль одновременно скользит и разворачивается, что нередко приводит к происшествию.
Занос возникает при недостаточном поперечном сцеплении шин с дорогой в следующих случаях:
 при движении по дороге, имеющей поперечный уклон, или по
косогору;
85


при движении на повороте дороги;
при торможениях, особенно резких, на мокрых и скользких дорогах, а также при резком торможении на сухой дороге при высоких скоростях;
 при ускорении движения на мокрых и скользких дорогах, особенно при резком нажатии на педаль подачи топлива;
 при резком повороте рулевого колеса при высокой скорости
движения;
 при подскакивании колес на неровностях дороги;
 при резком изменении сцепления колес правой и левой сторон
автомобиля, происходящего из-за неодинакового состояния дороги и различного состояния шин.
Занос может возникнуть при одновременном воздействии нескольких
указанных выше факторов. Во всех случаях при заносе па автомобиль действует поперечная (боковая) сила, причины возникновения которой самые
разнообразные. На рисунке 6.8 показано ведущее колесо автомобиля, на которое действует вертикальная нагрузка GK, поперечная сила Ру и крутящий
момент Мк. В площади контакта колеса с дорогой возникают реакции Хк, Ук
и Zк. Реакции Хк и Ук действуют в плоскости дороги. Равнодействующая этих
реакций составляет:
Rk 
X k2  Yk2 .
Рисунок 6.8 Силы, действующие на ведущее колесо автомобиля.
Чтобы не было скольжения, сила сцепления колес с дорогой должна
быть больше равнодействующей, т.е.
Z k   Rk  X k2  Yk2 ,
откуда
86
Yk  Z k2    X k2 .
2
Следовательно, устойчивость автомобиля будет тем выше, чем больше
сила сцепления Zкφ’ и чем меньше тангенциальная реакция в продольном
направлении Хк. Так как реакция Хк находится в прямой зависимости от тяговой или тормозной силы, резкое ускорение или торможение автомобиля,
увеличивающее величину Хк, может явиться причиной заноса (равнодействующая реакций, действующих в плоскости дороги, может оказаться
больше силы сцепления). На мокрых и скользких дорогах силы сцепления
невелики, и поэтому торможение на них часто вызывает занос ведущей оси
автомобиля.
Устойчивость передней не ведущей оси автомобиля против скольжения
значительно выше задней, так как через колеса передней оси не передается
сила тяги. При заносе передней оси автомобиля (рисунок 6.9, а) изменяется
направление ее движения (на рисунке 6.9 — в направлении действия вектора
VA). Оно не совпадает с направлением движения задней оси. При повороте
автомобиля мгновенный центр поворота О располагается на продолжении
задней оси. Из рисунка 6.9, а видно, что поперечная составляющая Р'у центробежной силы РЦ окажется направленной в сторону, противоположную
боковой силе Ру, при этом автоматически будет устраняться занос.
Рисунок 6.9 Схема заноса осей автомобиля:
а — передней не ведущей; б — задней ведущей.
Если колеса задней оси начнут скользить в направлении действия вектора Vg (рисунок 6.9, б), то поперечная составляющая Р'у центробежной силы
Рц будет направлена в ту же сторону, что и поперечная сила Ру вызвавшая
занос. В этом случае занос будет возрастать.
В процессе заноса изменяется положение мгновенного центра поворота
автомобиля и радиус поворота беспрерывно уменьшается. В результате центробежная сила возрастает, увеличивая интенсивность заноса.
87
При движении автомобиля на повороте дороги условием, вызывающим
занос, является главным образом превышение центробежной силы над силой
сцепления в поперечном направлении, т.е. РЦ≥Р’у,
Для снижения вероятности возникновения заноса на закруглениях дорог с малыми радиусами устраивают так называемый вираж — проезжая
часть и обочина делаются с уклоном к центру поворота дороги. Причем переход от прямых участков дороги к ее закруглениям осуществляется постепенным наклоном проезжей части на сравнительно коротком участке, называемом отгоном виража.
При анализе происшествий, случившихся на кривой дороги, необходимо располагать данными о длине кривой, отгона и переходных кривых, вираже. Эти данные имеют дорожно-эксплуатационные организации. Они также могут быть получены инструментальной съемкой. При движении автомобиля с равномерной скоростью на повороте с постоянным радиусом, но
имеющем поперечный уклон β, скорость, при которой начнется занос, рассчитывается по формуле
Vзан  3,6
   tg
gR км/ч.
L   0tg
(6.23)
Порядок применения знаков « + » и « — » в этом выражении тот же, что
и в формуле (6.17).
При переходе с прямого участка на кривую (рисунок 6.4) в момент поворота руля водителем на автомобиль начинает действовать центробежная
сила. Слишком быстрое ее нарастание неприятно для пассажиров и может
вызвать занос автомобиля. Поэтому на переходной кривой, в пределах которой происходит плавное изменение кривизны от О на прямом участке до
значения 1/R в месте примыкания к круговой кривой, водителю не надо делать резких поворотов руля, особенно опасных при высокой скорости. Поворачивающий автомобиль проходит при постоянном угле поворота передних
колес только участок круговой кривой. На переходных кривых угол поворота колес постепенно изменяется. Угловая скорость их поворота зависит также и от скорости движения автомобиля. Чем выше скорость автомобиля, тем
с большей угловой скоростью должны поворачиваться его ведущие колеса.
Увеличенная угловая скорость поворота передних колес наблюдается и тогда, когда водитель поздно обнаруживает поворот и, стараясь «вписаться» в
него, резко поворачивает рулевое колесо.
При резком изменении направления движения — от прямолинейного на
криволинейное — на автомобиль начинает действовать поперечная сила
инерции, зависящая также и от угловой скорости поворота передних управляемых колес ω. Величина поперечной составляющей этой силы равна:
Рy' 
GVa b
GVa b
GV b

 a ,
3,6 gL
35L
126 L
(6.24)
где b — расстояние по горизонтали от центра масс автомобиля до задней
оси, м;
ω — угловая скорость поворота управляемых колес, рад/с;
88
Va — скорость автомобиля, м/с.
Следовательно, если автомобиль равномерно движется по криволинейной траектории, при прохождении которой угол поворота передних колес
изменяется, то центробежную силу РЦ следует суммировать с поперечной
дополнительной силой Р'у. Величина центробежной силы по формуле (6.8)
составит:
PЦ 
GVa2
Н.
127 L
Суммарная поперечная сила инерции будет равна Ру=PЦ+Рy’ кН, т.е.
GVa2
GVab
Vb 
G  Va2
Ру  g
g
  g 
  a   кН. (6.25)
127 L
35L
L  127
35 
Величина дополнительной поперечной силы инерции Ру в некоторых
случаях может быть весьма значительной и иногда даже превосходить величину центробежной силы. Вследствие этого при анализе происшествия следует выяснить, как водитель действовал рулем при входе в поворот дороги.
Если влияние дополнительной силы инерции Ру не учитывать, то результат
расчета может показать, что сама по себе она не могла вызвать заноса, т.е.
при данной скорости можно было двигаться по повороту дороги. Если же
при допустимой скорости, определенной по формуле (6.9) или (6.23), занос
все же произошел, то необходимо получить сведения о действиях водителя
при входе в поворот и следования по нему. Следует уточнить, в каком месте
дороги, водитель начал поворачивать рулевое колесо и на сколько, примерно, градусов, какое время для этого потребовалось. Зная передаточное число
рулевого механизма, можно определить угловую скорость поворота передних колес и по формуле (6.24) рассчитать величину дополнительной поперечной силы инерции.
Сила Ру действует только во время поворота передних колес и, как следует из формулы (6.24), возрастает с увеличением угловой скорости их поворота и скорости автомобиля. Из рисунка 6.8 следует, что наиболее опасным участком является вход автомобиля в поворот дороги, где угловая скорость ω положительная и сила Ру, складываясь с силой Ру, увеличивает опасность заноса или опрокидывания. При выходе из поворота дороги угловая
скорость ω отрицательная, благодаря чему действие Ру уменьшается, и автомобиль может двигаться с большей скоростью без потери устойчивости.
89
Рисунок 6.8 Взаимодействие поперечных сил, приложенных к центру масс
автомобиля, при прохождении поворота дороги.
На дорогах встречаются участки, где горизонтальная кривая выполнена
с переменным радиусом, и водитель, двигаясь по такому участку, вынужден
все время поворачивать рулевое колесо, чтобы «вписаться» в кривую. При
этом при повороте передних колес все время будет действовать и дополнительная сила инерции.
При неравномерном движении автомобиля по повороту, например при
движении с ускорением, возникает еще одна дополнительная поперечная
сила инерции:
Py' 
Gbja
кН,
L
(6.26)
и полная суммарная поперечная сила в этих случаях составляет:
Py.об  Py  Py'  Py'' кН.
(6.27)
Таким образом, наибольшая вероятность потери поперечной устойчивости возникает при входе автомобиля в поворот дороги, когда одновременно с поворотом рулевого колеса происходит разгон автомобиля.
Занос может наступить и тогда, когда автомобиль движется прямолинейно, но при этом водитель резко, рывком, с большой угловой скоростью
поворачивает рулевое колесо. В этих случаях в начальный момент поворота
рулевого колеса центробежная сила, отсутствует, а в процессе поворота действует сила Ру. Если она превысит силу сцепления, то может произойти занос:
G ' 
GbVa
.
35 L
Предельная скорость, при которой он может наступить, составляет
Vзан 
35L '
, м/с
b
(6.28)
а угловая скорость поворота передних колес при движении автомобиля с
определенной скоростью
пр 
126 L
рад/с.
bVa
90
(6.29)
Величина угловой скорости поворота передних колес зависит от типа
автомобиля, конструкции рулевого управления и переднего моста, скорости
движения, физических возможностей и психофизиологического состояния
водителя. Величина максимального поворота передних колес также не выбирается водителем произвольно. Она зависит от следующих факторов:
психофизиологических особенностей организма водителя и уровня его
физического развития. Выполняя маневр в критических ситуациях, водитель
инстинктивно соизмеряет скорость поворота рулевого колеса со скоростью
движения автомобиля: чем выше скорость автомобиля, тем меньше угловая
скорость ω;
состояния проезжей части: чем меньше коэффициент сцепления, тем
больше опасность заноса. На скользких дорогах следует медленнее поворачивать рулевое колесо;
конструкции переднего моста и рулевого управления, Наибольший угол
поворота переднего колеса (внутреннего по отношению к центру поворота) у
большинства автомобилей не превышает 33—36°.
ВНИИСЭ предлагает следующие формулы для определения угловой
скорости поворота передних колес в зависимости от скорости движения и
психофизиологических особенностей водителя:
для сухого асфальтобетона:
  0,32  0,69 10 3Va ;
для мокрого асфальтобетона:
  0,27  0,75 10 3Va ;
(6.30)
для гололеда:
  0,17  0,56 10 3Va ,
где Vа — скорость, м/с.
Усилители рулевого управления, которые устанавливаются на многих
моделях автомобилей, облегчают работу водителей и позволяют достичь
больших значений угловой скорости (приближающихся к максимальным).
На поворотах дорог, на автомобиль иногда может действовать боковой
ветер. Поперечная сила от давления ветра, зависящая от его скорости, иногда достигает величины, которая оказывает влияние на возможность заноса.
Если известна сила давления бокового ветра, то приближенно предельная
скорость автомобиля, при которой может начаться занос, определяется по
формуле:
Vзан  0,28
   tg  PF / G cos   cos 
1   tg
м/с,
(6.31)
где P — удельное давление ветра, кгс/м2;
F — площадь боковой поверхности автомобиля, м2;
γ — угол между направлением движения автомобиля и направлением
ветра, град.
Формула (6.31) не учитывает влияния бокового увода автомобиля
вследствие деформации шин и поэтому дает повышенное значение Vзан. В
91
приведенных выше формулах сделано допущение, что при начале заноса
передняя и задняя оси автомобиля находятся в одинаковых условиях, т.е. что
боковое скольжение начинается одновременно у обеих осей. В действительности же задняя ведущая ось более подвержена заносу, так как через ее колеса передается крутящий момент, что снижает силу сцепления в поперечном направлении. Практически занос автомобиля обычно начинается со
скольжения его задней оси.
Во время поворота автомобиля его внутренние и внешние колеса при
действии на них поперечной силы находятся в различных условиях. Первым
начинает проскальзывать (пробуксовывать) внутреннее колесо (или сдвоенные колеса) задней оси, так как на него действует меньшая вертикальная
сила, чем на наружное. Ведущие колеса автомобиля нагружены также силой
тяги, К началу буксования внутреннего ведущего заднего колеса большая
поперечная сила воспринимается одним или сдвоенным наружным задним
колесом. Если сила сцепления в поперечном направлении оказывается
меньшей, чем результирующая сила тяги и поперечной силы, то начинается
занос ведущей оси. При этом состояние дорожной поверхности, характеризуемое коэффициентом сопротивления качению, оказывает влияние на величину критической скорости. Чем выше коэффициент сопротивления качению, тем раньше может наступить буксование и, следовательно, занос задней оси и всего автомобиля. Таким образом, при определении критической
скорости движения следует учитывать также то, что началу заноса может
предшествовать предварительная пробуксовка заднего внутреннего ведущего колеса.
Критическая скорость автомобиля, движущегося, с постоянной скоростью по повороту дороги постоянного радиуса без поперечного уклона, при
которой может возникнуть занос задней ведущей оси с предварительным
пробуксовыванием колес ее внутренней стороны, определяется по формуле:
Vзан 


RgBG a f     f L   f   hg 
м/с, (6.32)
RgBKF L   f   hg  2hg G  f   a


где G — вес автомобиля с грузом, кг;
L — база;
В — колея автомобиля, м;
a —расстояние по горизонтали от центра масс до оси передних колес;
R — радиус поворота дороги;
φ' — коэффициент сцепления в поперечном направлении;
f — коэффициент сопротивления качению;
g— ускорение свободного падения, м/с2.
Так как на автомобиль всегда действуют переменные по величине поперечные силы, при пробуксовке, приводящей обычно к потере сцепления в
поперечном направлении, в большинстве случаев возможно возникновение
заноса задней ведущей оси автомобиля. Поскольку условием возникновения
заноса является неравенство Рк ≥ Рφ, где Рк — продольная сила тяги на ведущих колесах, кгс, а Рφ — сила тяги по сцеплению на ведущих колесах, кгс,
92
при вертикальной реакции на ведущих колесах ZK и коэффициенте сцепления φ сила тяги по сцеплению Рφ = φZK. Сила тяги на ведущих колесах автомобиля в общем случае составляет:
Pk  G  f cos   sin    0,28
KF Va  V B 
2
13 
G
j a кН, (6.33)
g
где G – вес автомобиля, кг;
Va – скорость автомобиля, м/с;
Vb — скорость ветра, м/с (знаки « + » при встречном, «—» — при попутном ветре);
δ — коэффициент вращающихся масс автомобиля;
jа — ускорение автомобиля, м/с2;
К — коэффициент обтекаемости;
F — площадь лобового сечения автомобиля, м2;
α — угол продольного уклона дороги, град;
f — коэффициент сопротивления качению.
При заданных дорожных условиях и полном весе автомобиля в этой
формуле остается неизвестным ускорение, с которым осуществлялось движение автомобиля. При равномерном движении, когда jа = 0, при расчете
может получиться, что Рk<Рφ. Однако из этого еще не следует, что при заданных дорожных условиях занос был невозможен. Для полного анализа при
заданной скорости движения Vа км/ч необходимо рассчитать максимально
возможную силу тяги по двигателю на ведущих колесах:
Pk max 
270 N ДТ
кН,
0 ? 28Va
(6.34)
где NД — мощность двигателя, л.с, при полном открытии дроссельной заслонки (максимальной подаче топлива) а работе на режиме, соответствующем включенной передаче iK и скорости движения.
Величину NД определяют либо по специальным номограммам, либо по
скоростной характеристике двигателя. Если и в этом случае обеспечивается
неравенство Рkmax<Рφ возможен вывод, что в заданных дорожных условиях
пробуксовка ведущих колес как одна из причин возникновения заноса невозможна.
Заметим, что разность Рkmax—Рk может использоваться на разгон автомобиля с ускорением jа. При неравенстве Рkmax≥Рk можно сделать вывод, что
причиной возникшего заноса в данных дорожных условиях может быть максимальное нажатие на педаль газа.
Такой расчет применим тогда, когда известно, что силы сцепления,
действующие под правыми и левыми колесами автомобиля, одинаковы.
Если под колесами правой и левой сторон автомобиля будут действовать различные по величине силы сцепления, то превышение одной по.
сравнению с другой (∆Рφ= Рφ1—Рφ2) при торможении будет вызывать стремление к развороту автомобиля и сделает его неустойчивым.
Следует также учитывать, что ведущие мосты автомобиля снабжены
дифференциальными механизмами. У автомобилей обычной конструкции
93
шестереночные механизмы дифференциалов не имеют повышенного трения.
Поэтому, если силы сцепления правых и левых колес не одинаковы, то под
воздействием дифференциала начинает пробуксовывать то ведущее колесо,
которое имеет наименьшее сцепление с дорогой. На этом колесе может быть
реализована малая сила тяги, а следовательно, к колесу будет приложен малый крутящий момент. Так как моменты на полуосях дифференциала равны
между собой и вдвое меньше момента, приложенного к коробке дифференциала (его водилу), к небуксующему колесу будет приложен точно такой же
момент, как и к буксующему. Поэтому на другом ведущем колесе будет реализована такая же сила тяги, как и у пробуксовывающего колеса, т.е. ее величина практически будет равна наименьшей силе сцепления, которая развивается между пробуксовывающим колесом и дорогой.
Особенно опасна разница в коэффициентах сцепления при торможении,
когда продольные силы и поворачивающий момент достигают значительных
величии.
Величина поворачивающего момента (при полном использовании сцепления) составляет;
М ПОВ 
G
 П   Л B ,
4
(6.35)
где φП и φл — коэффициенты сцепления у правых и левых колес;
G — вес автомобиля, кг;
В — колея, м.
Угловое ускорение автомобиля под воздействием МПОВ равно:

М ПОВ G
 П   Л B ,

I
4I
(6.36)
где I – момент инерции автомобиля относительно оси, проходящей через его
центр масс, Н·м/с2, а угол поворота автомобиля
  t 2 2 .
(6.37)
Максимальное значение угла γ наблюдается в том случае, когда граница
между участками дорог с различными значениями коэффициента сцепления
проходит через центр масс автомобиля.
В. Н. Янин приводит следующие значения максимального угла поворота γ:
для грузового автомобиля и автобуса:
 max  arctg
B
;
2b
для легкового
 max  arctg
B
.
L
(6.38)
При большой разнице в коэффициентах сцепления время поворота становится незначительным, нередко менее времени реакции водителя, что может отразиться на принятии им нужных мер.
94
Контрольные вопросы
1. Методы испытаний и оценка устойчивости управления автомобиля.
2. В чем заключается продольная устойчивость транспортного средства?
3. Что является оценочным критерием продольной устойчивости
транспортного средства
4. Какие факторы влияют на критический угол подъема автомобиля?
5. Какими показателями характеризуется устойчивость автомобиля.
6. Факторы, снижающие устойчивость движущегося по дороге автомобиля.
7. Причины потери поперечной устойчивости автомобиля.
8. Факторы, влияющие на критическую скорость автомобиля на повороте.
9. Методы оценки показателей устойчивости управления ТС в штатных
режимах движения.
10. Условия, при которых возникает занос автомобиля.
11. Критическая скорость автомобиля, движущегося, с постоянной скоростью.
12. На каких дорогах получают значения показателей устойчивости
управления ТС в эксплуатационных режимах движения.
13. Для каких целей проводят испытания «переставка».
95
7. Управляемость автомобиля и безопасность
движения
7.1 Влияние бокового увода на устойчивость
автомобиля
Рассмотренные выше способы анализа потери устойчивости в поперечном направлении не учитывали того, что шины автомобиля могут прогибаться в боковом направлении (рисунок 7.1). При воздействии на шину поперечной силы она изгибается, что сказывается на изменении направления
движения. Колесо, не изменяя плоскости качения, будет перемещаться в
направлении АВ1 (рисунок 7.2) под некоторым углом δ к плоскости своего
вращения. Под влиянием поперечной силы Ру средняя плоскость обода О —
О (рисунок 7.1) немного сместится в сторону от средней линии отпечатка
шины на дороге (линия а — а). Отпечаток шины, поэтому, также сместится в
сторону; его средняя линия не будет совпадать со средней плоскостью обода
колеса. Так как колесо продолжает катиться, к передней точке отпечатка
шины подходят все новые ее участки. Однако эти участки будут смещены в
сторону на величину бокового искривления шины.
Рисунок 7.1 Искривление сечения шины под действием поперечной силы:
а – а – средняя линия отпечатка шины на дороге; b – величина искажения
шины; О – О – середина сечения неискажённой шины.
В результате движения автомобиля вперед и бокового искривления шины ось отпечатка устанавливается под некоторым углом к плоскости колеса.
Фактически колесо движется под углом к первоначальному направлению
движения (рисунок 7.2). Так как колеса на каждой оси связаны друг с другом, го практически они имеют одинаковый угол увода их оси. Боковой увод
колеса оценивается либо величиной угла δ, который принято называть углом
бокового увода, либо коэффициентом сопротивления боковому уводу Ку,
представляющим собой производную поперечной силы Ру по углу увода:
96
Ку 
dPy
d
.
(7.1)
Коэффициент Ку характеризует склонность шины к уводу и зависит от
ее конструкции (высоты и ширины профиля, угла нитей корда, слойности),
ширины обода, давления воздуха в шине и нагрузки на колесо GK.
При качении колеса с уводом шина испытывает сложную деформацию,
площадь контакта ее с дорогой приобретает бобовидную форму. В месте
максимальной деформации элемента протектора его напряженность достигает силы сцепления, начинается проскальзывание элемента в контакте с
дорогой и уменьшается его боковая деформация. Как установлено опытным
путем, при небольшой поперечной силе, а следовательно, и при небольших
углах увода, изменение боковой деформации шипы в контакте происходит
по линейному закону.
Рисунок 7.2 Боковой увод колеса при его качении:
АВ – направление движения без увода; АВ1 – то же, с уводом; Ру – поперечная сила, действующая на автомобиль; δ – угол увода.
Для каждой шины существуют определенная наибольшая поперечная
сила и наибольший угол бокового увода, при котором еще не происходит
проскальзывания протектора в боковом направлении.
Эпюра распределения касательных напряжений вдоль контакта показана на рисунке 7.3.Результирующая реакция дороги Р’у, оставаясь равной и
направленной противоположно поперечной силе Ру, уже не проходит через
центр контакта О, а снесена относительно него на некоторую величину b.
Она создаст момент относительно центра контакта, стремящийся повернуть
колесо в линию с направлением движения. Стабилизирующий момент МСТ
способствует сохранению нейтрального положения управляемых колес при
движении автомобиля. Следовательно, при движения колеса с уводом со
стороны дороги к нему приложены реакция боковой силы и момент, стремящийся повернуть его около вертикальной оси.
97
Рисунок 7.3 Схема действия сил в контакте шины с дорогой и образование
стабилизирующего момента:
а — действие сил при небольшой величине поперечной силы; б — схема
действия стабилизирующего момента.
Рисунок 7.4 Зависимость поперечной силы от угла увода для шин, имеющих
различную нагрузку Gk и внутреннее давление Рω:
Наибольшие углы увода, при которых еще не наблюдается бокового
проскальзывания элементов протектора, у шин легковых автомобилей равны
3—5°,а грузовых — 4—5о. В этих пределах угол увода прямо пропорционален поперечной силе. При больших углах увода линейная зависимость
нарушается.
Зависимость между поперечной силой Ру и углом увода для ряда шин,
полученная опытным путем, приведена на рисунке 7.4. Когда поперечная
сила Ру сравнивается по величине с силой сцепления Pφ=φZ’, начинается
полное скольжение шины.
Наибольшее влияние на коэффициенты сопротивления боковому уводу
современных шин оказывает изменение радиальной нагрузки на колесо. Так
как деформация шины при уводе в радиальном и поперечном направлениях
увеличивается, внутреннее трение в ней возрастает. При увеличении увода
частицы протектора интенсивно проскакивают по дороге. В результате сопротивление качению резко возрастает. В таблице 7.1 приведены средние
значения коэффициентов сопротивления боковому уводу для ряда шин.
98
Таблица 7.1
Размеры
шин
5,20—13
155—13
5,60—15
5,60—15
155—15
6,45—13
6,45—13
65—13
6,45—13
6,00—13
6,40—13
6,70—15
175—15
6,70—15
185—15
7,35—14
185—14
200—20
7,50—20
220—508
220—508
220—508
200—508Р
7,50—20РС
8,25—20
240—508
240—508Р
240—508РС
12,00—20
320—508
300—508Р
260—508Р
260—20
260—508
Коэффициент сопротивления уводу шины при
номинальной нагрузке и
рабочем давлении возМодели шин
духа
Отнесенный к
Н/град величине радиальной нагрузки
М-61
40,0
8,34
И-151
48,6
8,90
М-57А
38,2
6,63
М-69А
44,0
7,64
М-122
50,6
8,83
М-119АР-6 50,5
7,82
М-119А
57,2
8,85
М-130
55,3
8,58
М-130А
58,3
9,04
М-107
39,8
7,06
М-100
40,6
7,05
И-194
53,1
6,20
Л-260
52,5
6,10
И-А42
55,1
6,30
Л-288
72,0
8,60
И-146
58,2
7,67
И-Л156
74,0
9,75
И-238А
81
5,82
Я-44
71
5,08
МИ-126Б
66
4,75
МИ-126А
88
4,94
И М-140
86
6,18
И-32
77
5,56
Я-212Д
52
3,76
ИК-6
109
6,90
МИ-20
97
6,15
И-34
85
5,38
Я-271
35
2,21
М-93
203
2,77
ИЯВ-12
238
5,46
И-А68
387
8,87
ИН-99
173
7,13
И-202
183
7,56
М-103Б
160
6,60
99
Суммарный коэффициент сопротивления уводу передней оси автомобиля
при повороте с 50процентным перераспределением
нагрузки, Н/рад
61,2
86,1
65,2
77,5
82,5
79,7
98,7
63,0
93,5
47,0
63,0
100,0
90,4
96,7
117,2
103,5
129,1
133
140
120
134
144
143
93
204
185
167
68
335
393
688
348
341
294
Из уравнения (7.1) следует, что угол увода
Ру

Ку
рад,
(7.2)
или

Ру
К у  57,3
град.
(7.3)
Обозначив произведение Ку·57,3=К’у , получим:

Ру
К 'у
град.
(7.4)
Пользуясь данными о величине коэффициента сопротивления уводу Ку,
можно определить, при каком угле увода возможен занос автомобиля. Очевидно, что начало заноса возможно при равенстве сил сцепления в поперечном направлении Рφ и поперечной силы Ру.
Так как колесо под влиянием поперечной силы ввиду увода всегда будет изменять направление движения автомобиля, прогрессивно нарастающий увод представляет опасность. Современные автомобильные дороги
строятся с незначительными поперечными уклонами — не более 30—40‰,
или 2—2,5°.
Рассмотрим пример. При движении полностью загруженного автомобиля ГАЗ-24 по дороге с поперечным уклоном 2° на него будет действовать
поперечная сила
Ру  gG sin 2o  9,811825  0,0349  600 Н/град.
Она вызовет увод каждого из колес на угол (при Ку =271 Н/град):

Ру
Ку 4

600
 0,26o
571  4
или δ≈17', т.е. автомобиль ГАЗ-24, движущийся со скоростью 16,7 м/с на
участке дороги с поперечным уклоном 2°, через 10 с движения сместится в
сторону (по направлению к обочине) на расстояние
a
Va
60
t  tg 
10  0,0052  0,9 м.
3,6
3,6
Особенно заметно влияние увода шин при прохождении поворотов дорог. Так, если автомобиль ГАЗ-24 будет двигаться по повороту дороги радиусом 200 м со скоростью 16,6 м/с, то центробежная сила, равная
РЦ 
gGVa2
9,81 1825  602

 2520 кгс,
gR  3,62 9,81 200  3,62
вызовет увод каждого колеса (при Ку=571 кгс/град)

2520
 1,1о или   1о 06
571  4
100
и через 5 с движения по повороту боковое смещение под действием увода
составит:
a
Va
60
t  tg 
5  0,0192  1,6 м.
3,6
3,6
На автомобиль также воздействуют аэродинамические силы. Если он
движется со скоростью Va и подвергается действию ветра, дующего под углом β к продольной оси автомобиля со скоростью VB, то вектор равнодействующей скорости Vp воздушного потока будет направлен под углом к продольной оси автомобиля, причем
Vp  Va2  Vb2  2VaVb cos  ,
(7.5)
и
  arcsin
Va
sin  .
Vp
(7.6)
Рисунок 7.5 Схема воздействия ветра на движущийся автомобиль.
Поперечную суммарную силу, возникающую от натекания воздушного
потока, можно рассчитать по формуле:
K F V sin  
,Н
Ру    B 2
13  3,6
2
(7.7)
где VB — скорость ветра, м/с;
β — угол наклона вектора скорости ветра к продольной оси автомобиля;
Кδ — коэффициент боковой обтекаемости;
Fδ — площадь продольного сечения автомобиля, м2.
Для практических расчетов эту площадь можно определить по формулам:
для автомобилей Fδ≈HL;
для автобусов Fδ≈(H-k)D.
Здесь H — габаритная высота, м;
L — база автомобиля, м;
D— габаритная длина автобуса, м;
k — дорожный просвет, м.
101
Точное значение коэффициента Кδ для данного автомобиля может быть
определено опытным путем — продувкой подобной модели в аэродинамической трубе при установке ее под углом 90° к направлению потока воздуха.
Для практических расчетов можно принять:
для легковых автомобилей Кδ = 0,025—0,04; для грузовых 0,07—0,085 и
для автобусов 0,03—0,05.
Воздействующая на автомобиль сила Ру вызывает увод колес. Иногда
достаточно поворота рулевого колеса, бокового толчка, порыва ветра, чтобы
автомобиль, движущийся прямолинейно, начал поворачиваться со всевозрастающей крутизной. На скользких дорогах боковой увод практически не
наблюдается, так как на них происходит проскальзывание элементов шипы в
плоскости контакта с дорогой.
Аэродинамические силы могут вызвать также потерю поперечной
устойчивости автомобиля, когда их суммарная величина превысит силу
сцепления. Так как аэродинамическая сила действует в плоскости дороги,
она создает также и опрокидывающий момент.
При расчетах, связанных с действием суммарной аэродинамической силы, определяют точку ее приложения, называемую метацентром. Расстояние по горизонтали от метацентра до центра масс является плечом аэродинамического момента, стремящегося повернуть автомобиль. Полученные Е.
В. Михайловским опытные данные о расположении метацентра у некоторых
автомобилей приведены в таблице 7.2.
Гидроскольжение (аквапланирование). Во время сильного дождя или
после него, когда на дороге создается водяная пленка, у легковых автомобилей, движущихся с высокой скоростью, возможны потеря управления и значительное уменьшение эффективности торможения. Это явление называют
аквапланированием, или гидроскольжением.
Величина сил сцепления и трения элементов шины с дорогой зависит от
многих факторов, в том числе и от скорости движения и увлажненности
опорной поверхности. При их увеличении силы трения и сцепления с дорогой уменьшаются, так как затрудняется удаление влаги из зоны контакта, а
силы, необходимые для преодоления инерции и вязкости воды, возрастают.
Расположение метацентра у автомобилей, имеющих различную форму
кузова
Таблица 7.2
Марки автомобилей
ПАЗ-655Т
УАЗ-469
НАЗ-665
УАЗ-69
ПАЗ-652
ГАЗ-22
ГАЗ-24-02
Расстояние от
метацентра до
задней оси, в %
от длины базы
48
49
52,7
59,2
62,2
71,6
71,7
Марки автомобилей
УАЗ-450
ГАЗ-24-2
ГАЗ-24-3
ГАЗ-21
ГАЗ-13
ГАЗ-24-4
102
Расстояние or
метацентра до
задней оси, в %
от длины базы
72
74,5
74,6
87
91
94
Примечание. У кузовов типа «фургон» метацентр всегда находится в
пределах базы; у легковых автомобилей с универсальным кузовом — на расстоянии, составляющем около 28 % базы, от передней оси.
При определенной толщине водяной пленки, скапливающейся перед
шиной, и высокой скорости движения из-за действия гидродинамических
сил в местах контакта шина всплывает на пленке жидкости. При этом силы
сцепления определяются только трением в жидкостном слое, и поэтому колесо не способно воспринимать или передавать сколько-нибудь значительные внешние силы.
При движении, предшествующем возникновению аквапланирования, в
местах контакта шины с дорогой можно различить три характерных участка
(рисунок 7.6). Участок А (рисунок 7.6) в передней части контакта имеет не
разрушенный водяной слой — водяной клин. Вода не успевает отводиться в
канавки протектора и в стороны. Коэффициент сцепления близок к нулю.
Участок В — переходная зона, следующая за участком А, В этой зоне контакта водяной слой является частично разорванным, коэффициент сцепления
занимает промежуточное значение между его величинами, соответствующими жидкостному и сухому трению. На участке С в задней части контакта
вода отсутствует. Трение здесь сухое и именно в этой области контакта реализуются силы, передаваемые от колеса к дороге.
Рисунок 7.6 Взаимодействие протектора шины с мокрой дорогой;
а — аквапланирование отсутствует; б—при аквапланировании.
При увеличении скорости движения водяной клин все больше распространяется от передней части контакта к задней, протяженность участков А и
В увеличивается, а участка С сокращается. При критической скорости, соответствующей началу аквапланирования, водяной слои распространяется на
всю зону контакта (рисунок 7.6, б).
Эффективное удаление воды из зоны контакта обеспечивается, в
первую очередь, рисунком протектора. Широкие и прямые канавки облегчают удаление воды из водяного клина непосредственно перед зоной контакта. Узкие ребра или элементы протектора уменьшают путь перемещения
воды, поэтому снижается время выжимания ее из зоны контакта.
При износе протектора снижается его способность к удалению воды из
зоны контакта. На рисунке 7.7 показано влияние износа шин на величину
коэффициента сцепления при движении по дороге, покрытой слоем воды 2,5
мм. При анализе происшествий на мокрой дороге фиксация глубины рисунка
протектора в протоколе осмотра автомобиля позволяет более обоснованно
судить о причине случившегося. Имеет значение также величина давления
воздуха в шине. При низком давлении возможность появления аквапланиро103
вания возрастает, так как давление шины на пленку снижается, а вода не так
быстро выдавливается в стороны.
Рисунок 7.7 Зависимость коэффициента сцепления от скорости при различной степени износа рисунка протектора при движении на дороге, покрытой
слоем воды 2,5 мм:
1—6 — глубина рисунка протектора соответственно равна: 8, 6, 4, 2, 1, 0 мм.
При увеличении скорости движения время отвода воды из зоны контакта сокращается, вследствие чего снижается критическая скорость аквапланирования.
На шероховатой поверхности проезжей части аквапланирование может
возникнуть при более значительной толщине водяной пленки, чем на гладкой дороге. Каменные выступы образуют сеть каналов, по которым вода
удаляется из зоны контакта, а давление на них в этой зоне больше, поэтому
вода выдавливается быстрее. При анализе происшествий в таких случаях
следует учитывать и состояние дорожного покрытия. Косвенные указания об
этом может дать справка дорожных организаций о том, когда производилась
укладка покрытия или его ремонт.
При аквапланировании «всплывают» передние колеса, задние продолжают двигаться по мокрой поверхности дороги, так как передние колеса,
частично разрушают пленку воды. То, что при аквапланировании передние
колеса не касаются поверхности дороги, а скользят по пленке, может привести к потере управления и снижению эффективности торможения почти
вдвое, так как при этом тормозят только задние колеса.
Наблюдения показали, что при наличии на дороге водяной пленки толщиной от 5 до 7,5 мм аквапланирование легковых автомобилей может возникнуть при скоростях движения 60—90 км/ч.
Контрольные вопросы
1. Какими требованиями достигаются необходимые качества управляемости автомобиля.
2. Назвать критерии оценки управляемости транспортного средства.
3. От чего зависит коэффициент сопротивления боковому уводу?
4. Как происходит образование стабилизирующего момента?
5. Что оказывает влияние на изменение коэффициента сопротивления
боковому уводу шин?
104
ПРИЛОЖЕНИЕ
Таблица П.1.1 Величина уклона дороги, выраженная в различных единицах измерения, и тригонометрические функции углов
Градусы
Промилле, Проценты,
Радианы
угловые
sinα
tgα
‰
%
πα/180
α
10
1,0
0030'
0,0087
0,0087
0,0087
17,5
1,75
10
0,0175
0,0175
0,0175
20
2,0
1010'
0,0208
0,0208
0,0207
25
2,5
1030'
0,0262
0,0262
0,0262
30
3,0
1040'
0,2970
0,0296
0,0290
35
3,5
20
0,0349
0,0349
0,0349
40
4,0
2020'
0,0410
0,0410
0,0410
45
4,5
2030'
0,0436
0,0436
0,0437
52,5
5,25
30
0,0524
0,0523
0,0525
60
6,0
3030'
0,0611
0,0610
0,0612
70
7,0
40
0,0698
0,0698
0,0699
80
8,0
4030'
0,0785
0,0785
0,0787
87,5
8,75
50
0,0873
0,0872
0,0875
90
9,0
5020'
0,0931
0,0932
0,0931
95
9,5
5030'
0,0960
0,0958
0,0963
100
10,0
60
0,1047
0,1045
0,1051
115
11,5
6030'
0,1134
0,1132
0,1139
120
12,0
70
0,1222
0,1190
0,1228
130
13,0
7030'
0,1309
0,1305
0,1317
140
14,0
80
0,1396
0,1392
0,1405
150
15,0
8030'
0,1484
0,1478
0,1495
160
16,0
90
0,157 1
0,1564
0,1584
167,5
16,75
9030'
0,1658
0,1650
0,1673
175
17,5
100
0,1745
0,173 6
0,1763
270
27,0
150
0,261 8
0,2588
0,2679
365
36,5
200
0,349 1
0,3420
0,3640
105
Таблица П.1.2 Значения коэффициентов сопротивления качению
Тип дороги
f
Цементобетонное и асфальтобетонное покрытия:
в отличном состоянии
0,012—0,018
в удовлетворительном состоя0,018—0,020
нии
Щебеночное или гравийное шоссе,
обработанное вяжущими органи0,02—0,025
ческими материалами
То же, без обработки
0,03—0,04
Брусчатка
0,02—0,025
Булыжная мостовая:
в хорошем состоянии
0,023—0,3
с выбоинами
0,035—0,05
Хорошие нескользкие грунтовые и
гравийные дороги с незначитель0,03
ной колейностью, сухие
Плохие нескользкие грунтовые и
0,06
гравийные дороги с колейностью
Грунтовые после дождя
0,05—0,15
Грунтовые размокшие дороги с
глубоко прорезаемой колеей и в
0,1—0,25
период распутицы
Суглинистая или глинистая целина: сухая
0,04—0,06
в пластическом состоянии
0,10—0,20
в текучем состоянии
0,20—0,30
Песок влажный
0,08—0,015
Песок сыпучий (сухой)
0,15—0,30
Снежные укатанные дороги рас0,03—0,05
чищенные
Снежные дороги нерасчищенные
До 0,10
Лёд, или обледенелая дорога
0,018—0,03
106
Таблица П.1.3 Лобовая площадь, коэффициент обтекаемости
Лобовая
Габаритные разКоэффициент
Марки автомобиплощадь F,
меры: ширина ×
обтекаемости,
лей
м2 (расчетвысота, м
кгс∙с2/м4
ная)
Легковые
ЗАЗ-965
1,4X1,45
1,62
0,038
ЗАЗ-968 (все моде1,57X1,40
1,76
0,038
ли)
ЛУАЗ-969А
1,64X1,76
2,31
0,037
ВАЗ Жигули -2101,
1,61X1,44
1,86
0,032
-2103, -2105,-2106
ВАЗ-2121
1,68X1,44
1,93
0,032
Москвич-408, -412,
1,55X1,44
1,78
0,037
-2138, -2140
Москвич-412,
1,52X1,52
1,85
0,037
2136, -2137
Москвич-2733,
1,55X1,52
1,89
0,037
2734
ИЖ-2715
1,60X1,76
2,25
6,037
ИЖ-27151
1,60X1,47
1,88
0,037
ГАЗ-21 Волга
1,80X1,62
2,33
0,039
ГАЗ-24 Волга
1,80X1,49
2,14
0,039
ГАЗ-3102 Волга
1,82X1,49
2,17
0,038
ГАЗ-69
1,75X2,03
2,84
0,038
ГАЗ (УАЗ)-69А
1,75X1,92
2,69
0,038
УАЗ-469
1,8X2,05
2,95
0,039
УАЗ-496Б
1,79X2,02
2,89
0,039
ЗИЛ-111
2,04X1,64
2,67
0,036
ЗИЛ-114
2,07X1,54
2,55
0,036
ЗИЛ-117
2,07X1,52
2,52
0,036
ГАЗ-13 Чайка
2,02X1,62
2,62
0,042
Автобусы
УАЗ-452В
1,94X2,09
3,64
0,045
РАФ-977
1,97X2,26
4,0
0,045
РАФ-2203
2,03X1,89
3,45
0,045
КаВЗ-685
2,04X3,04
5,59
0,042
КаВЗ-3100
2,5X3,03
6,80
0,042
ПАЗ-652Б
2,4Х2,8
6,04
0,031
ПАЗ-672
2,44X2,87
6,30
0,033
ЛАЗ-697, -699, -695
2,50X2,90
6,53
0,047
ЛАЗЦ202
2,50X2,925
6,58
0,046
ЛАЗ-697Е, -698,
2,50X3,05
6,86
0,047
107
Продолжение таблицы П.1.3
ЛАЗ-699Н Турист
ЛиАЗ-677
Икарус-55, -255
Икарус-180, -250
Икарус-280
Икарус-556, -66, 210
ПАЗ-3201
УАЗ-452, -451М
ЕрАЗ-762
ГЗСА-891
ГЗСА-950
ГЗСА-3702, -3706
ГЗСА-3704, -3714
ГЗСА-893А
ГЗСА-3713, -3719
Жук
Ныса
УАЗ-452
УАЗ-452Д
ГАЗ-66
ГАЗ-66 без тента
ГАЗ-51
ГАЗ-52
ГАЗ-53А
ЗИЛ-164
ЗИЛ-157К
ЗИЛ-130
ЗИЛ-131
ЗИЛ-133
Урал-375-
2,50X2,95
2;50ХЗ,0
2,55X2,98
2,50X3,30
2,50X3,16
6,63
6,75
6,83
7,40
7,11
0,047
0,047
0,048
0,048
0,048
2,50X3,04
6,84
0,048
2,39x3,0
6,45
Автомобильные фургоны
1,94X2,08
3,65
1,7X2,06
3,31
2.50X3,12
7,00
250X3,29
7,40
2,50X3,30
7,42
2,20X2,75
5,44
2,50X3,46
7,70
2,25X2,91
5,80
1,81X2,18
3,57
2,12X2,13
4,06
1,94X2,09
3,65
Грузовые
2,04X2,07
3.38
2,32x2,52
4,68
2,32x2,44
4,53
2,12X2,13
3,61
2,28X2,15
3,92
2,38x2,22
4,22
2,47X2,18
4,30
2,31X2,92
5,40
(по тенту)
2,50X2,40
4,80
2,50x2,98
5,96
(по тенту)
2,50X2,40
4,80
2,67X2,98
7,16
(по тенту)
0,045
0,05
0,05
0,05
0,05
0,05
0,05
0,05
0,05
0,052
0,052
0,05
0,06
0,065
0,06
0,06
0,06
0,06
0.065
0,065
0,079
0,065
0,07
0,07
Урал-375Н, -377, 377Н
2,50X2,62
5,24
0,065
КамАЗ-5320
2,50X3,37
(по тенту)
6,74
0,06
КамАЗ-5320 (без
тента)
2,50X2,96
5,92
0,07
108
Продолжение таблицы П.1.3
КамАЗ-4310
КамАЗ-5410
МАЗ-500А
МАЗ-516Б
МАЗ-514
МАЗ-5335, -5549, 5430, -504В, -5336
КрАЗ-255Б
КрАЗ-250
КрАЗ-257
2,50X2,90
2,48X2,83
2,50X2,65
2,50X3,69
2,50X3,80
(по тенту)
5,80
5,61
5,30
7,38
0,07
0,07
0,07
0,07
7,60
0,07
2,50X2,70
5,4
0,07
2,75X3,18
2,50X2,695
2,65X2,67
7,00
5,39
5,66
0,07
0,07
0,07
Таблица П.1.4 Параметры аэродинамического сопротивления движению автомобиля
Лобовая
Коэффициент
Типы автомобилей
площадь F, обтекаемости К,
м2
Кгс с2/м4
Легковые
1,6—2,6
0,030—0,034
Автобусы
3,5—7,0
0,042—0,050
Грузовые с кузовом бортовая
платформа:
одиночные автопоезда
3,0—5,3
0,055—0,060
двухзвенные
4,0—5,3
0,060—0,075
Грузовые с кузовом фургон:
одиночные автопоезда
двухзвенные междугородные
3,5—8,0
7,0—8,0
0,038—0,045
0,058—0,060
Таблица П 1.5 Замедление автотранспортных средств
время нарастания замедления
Тип автотранспортного
средства
Одиночные
автопоезда
и
Одиночные
Автопоезда с
тягачами категорий N1 – N3
jYCT , м/с 2 , и
t 3 при торможении (по данным ВНИИСЭ)
4,9
4,9
4,9
4,9
4,8
4,9
С нагрузкой 50%
при φ
Более
0,6
0,5
0,6
5,6
5,6
4,9
5,0
5,0
4,9
5,7
4,7
4,7
4,7
4,7
4,7
4,8
4,8
4,8
5,0
5,9
4,9
С полной нагрузкой при φ
Более
0,6
0,5
0,6
5,2
5,2
4,9
4,5
4,5
4,5
4,5
4,5
4,5
4,0
4,0
4,0
4,0
4,0
4,0
4,0
4,0
4,0
4,7
4,7
4,3
4,3
4,3
4,0
4,0
4,0
4,9
4,9
4,9
4,4
4,4
4,4
4,0
4,0
4,0
5,0
5,0
5,0
4,5
4,5
4,5
4,0
4,0
4,0
категория
Без нагрузки при φ
0,6
0,5
М1
М2
М3
N1
N2
N3
Более
0,6
6,1
5,5
5,0
5,4
5,7
6,1
5,9
5,5
5,0
5,4
5,7
5,9
N1
4,7
N2
N3
109
Примечание.
При всех нагрузках и всех категориях транспортных средств
величина замедления составляет: при
  0,4
2
3,9 м/с ;
  0,3 2,9 м/с 2 ;
  0,2 2,0 м/с 2 и   0,1 1,0 м/с 2 .
Таблица П 1.7 Замедление автотранспортных средств
Коэффициент
сцепления
Нагрузка автомобиля
время нарастания замедления
0,8
0,7
Без нагрузки
0,6
0,5
0,4
0,3
0,2
0,1
0,8
С полной нагрузкой
0,7
0,6
0,5
0,4
0,3
0,2
0,1
jYCT , м/с 2 , и
t 3 при торможении
Одиночные и автопоезда
Автопоезда с тягачами
категорий N1 – N3
Одиночные
М1
М1
М1
N1
N1
N1
N1
N1
N1
0,5
0,4
0,85
0,6
0,85
0,6
0,85
0,6
0,8
0,6
0,8
0,6
1,05
0,6
0,95
0,6
0,95
0,6
0,145
0,75
0,8
0,75
0,7
0,7
0,85
0,8
0,8
0,4
0,4
0,4
0,3
0,3
0,25
0,25
0,2
0,4
0,65
0,6
0,55
0,55
0,4
0,4
0,3
0,6
0,7
0,6
0,6
0,6
0,45
0,45
0,35
0,6
0,65
0,6
0,55
0,55
0,4
0,4
0,3
0,6
0,6
0,6
0,5
0,5
0,4
0,4
0,3
0,6
0,6
0,6
0,5
0,4
0,4
0,4
0,3
0,6
0,75
0,6
0,6
0,6
0,5
0,5
0,35
0,6
0,7
0,6
0,6
0,6
0,45
0,45
0,35
0,6
0,7
0,6
0,6
0,6
0,45
0,45
0,35
0,2
0,3
0,35
0,3
0,3
0,3
0,35
0,35
0,35
0,1
0,2
0,25
0,2
0,2
0,2
0,25
0,25
0,25
0,1
0,05
0,05
0,2
0,1
0,1
0,25
0,1
0,1
0,2
0,1
0,1
0,2
0,1
0,1
0,2
0,1
0,1
0,25
0,1
0,1
0,25
0,1
0,1
0,25
0,1
0,1
0,6
1,05
1,05
1,05
1,15
1,15
1,15
1,15
1,15
0,4
0,6
0,6
0,6
0,6
0,6
0,6
0,6
0,6
0,55
0,95
1,05
1,05
1,05
1,05
1,05
1,05
1,05
0,4
0,6
0,6
0,6
0,6
0,6
0,6
0,6
0,6
0,45
0,8
0,8
0,9
0,9
0,9
0,9
0,9
0,9
0,4
0,6
0,6
0,6
0,6
0,6
0,6
0,6
0,6
0,4
0,65
0,65
0,75
0,75
0,75
0,75
0,75
0,75
0,35
0,6
0,6
0,6
0,6
0,6
0,6
0,6
0,6
0,3
0,55
0,55
0,6
0,6
0,6
0,6
0,6
0,6
0,3
0,4
0,55
0,6
0,6
0,6
0,6
0,6
0,6
0,25
0,4
0,4
0,45
0,45
0,45
0,45
0,45
0,45
0,25
0,4
0,4
0,45
0,45
0,45
0,45
0,45
0,45
0,15
0,15
0,25
0,25
0,3
0,3
0,3
0,3
0,3
0,3
0,3
0,3
0,3
0,3
0,3
0,3
0,3
0,3
0,15
0,15
0,15
0,15
0,1
0,15
0,15
0,15
0,15
0,15
0,15
0,15
0,15
0,1
0,15
0,15
0,15
0,15
110
Таблица П 1.8 Коэффициент эффективности торможения
Тип автотранскатепортного гория
средства
М1
Одиночные
и М2
автопоезда М3
ОдиночN1
ные
Без нагрузки при φ
0,8
0,7
С нагрузкой 50% при φ
0,6
0,5
Кэ
С полной нагрузкой при φ
0,6
0,5
0,8
0,7
0,8
0,7
0,6
0,5
1,28 1,12 1,0
1,42 1,24 1,07
1,56 1,37 1,17
1,0
1,0
1,0
1,4
1,56
1,66
1,22 1,05 1,0 1,5 1,32
1,37 1,17 1,0 1,74 1,52
1,46 1,25 1,04 1,74 1,52
1,13
1,3
1,3
1,0
1,09
1,09
1,45 1,27 1,09
1,0
1,66
1,46 1,25 1,04 1,96 1,71
1,47
1,22
Таблица П.1.9 Параметры аэродинамического сопротивления движению автомобиля
Автомобили
F, м2
К, кгс-с2/м4
Легковые
Грузовые
Автобусы
Гоночные
1,6—2,8
3,0—5,0
4,5—6,5
1,0—1,3
0,02—0,035
0,06—0,07
0,025—4,04
0,013—0,015
Таблица П. 1.10 Исходные данные об обгоняющем ТС
4,5-ая
Кат.
Vmах,
Модель ТС
TV, с
L1, м
цифры ЗК ТС
км/ч
1
2
3
4
5
6
00,01
М1
ЗАЗ-968М
120
17,8,
3,8
02,03
M1
ЗАЗ-1102
145
13,8
3,7
04,05
М1
ВАЗ-1111
120
16,8
3,2
06,07
М1
ВАЗ-2104
137
14,0
4,1
08,09
М1
ВАЗ-2105
145
15,4
4,1
10,11
М1
ВАЗ-2106
150
14,5
4,2
12,13
М1
ВАЗ-2102
137
14,0
4,1
14,15
М1
ВАЗ-21099
156
13,1
4,0
16,17
М1
ИЖ-21251
132
13,4
4,2
18,19
М1
ИЖ-2126
150
16,1
4,1
20,21
М1
АЗЛК-2141
158
14,9
4,4
22,23
М1
ГАЗ-2410
147
16,7
4,7
24,25
М1
ГАЗ-3102
152
15,9
5,0
26,27
М1
ГАЗ-14
175
17,7
6,1
28,29
М1
ЗИЛ-41047
190
17,4
6,3
30,31
М1
ЛуАЗ-1302
100
15,0
3,4
32,33
М1
BA3-2121
132
16,2
3,7
34,35
М1
УАЗ-31512
115
16,0
4,0
36,37
М2
УАЗ-2206
110
25,1
4,4
38,39
М2
РАФ-2203
125
21,4
5,1
40,41
М2
ЗИЛ-3207
140
26,8
6,9
42,43
М3
КавЗ-3970
90
30,6
6,7
111
Jmax,
м/с2
7
5,7
5,7
5,7
5,7
5,7
5,7
5,7
5,7
5,7
5,7
2,8
2,8
2,8
2,8
2,8
2,8
2,8
2,8
5,4
5,4
5,4
4,3
Продолжение таблицы П.1.10
44,45
46,47
48,49
50,51
52,53
54,55
56,57
58,59
60,61
62,63
64,65
66,67
68,69
70,71
72,73
74,75
76,77
78,79
80,81
82,83
84,85
86,87
88,89
90,91
92,93
94,95
96,97
98,99
М3
М3
М3
М3
М3
М3
N1
N1
N2
N2
N2
N2
N2
N2
N3
N3
N3
N3
N3
N3
N3+O
N3+O
N3+O
N3+O
N3+O
N3+O
N3+O
N3+O
ПАЗ-3205
ЛАЗ-695Н
ЛАЗ-42021
ЛАЗ-4207
ЛАЗ-699Р
ЛиАЗ-677М
АЗЛК-2335
УАЗ-3303
ГАЗ-3307
ЗИЛ-431410
ЗИЛ-433100
ГАЗ-6611
ЗИЛ-131Н
МАЗ-533663
КАМАЗ-53212
КАМАЗ-5315
УРАЛ-432001
КАМАЗ-43101
КрАЗ-260
ЗИЛ-133ГД
МАЗ-53363
КАМАЗ-53212
КАМАЗ-5315
КАМАЗ-5410
МАЗ-54322
МАЗ-64226
МАЗ-54323
МАЗ-53363
80
86
90
113
100
70
140
110
90
90
95
90
85
120
80
100
85
85
80
85
100
80
90
80
100
100
100
100
25,2
33,4
33,6
59,5
40,5
24,0
17,0
19,0
29,2
33,7
33,0
29,2
40,9
72,0
28,8
32,7
32,9
28,7
28.8
40,9
70,0
50,0
56,4
50.5
65,5
58,8
45,0
68,8
7,2
9,2
9,7
10,0
10,5
10,5
4,6
4,5
6,6
6,7
7,6
6,6
7,0
8,7
9,8
8,6
7,4
7,9
9,0
9,2
20,0
18,0
18,0
13,0
20,0
20,0
20,0
19,2
4,3
4,3
4,3
4,3
4,3
4,3
4,2
4,2
3,8
3,8
3,8
3,8
3,8
3,6
3.6
3,6
3,6
3,6
3,6
3,6
3,6
3,6
3,6
3,6
3,6
3,6
3,6
3,6
Таблица П 1.11 Исходные данные об обгоняемом ТС
Скорость обгоняе6-я цифра ЗК
Категория ТС
L2, м
мого ТС, V2, км/ч
0
М1
4,5
60,70,80,90,100
1
М2
5,5
50,60,70,80,90
2
М3
7,0
50,60,70,80,90
3
М3
9,0
50,55,60,65,70
4
М3
10,0
50,60,70,80,90
5
М3
11,0
50,60,65,70,75
6
N1
4,5
50,60,70,80,90
7
N2
4,5
40,50,60,70,80
8
N3
9,0
50,55,60,65,70
9
N3+O
16,0
50,55,60,65,70
112
Таблица П. 1.12 Частота вращения коленчатого вала двигателей, передаточные числа агрегатов трансмиссии и
статический радиус ведущего колеса автомобиля
Марки автомобилей
ЗАЗ-965А
ЗАЗ-968 (все модели)
ЛУАЗ-969А
ВАЗ-2101, -21011
ВАЗ-2102
ВАЗ-2103
ВАЗ-2121
ВАЗ-2106
ВАЗ-2105
Москвич-408, -2138, -2136
Москвйч-412, -2140, -2137
ГАЗ-20 .Победа
ГАЗ-21 .Волга
ГАЗ-24 .Волга
ГАЗ-24 .Волга
ГАЗ-13 .Чайка
ЗИЛ-П4, -117
ГАЗ (УАЗ)-69, -69А
УАЗ-469
УАЗ-469БЗ
УАЗ-452В
Рабочий диапазон частоты
вращения вала двигателя,
об/мин
700—4200
700—4400
700—4300
800—5600
800—5600
800—5600
800—5400
800—5200
800—5600
700—4750
700—4750
600—3600
600—4000
700—4500
700—4500
700—4400
600—4400
600—3600
600—4000
600—4000
600—4000
Передаточные числа:
Радиус ведущего
колеса, м
0,283
0,278
0,292
0,278
0,278
0,278
0,378
0,278
—
0,282—0,289
0,282—0,285
0,343
0,335
0,310—0,315
0,355
0,348
0,355
0,360
0;364—0,370
0,364—0,370
125
0,364—0,370
главной передачи
4,125
4,125
4,125
4,3
4,44
4,1
4,3
4,1
—
4,22
4,22
4,55
4,55
4,1
3,9
3,38
4,54
5,125
5,38
5,125
5,125
коробки передач
I
II
III
IV
V
задний ход
3,8
3,8
7,20
3,75
3,75
3,75.
3,242
3,24
3,667
3,81
3,49
3,115
3,115
3,5
—
2,84
1,72
3,115
4,124
4,124
4,124
2,12
2,12
3,80
2^0
2,30
2,30
1,989
1,989
2,1
2,42
2,04
1,772
1,772
2,26
—
1,62
1,00
1,772
2,641
2,641
2,641
1,409
1,409
2,118
1,49
1,49
1,49
1,289
1,289
1;361
1,45
1,33
1,0
1,0
1,45
—
1,0
—
1,00
1,58
1,58
1,58
0,964
0,964
1,409
1,0
1,0
1,0
1,00
1,0
1.0
1.0
1,0
—
1
1,0
—
—
—
—
1,00
1,00
1,00
—
—
0,964
—
—
—
—
—
—
—
—
—
—
—
—
—
—
—
—
—
—
4,156
4,156
4,125
4,145
4,145
3,87
3,34
3,34
3,526
4,71
3,39
3,738
3,738
3,54
—
2,0
2,39
3,739
5,224
5,224
5,23
Продолжение таблицы П.6
РАФ-977
РАФ-2203
600-4000
700-4500
0,348
0,320
4,55
4,1
3,155
3,5
1,772
2,26
1,00
1,45
—
1,00
—
—
3,738
3,54
КАВЗ-685, -3100
600-3200
0,527
6,83
6,55
3,09
1,71
1,00
—
7,77
ПА3-652Б
600-3200
0,445
7,6
6,4
3,09
1,69
1,00
—
7,82
ПАЗ-672
600-3200
0,46-0,527
6,83
6,55
3,09
1,71
1,00
—
7,77
ЛАЗ-697Н
600-3200
0,488
6,98
7,44
4,10
2,29
1,47
1,00
7,09
Л АЗ-699Н
600-3200
0,488
7,52
6,17
3,40
1,79
1,00
0,78
6,69
ЛАЗ-6953, -695П
600-3200
0,488
7,52
7,44
4,10
2,29
1,47
1,00
7,09
ЛАЗ-697Е, -695Е
600-3200
0,488
6,45
7,44
4,10
2,29
1,47
1,00
7,09
ЛАЗ-699А
600-2100
0,542
7,73
7,14
3,53
1,88
1,00
0,72
5,10
ЛАЗ-695
600-2800
0,488
7,63
6,24
3,32
1,9
1,00
0,81
6,70
ЛиАЗ-677
600-3200
0,488
8,64
1,792
1,000
—
—
—
1,713
ЛАЗ-4202
600-2600
0,488
6,8
2,43
1,44
0,98
—
—
1,96
Йкарус-250
600-2100
0,506
5,41
5,81
2,898
1,62
1,00
0,708
6,099
Икарус-255
600-2100
0,510
5,75
5,81
2,898
1,62
1,00
0,708
6,099
Икарус-556
600-2100
0,510
6,55
5,18
3,04
2,03
1,5
1,00
5,44
Икарус-260
600-2100
0,510
6,55
5,81
2,898
1,992
1,438
1,00
6,099
Икарус-180
600-2100
0,510
6,55
5,18
3,04
2,03
1,4
1,00
5,44
Икарус-280
600-2100
0,510
6,55
5,81
2,898
1,992
1,438
1,00
6,099
УАЗ-452,-451М,-452Д, ДМ
600-4000
0,364-0,370
5,125
4,12
2,64
1,58
1,00
—
5,22
ЕрАЗ-762А
600-4000
0,348
4,55
3,115
1,772
1,00
—
—
3,738
Жук-А06
700-4400
0,360
126
5,125
3,115
1,772
1,00
—
—
3,738
Продолжение таблицы П.6
Ныса-521С
—
—
3,738
1,71
1,0
—
7,77
1,69
1,00
—
7,82
3,09
1,71
1,00
—
7,77
6,24
3,32
1,90
1,00
0,81
6,70
6,32
7,339
6,67
—
7,44
7,44
7,44
7,44
4,10
4,10
4,10
4,10
2,29
2,29
2,29
2,29
1,47
1,47
1,47
1,47
1,00
1,00
1,00
1,00
7,09
7,09
7,09
7,09
0,488
536
8,62
4,56
2,62
1,59
1,00
6,38
0,600
8,9
6,17
3,40
1,79
1,00
0,78
6,69
600—3200
0,525
8,05
6,17
3,40
1,79
1,00
0,78
6,69
700—2100
0,537
7,73
7,14
3,53
1,88
1,00
0,72
5,10
МАЗ-500А, -504А, -516
700—2100
0,537
7,73
5,26
2,90
1,52
1,00
0,66
4,48
КамАЗ
800—2600
0,488
7,82
7,828
4,03
2,5,
1,53
1,00
7,38
КамАЗ-4310
КрАЗ-219,-221,-222,-256,-Б
800—2600
0,610
7,22
—
—
—
—
—
—
700—2100
0,542
8,21
6,17
3,40
1,79
1,00
0,78
6,69
КрАЗ-257,-258»
700—2100
0,542
8,21
5,26
2,90
1,52
1,00
0,664
5,48
КрАЗ-255В
700—2100
0,600
8,21
5,26
2,90
1,52
1,00
0,664
5,48
—
—
8,21
—
—
—
—
—
700-4400
0,360
5,125
3,115
1,772
1,00
ГАЗ-66
600—3200
0,505
6,83
6,55
3,09
ГАЗ-52-04
600—2800
0,440
6,83
6,40
3,09
ГАЗ-53А
600—3200
0,465
6,83
6,55
ЗИЛ-164, КАЗ-600
600—2800
0,488
7,63
ЗИЛ-130, -164А
ЗИЛ-131
ЗИЛ-157К
ЗИЛ-133Г
600—3200
600—3200
600—2800
600—3200
0,485—0,488
0,530
0,505
—
ИФА-50
600—2300
Урал-375,-375Д,-377,-377Н
600—3200
Урал-375Н
МАЗ-500, -504, -509
КрАЗ-250
127
Таблица 6.1 Средние значения коэффициентов сопротивления уводу шин
Размеры шин
Модели
шин
5,20—13
155—13
5,60—15
5,60—15
155—15
6,45—13
6,45—13
65—13
6,45—13
6,00—13
6,40—13
6,70—15
175—15
6,70—15
185—15
7,35—14
185—14
200—20
7,50—20
220—508
М-61
И-151
М-57А
М-69А
М-122
М-119АР-6
М-119А
М-130
М-130А
М-107
М-100
И-194
Л-260
И-А42
Л-288
И-146
И-Л156
И-238А
Я-44
МИ-126Б
Коэффициент сопротивления уводу шины при номинальной нагрузке и рабочем давлении воздуха
Отнесенный к величине радиальной
кгс/град
нагрузки
40,0
8,34
48,6
8,90
38,2
6,63
44,0
7,64
50,6
8,83
50,5
7,82
57,2
8,85
55,3
8,58
58,3
9,04
39,8
7,06
40,6
7,05
53,1
6,20
52,5
6,10
55,1
6,30
72,0
8,60
58,2
7,67
74,0
9,75
81
5,82
71
5,08
66
4,75
128
Суммарный коэффициент сопротивления
уводу передней оси автомобиля при повороте с 50-процентным перераспределением нагрузки, кгс/рад
61,2
86,1
65,2
77,5
82,5
79,7
98,7
63,0
93,5
47,0
63,0
100,0
90,4
96,7
117,2
103,5
129,1
133
140
120
Продолжение таблицы 6.1
Размеры шин
Модели шин
220—508
220—508
200—508Р
7,50—20РС
8,25—20
240—508
240—508Р
240—508РС
12,00—20
320—508
300—508Р
260—508Р
260—20
260—508
МИ-126А
И М-140
И-32
Я-212Д
ИК-6
МИ-20
И-34
Я-271
М-93
ИЯВ-12
И-А68
ИН-99
И-202
М-103Б
Коэффициент сопротивления уводу шины при номинальной нагрузке и рабочем давлении воздуха
Отнесенный к величине радиальной
кгс/град
нагрузки
88
4,94
86
6,18
77
5,56
52
3,76
109
6,90
97
6,15
85
5,38
35
2,21
203
2,77
238
5,46
387
8,87
173
7,13
183
7,56
160
6,60
129
Суммарный коэффициент сопротивления
уводу передней оси автомобиля при повороте с 50-процентным перераспределением нагрузки, кгс/рад
134
144
143
93
204
185
167
68
335
393
688
348
341
294
Таблица П.7 Передаточные числа раздаточных коробок
Марки автомобилей
Колесная
формула
ВАЗ-2121
ГАЗ -69, УАЗ-450
УАЗ-452Д, -452В
УАЗ-469, -469Б
ГАЗ-63, ПАЗ-3201
ГАЗ-66-01, -66-02
МАЗ-509
ЗИЛ-157К, -157КВ
ЗИЛ-131
Урал-375Д
Урал-375СН, -4320
КрАЗ-214Б
КрАЗ-255Л, 253В
КрАЗ-255Б, КрАЗ-257Б
КрАЗ-257, -258
КамАЗ-4310, -4410
4X4
4X4
4X4
4X4
4X4
4X4
4X4
6X6
6X6
6X6
6X6
6X6
6X6
6X4
6X4
6X6
Передаточные числа коробок
на передаче
высшей
1,20
1,15
1,0
1,0
1,0
1,0
1,18
1,16
1,0
1,44
1,30
1,46
1,41
1,23
1,15
0,917
130
понижающей
2,135
2,78
1,94
1,94
1,963
1,982
1,66
2,27
2,08
2,99
2,15
1,56
2,28
2,28
2,28
1,692
Дорожный
4
4
4
4
4
4
4
7,50—20
8,25—20
9,00—20
Универсальный
6
10
12
Шины легковых автомобилей
41/2K
10,4
—
7,9
18,3
4J
9,9
—
6,4
15,7
41/2J
7,7
0,8
6,7
14,4
41/2J
12,0
1,2
6,7
—
41/2J
7,8
1,2
6,7
14,5
5K
11,7
—
8,7
20,6
5J
10,2
—
7,5
17,7
Шины грузовых автомобилей
6,0Б
28,3
3,3 30,5
63,8
6,5Б
44,9
3,8 32,4
82,4
7,0Б
52,6
4,8 38,9
99
12
7,5В
58,2
5,9
62,3
14
8,5В
87,4
7,0
35,6
12,0—18
12,0—20
14,0—20
Повышенной
проходимости
0,682
0,954
1,290
0,516
0,781
1,072
0,166
0,173
0,218
120,5
1,507
1,169
0,338
123
2,066
1,835
0,231
Шины с регулируемым давлением воздуха
8
9,0РГ
71,5
— 44,7 116,2 1,980
8
9,0РГ
78,6
9,6 53,9 132,5 1,955
176
1,631
0,221
0,325
2,760
0,42
10
10РГ
108,8
9,7
131
64,7
Масса шины в
сборе, кг
—
0,007
0,006
—
—
—
0,015
Масса обода, кг
—
0,042
0,052
—
—
0,110
0,081
Масса шины, кг
Момент инерции
обода, кгс∙м∙с2
12,0—20
Дорожный
Универсальный
Момент инерции
шины, кгс∙м∙с2
10.0—20
0,092
0,049
0,058
—
0,073
0,134
0,096
Тип
обода
174,5
Момент инерции
шины в сборе с
ободом, кгс∙м∙с2
5,00—16
6,00—13
6,15—13
6,40—13
6,45—13
6,70—15
7,35—14
Размеры
шин
Масса камеры, кг
Рисунок
протектора
Норма слойности
Таблица П.8 Параметры основных типоразмеров шин и колес
3,180
Таблица П.9 Моменты инерции колес (в сборе с шиной) для легковых и
грузовых автомобилей
Моменты
Моменты
Модели
Размеры инерции
Модели
Размеры инерции
шин
шин
колес,
шин
шин
колес,
кгс∙м∙с2
кгс∙м∙с2
М-41
5,00—15
0,979
И-125
260—20
1,2551
И-77
В-17
И-77В
М-51
Я-101
Я-13
Я-127
И-103
Я-192
М-7
И-94
Я-42
6,00—16
6,00—16
6,00—16
6,40—15
6,50—16
6,50—16
6,70—15
8,20—15
8,40—15
7,50—20
8,25—20
9,75—18
0,1349
0,1668
0,1538
0,0974
0,2260
0,2300
0,1251
0,2753
0,2790
0,7310
0,9530
1,1831
И-111
В-18
И-78
В-21
И-178
И-213
И-182
Я-171
Я-146А
Я-170А
12,00—18
260—20
12,00—20
12,00—20
14,00—20
1000—060
1000—650
1140—600
1140—700
1140—700
1,5780
1,1671
2,4527
2,1050
3,1887
1,8230
1,7566
1,4650
3,1000
2,7800
Я-29
9,00—20
1,3340
Таблица П.10 Моменты инерции вращающихся масс автомобильных
двигателей
Марки двигателей
Момент
инерции,
кгс∙м∙с2
Марки двигателей
Момент
инерции,
кгс∙м∙с2
ЗАЗ-968
0,0073
ЯАЗ-204
0,1900
Москвич-408
ГАЗ-21 ВолгаГАЗ-24 ВолгаВАЗ-2101
0,0150
0,0280
0,0280
0,0100
ЯАЗ-206
ЯМЗ-236
ЯМЗ-238
ЯМЗ-740
0,1900
0.2500
0,2500
0,1600
ЗИЛ-130
0,0620
132
Таблица П.11 Максимальные ускорения и максимальный динамический
фактор легковых автомобилей
Максимальный динамиче- Максимальное ускореМарки и модели
ский фактор на передачах ние, м/с2, на передачах
автомобилей
I
II
III
IV
I
II
III
IV
ЗАЗ-966
0,326 0,188 0,117 0,074 1,75 1,36 0,82 0,53
ЗАЗ-968
ВАЗ-2101
ВАЗ-2103
Москвич-408
Москвич-412
ИЖ-2125
ГАЗ-21
ГАЗ-24
0,328
0,355
0,375
0344
0,363
0,361
0,351
0,360
ГАЗ-13
0,372 0,214 0,112
0,189
0,205
0,215
0,188
0,193
0,192
0,197
0,211
0,119
0,125
0,135
0,119
0,122
0,120
0,101
0,128
0,075
0,080
0,085
0,076
0,085
0,084
—
0,083
1,75
1,93
2,10
1,91
2,08
1,97
2,02
2,05
1,38
1,43
1,50
1,39
1,42
1,40
1,36
1,51
0,84
0,90
0,97
0,86
0,94
0,91
0,73
0,79
0,54
0,59
0,63
0,55
0,63
0,62
—
0,61
—
—
—
—
—
ЛАЗ699Н
ЛАЗ-698
6,4
10,5
13,5
16,0
22,0
26,5
53,0
7,7 — 9,0
11,2 — 15,0
14,5 — 19,0
16,8 — 24,0
21,0 — 30,0
26,8 31,2 37,0
47,5 59,1 70,5
8,0
12,0
16,5
20,0
26,5
33,0
66,0
7,0
12,0
17,5
21,5
28,5
35,0
67,5
8,0
14,0
18,0
21,5
28,5
35,5
52,5
14,2 13,3
32,5 23.3
— 47,5
—
—
—
КАВЗ3100
ЛиАЗ677
ПАЗ-672
Разгон с места с
переключением
передач до расстояния, м:
50
100
150
200
300
400
1000
Разгон с места с
переключением
передач до скорости, км/ч
60
80
100
РАФ2203
КАВЗ625
ПАЗ3201
Параметры
РАФ977Д
Таблица П.12 Время разгона автобусов, с
10.0
16,5
21,0
25,5
33,0
40,5
73,0
8,4
13,6
18,0
22,0
29,0
34,5
71,3
36,5 35,0 37,3 38,6 47,1 44.0
— 73,0 74,0 — — —
—
— — — — —
133
Таблица П.13 Время переключения передач
Время переключения передач, с
Тип коробки передач
Карбюраторный
Дизельный
двигатель
двигатель
Ступенчатая без синхронизатора
1,3-1,5
4,5
Ступенчатая с синхронизатором
0,2-0,5
1,0-1,5
Полуавтоматическая
0,05-0,1
0,5-0,8
Разгон с места
с переключением передач
на пути в1 км
то же, на пути
в 0,5 км
то же, до скорости 40 км/ч
то же, до,
скорости 60
км/ч
73,0 96,2 94,6
—
46,3 54,3 59,5
—
75,0 81,0 89,0 90,0
—
65,0 55,5 52,5
22,0 38,0 45,0 20,0 22,5 30,0 34.0 42,5
44,0
—
—
42,5 47,0
134
—
—
—
МАЗ-504А
МАЗ-5245
24,0 т
Параметры
МАЗ-514
23,5 т
МАЗ-514
23,5+12,5 т
МАЗ-514
23,5+19,3 т
КрАЗ-250А
24,0 т
КрАЗ-257
23,4 т
КрАЗ-500А
МАЗ-5243, 24,0 т
МАЗ-515
40,3 т
КрАЗ-258
40 т
Таблица П.14 Время разгона автомобилей большой грузоподъемности,
с (результаты испытаний)
Марка автомобилей и их полная масса
81,0
49,8
—
—
Нагрузка
МАЗ7,5 т, на V
500
передаче
20
Путь, м
Время, с
Путь, м
Время, с
Время, с
Путь, м
Путь, м
Время, с
Время, с
Путь, м
8
1,5
15
3,9
30
5,5
40
7,5
80
10
120 11,8 175 16,4 240
21
350
28
520
1
7
2
13
3,5
20
5
40
7,2
65
9,5 110 11,3 165 15,8 235 19,5 330 24,2 470
Путь, м
Время, с
Время, с
Путь, м
1,3
Путь, м
Время, с
100
Путь, м
90
Время, с
80
Путь, м
Нагрузка
полная с
ГАЗ-21
переклю0
Волга
чением
передач
ГАЗ-24
То же
0
Волга
Нагрузка
МАЗ7,5 т, на II 5
500
передаче
Нагрузка
МАЗ7,5 т, на III 10
500
передаче
Нагрузка
МАЗ7,5 т, на IV 16
500
передаче
70
Время, с
Начальная
скорость
Таблица П.15 Характеристика разгона автомобилей (по данным госиспытаний)
Разгон до скорости, км/ч
10
20
30
40
50
60
Марки
авто- Условия
моби- испытаний
лей
1/1
2/ 2,5/
2,3 3
6/6
—
—
—
—
—
—
—
—
—
—
—
—
—
—
—
—
—
—
4,1/
4,5
18/
18
9/9
52/
48
—
—
—
—
—
—
—
—
—
—
—
—
—
—
—
—
3/3
15/
20
10/
10
72/ 17,5/ 150/ —/
72
20 195 25
—/
238
—
—
—
—
—
—
—
—
—
—
—
—
—
—
10/
10
70/ 20,5/ 180/ 32,5 330/
530/
—
80
22 200 /35 330
—
—
735/
—
—
—
—
—
—
—
135
Продолжение таблицы П.15
МАЗ504
МАЗ504
МАЗ504
МАЗ504
Шкода706
Шкода706
Шкода706
Шкода706
Нагрузка
14т, на II
передаче
Нагрузка
14т, на III
передаче
Нагрузка
14т, на IV
передаче
Нагрузка
14т, на V
передаче
Нагрузка
7,5 т, на II
передаче
Нагрузка
7,5 т, на III
передаче
Нагрузка
7,5 т, на IV
передаче
Нагрузка
7,5 т, на V
передаче
5
1,8/ 3,5/ 4/ 11,5/
0,7 2,5 2,5 7,5
10
—
—
6,3/
4,7
15
—
—
20
—
—
—
—
—
—
—
—
—
—
—
—
—
—
—
—
—
—
29/
22
14,4/ 83/
11
68
—
—
—
—
—
—
—
—
—
—
—
—
—
—
7/
5,5
35/
30
21,2/ 147/ 35,5/ 285/
16 115 30 245
—
—
—
—
—
—
—
—
—
—
—
—
—
—
24,0/ 165/ 47,0/ 430/ 75/ 845/
—
20,5 137 39,5 347 65 650
—
—
—
—
—
—
—
—
—
5
1,1/ 3,5/ 3,2/
1,7 4,5 3,9
10/
10
—
—
—
—
—
—
—
—
—
—
—
—
—
—
—
—
10
—
—
3,2/
3,5
15/
15
7,8/
7,5
40/
43
—
—
—
—
—
—
—
—
—
—
—
—
—
—
16
—
—
3,0/
2,5
15/
15
8,5/
8,0
65/
50
17/
14
130/ —/
110 23
—
—
—
—
—
—
—
—
—
—
—
20
—
—
—
—
9,0/
7,5
70/ 18,5/ 175/ 30/ 335/ —/ —/
65 17,5 160 28 290 39 465
—/
51
—/
700
—
—
—
—
—
—
В числителе — автомобили после пробега 5 000 км; в знаменателе — после пробега 25 000 км.
136
Грузоподъемность, т
n=800
об/мин;
Nе=32 л.с.
n=1200
об/мин;
Nе=63 л.с.
n=1600
об/мин;
Nе=87 л.с.
n=2000
об/мин;
Nе=107 л.с.
n=2400
об/мин;
Nе=124 л.с.
n=28000
об/мин;
Nе=135 л.с.
n=3100
об/мин;
Nе=141 л.с.
Таблица П.16 Ускорения, в м/с2, автомобиля ЗИЛ-130 и автопоезда
при различной частоте вращения вала двигателя и соответствующей ей
мощности двигателя
4
0,791
0,905
5
0,72
0,82
0,85
5+8
0,36
0,42
0,44
4
0,841
0,965
5
0,76
0,87
0,91
5+8
0,36
0,43
0,44
4
Первая передача
0,935 0,929
0,892
0,83
—
0,84
0,81
0,75
0,76
0,43
0,41
0,38
0,36
0,946
0,879
0,83
0,90
0,85
0,80
—
0,437
0,42,
0,39
—
0,613
Третья передача
0,716
0,742
0,73
0,693
0,637
—
5
0,55
0,64
0,67
0,66
0,62
0,57
0,52
5+8
0,233
0,279
0,294
0,286
0,271
0,233
0,216
4
0,391
0,46.
Четвертая передача
0,475
0,46
0,424
0,371
—
5
0,35
0,41
0,42
0,41
0,37
0,33
0,285
5+8
0.114
О,146
О,154
0,145
0,127
0,101
0,077
0,232
Пятая передача
0,273
0,274 0,249
0,205
0,148
—
0,174
0,122
0,074
—
—
4
Вторая передача
1,0
0,985
5
0,198
0,237
0,237
5+8
0,0306
0,0504
0,0495 0,0351 0,0126
0,213
125
КамАЗ-55410ОДАЗ-9770
КамАЗ-55110
КамАЗ-55410ОДАЗ-9770
КамАЗ-53202
КамАЗ-53202ГКБ-8350
КамАЗ-5320
КамАЗ-5320ГКБ-8350
Таблица П.17 Интенсивность разгона автомобилей КамАЗ (результаты испытаний)
Время разгона с места
с переключением передач
на
пути, с
0,1
47,4 38,5
47—48,3
38,1 47,5 43,1 47,6—49
1,0
75,7 61,7 75,4—76,4 60,9 75,7 68,8 76,7—78,8
1,6
105,4 —
105—106
— 105,0 95,1 107—109,8
121,7
2,0
124,0 — 123,5—124,6 —
111,5 125—128
5
Одиночные
N2
N3
N1
Автопоезда с
N2
тягачами
N3
Усилие на органе
управления Р,
кгс, не более
N1
Время срабатывания тормозов
tср, с, не более
М3
Установившееся
замедление j,
м/с2, не более
Одиночные и
автопоезда М2
Рабочая
Запасная
Рабочая
Запасная
Рабочая
Запасная
Рабочая
Запасная
Рабочая
Запасная
Рабочая
Запасная
Рабочая
Запасная
Рабочая
Запасная
Рабочая
Запасная
Тормозной путь
St, м, не более
М1
Тормозная система
Тип автотранспортного средства
Категория
Таблица П.18 Предельные значения параметров торможения рабочей и запасной (аварийной) тормозной системы по ГОСТ 25478—82
16,2/14,5
31,1/25,0
21,2/18,7
34,3/31,2
21,2/19,9
36,9/24,2
23,0/19,0
36,9/24,2
23,0/18,4
36,9/23,4
23,0/17,7
36,9/22,2
25,0/22,7
38,9/26,7
25,0/22,7
38,9/26,7
25,0/21,9
38,9/26,2
5,2/6,1
2,3/3,0
4,5/5,5
2,3/2,6
4,5/5,0
2,3/2,6
4,0/5,4
2,1/3,7
4,0/5,7
2,1/3,9
4,0/6,1
2,1/4,2
4,0/4,7
2,1/3,5
4,0/4,9
2,1/3,6
4,0/5,0
2,1/3,7
0,6
0,6
1,0
1,0
1,0
1,0
1,0
1,0
1,0
1,0
1,0
1,0
1,2
1,2
1,2
1,2
1,2
50
40/50
50
40/50
50
40/50
70
60/70
70
60/70
70
60/70
70
60/70
70
60/70
70
126
Таблица П.19 Классификация автотранспортных средств в соответствии с ГОСТ 25478—82
КатеТип автотранспортного средства
Семейства автомобилей
гория
Предназначены для перевозки
пассажиров, с числом сидений не
более восьми (кроме водителя) и
созданные на их базе модификаГАЗ (легковые), ЗИЛ
ции, предназначенные для пере(легковые), ЗАЗ,ВАЗ,
М1
возки мелких грузов (универсалы, ЛуАЗ (легковые), УАЗпикапы и т.п.) при полной массе,
469, АЗЛК
соответствующей полной массе
базовой модели легкового автомобиля
Те же, имеющие более 8 мест для
РАФ, «ЖУК», «НЫСА»
М2
сидения (кроме водителя) полной
(522М), УАЗ (452Б)
массой до 5 т включительно
КаВЗ, ПАЗ, ЛАЗ, ЛиАЗ,
М3
Те же, полной массой свыше 5 т
«Икарус»
УАЗ (451М, 451ДМ,
Одиночные, предназначенные для
452, 452Д), ЕрАЗ,
N1
перевозки грузов полной массой
«НЫСА» (521), «Москдо 3,5т
вич» грузовой
Те же, полной массой свыше 3,5
ГАЗ (грузовые), САЗ,
N2
до 12т
ЗИЛ (грузовые), КАЗ
МАЗ, КамАЗ, КрАЗ,
N3
Те же, полной массой свыше 12т
«Урал»
Примечание. К автопоездам категории N1 - ГАЗ относятся одиночные этой же категории с прицепом к легковым автомобилям полной
массой до 3,5 т включительно; к автопоездам категории N2 - ГАЗ (грузовые) с прицепами ТН-2 или ЛуАЗ (53Б) полной массой от 3,5 до 12 т; к
автопоездам категории N3 - одиночные этой же категория, а также КАЗ,
ЗИЛ (грузовой) с прицепами, полуприцепами полной массой свыше 12
т.
127
Таблица П.20 Замедление автотранспортных средств
время нарастания замедления
категория
Одиночные
и автопоезда
М1
М2
М3
N1
N2
N3
N1
Бо
лее
0,6
6,1
5,5
5,0
5,4
5,7
6,1
4,7
N2
N3
Одиночные
Автопоезда
с тягачами
категорий
N1 – N3
t 3 при торможении (по данным ВНИИСЭ)
Без нагрузки
при φ
Тип автотранспортного средства
jYCT , м/с 2 , и
0,6
0,5
5,6
5,0
4,7
4,7
4,8
5,9
4,3
4,9
4,9
4,7
4,7
4,8
4,9
4,3
С полной
нагрузкой при
φ
Бо
лее 0,6 0,5
0,6
5,2 5,2 4,9
4,5 4,5 4,5
4,5 4,5 4,5
4,0 4,0 4,0
4,0 4,0 4,0
4,0 4,0 4,0
4,0 4,0 4,0
4,4
4,4
4,4
4,0
4,0
4,0
4,5
4,5
4,5
4,0
4,0
4,0
С нагрузкой
50% при φ
0,6
0,5
5,9
5,5
5,0
5,4
5,7
5,9
4,7
4,9
4,9
4,9
4,9
4,8
4,9
4,7
Более
0,6
5,6
5,0
5,7
4,7
4,8
5,0
4,3
4,9
4,9
4,9
5,0
5,0
5,0
Примечание. При всех нагрузках и всех категориях транспортных
средств величина замедления составляет: при
  0,4
2
3,9 м/с ;
  0,3 2,9 м/с 2 ;   0,2 2,0 м/с 2 и   0,1 1,0 м/с 2 .
Время нарастания торможения t 3 (в числителе — при наличии
следов торможения всех колес автомобиля)
128
Коэффициент
сцепления
Нагрузка автомобиля
Таблица П.21 Замедление автотранспортных средств, и время
нарастания замедления t 3 при торможении.
0,8
Без нагрузки
0,7
0,6
0,5
0,4
0,3
0,2
0,1
0,8
0,7
С полной нагрузкой
0,6
0,5
0,4
0,3
0,2
0,1
Одиночные и автопоезда
Автопоезда с тягачами
категорий N1 – N3
Одиночные
М1
М1
М1
N1
N1
N1
N1
N1
N1
0,5
0,4
0,85
0,6
0,85
0,6
0,85
0,6
0,8
0,6
0,8
0,6
1,05
0,6
0,95
0,6
0,95
0,6
0,145
0,75
0,8
0,75
0,7
0,7
0,85
0,8
0,8
0,4
0,4
0,4
0,3
0,3
0,25
0,25
0,2
0,2
0,1
0,4
0,65
0,6
0,55
0,55
0,4
0,4
0,3
0,3
0,2
0,6
0,7
0,6
0,6
0,6
0,45
0,45
0,35
0,35
0,25
0,6
0,65
0,6
0,55
0,55
0,4
0,4
0,3
0,3
0,2
0,6
0,6
0,6
0,5
0,5
0,4
0,4
0,3
0,3
0,2
0,6
0,6
0,6
0,5
0,4
0,4
0,4
0,3
0,3
0,2
0,6
0,75
0,6
0,6
0,6
0,5
0,5
0,35
0,35
0,25
0,6
0,7
0,6
0,6
0,6
0,45
0,45
0,35
0,35
0,25
0,6
0,7
0,6
0,6
0,6
0,45
0,45
0,35
0,35
0,25
0,1
0,05
0,05
0,2
0,1
0,1
0,25
0,1
0,1
0,2
0,1
0,1
0,2
0,1
0,1
0,2
0,1
0,1
0,25
0,1
0,1
0,25
0,1
0,1
0,25
0,1
0,1
0,6
1,05
1,05
1,05
1,15
1,15
1,15
1,15
1,15
0,4
0,6
0,6
0,6
0,6
0,6
0,6
0,6
0,6
0,55
0,95
1,05
1,05
1,05
1,05
1,05
1,05
1,05
0,4
0,6
0,6
0,6
0,6
0,6
0,6
0,6
0,6
0,45
0,8
0,8
0,9
0,9
0,9
0,9
0,9
0,9
0,4
0,6
0,6
0,6
0,6
0,6
0,6
0,6
0,6
0,4
0,65
0,65
0,75
0,75
0,75
0,75
0,75
0,75
0,35
0,6
0,6
0,6
0,6
0,6
0,6
0,6
0,6
0,3
0,55
0,55
0,6
0,6
0,6
0,6
0,6
0,6
0,3
0,4
0,55
0,6
0,6
0,6
0,6
0,6
0,6
0,25
0,4
0,4
0,45
0,45
0,45
0,45
0,45
0,45
0,25
0,4
0,4
0,45
0,45
0,45
0,45
0,45
0,45
0,15
0,15
0,25
0,25
0,3
0,3
0,3
0,3
0,3
0,3
0,3
0,3
0,3
0,3
0,3
0,3
0,3
0,3
0,15
0,15
0,15
0,15
0,1
0,15
0,15
0,15
0,15
0,15
0,15
0,15
0,15
0,1
0,15
0,15
0,15
0,15
129
Таблица П.22 Коэффициент эффективности торможения
Тип
Без нагрузки при φ
автотранс- катепортно- гория
0,8 0,7 0,6 0,5
го средства
ОдиМ1 1,28 1,12 1,0 1,0
ночные М2 1,42 1,24 1,07 1,0
и автоМ3 1,56 1,37 1,17 1,0
поезда
N1 1,45 1,27 1,09 1,0
ОдиN2 1,37 1,2 1,03 1,0
ночные
N3 1,28 1,12 1,0 1,0
Автопо- N1 1,66 1,46 1,25 1,04
езда с
1,6 1,4 1,2 1,0
тягача- N2
ми категорий N1 N3 1,56 1,37 1,17 1,0
– N3
С нагрузкой 50% при φ
0,8
0,7
Кэ
С полной нагрузкой
при φ
0,6
0,5
0,8
0,7
0,6
0,5
1,4 1,22 1,05
1,56 1,37 1,17
1,0
1,0
1,5
1,74
1,32 1,13 1,0
1,52 1,3 1,09
1,66 1,46 1,25 1,04 1,74
1,52
1,3
1,09
1,66
1,66
1,56
1,82
1,71
1,71
1,71
1,71
1,47
1,47
1,47
1,47
1,22
1,22
1,22
1,22
1,46
1,46
1,37
1,59
1,25 1,04 1,96
1,25 1,04 1,96
1,17 1,0 1,96
1,36 1,14 1,96
1,78 1,56 1,33 1,11 1,96
1,71 1,47 1,22
1,74 1,52
1,71 1,47 1,22
1,3
1,09 1,96
Примечание. При коэффициентах сцепления от 0,4 и ниже величина К э для всех нагрузок автомобилей всех категорий составляет 1,0.
130
Таблица П.23 Исходные данные об обгоняющем ТС
4,5-ая
Кат.
Vmах,
Модель ТС
TV, с
цифры ЗК ТС
км/ч
1
2
3
4
5
00,01
М1
ЗАЗ-968М
120
17,8,
02,03
M1
ЗАЗ-1102
145
13,8
04,05
М1
ВАЗ-1111
120
16,8
06,07
М1
ВАЗ-2104
137
14,0
08,09
М1
ВАЗ-2105
145
15,4
10,11
М1
ВАЗ-2106
150
14,5
12,13
М1
ВАЗ-2102
137
14,0
14,15
М1
ВАЗ-21099
156
13,1
16,17
М1
ИЖ-21251
132
13,4
18,19
М1
ИЖ-2126
150
16,1
20,21
М1
АЗЛК-2141
158
14,9
22,23
М1
ГАЗ-2410
147
16,7
24,25
М1
ГАЗ-3102
152
15,9
26,27
М1
ГАЗ-14
175
17,7
28,29
М1
ЗИЛ-41047
190
17,4
30,31
М1
ЛуАЗ-1302
100
15,0
32,33
М1
BA3-2121
132
16,2
34,35
М1
УАЗ-31512
115
16,0
36,37
М2
УАЗ-2206
110
25,1
38,39
М2
РАФ-2203
125
21,4
40,41
М2
ЗИЛ-3207
140
26,8
42,43
М3
КавЗ-3970
90
30,6
44,45
М3
ПАЗ-3205
80
25,2
46,47
М3
ЛАЗ-695Н
86
33,4
48,49
М3
ЛАЗ-42021
90
33,6
50,51
М3
ЛАЗ-4207
113
59,5
52,53
М3
ЛАЗ-699Р
100
40,5
54,55
М3
ЛиАЗ-677М
70
24,0
56,57
N1
АЗЛК-2335
140
17,0
58,59
N1
УАЗ-3303
110
19,0
60,61
N2
ГАЗ-3307
90
29,2
62,63
N2
ЗИЛ-431410
90
33,7
64,65
N2
ЗИЛ-433100
95
33,0
66,67
N2
ГАЗ-6611
90
29,2
68,69
N2
ЗИЛ-131Н
85
40,9
70,71
N2
МАЗ-533663
120
72,0
131
L1, м
6
3,8
3,7
3,2
4,1
4,1
4,2
4,1
4,0
4,2
4,1
4,4
4,7
5,0
6,1
6,3
3,4
3,7
4,0
4,4
5,1
6,9
6,7
7,2
9,2
9,7
10,0
10,5
10,5
4,6
4,5
6,6
6,7
7,6
6,6
7,0
8,7
Jmax,
м/с2
7
5,7
5,7
5,7
5,7
5,7
5,7
5,7
5,7
5,7
5,7
2,8
2,8
2,8
2,8
2,8
2,8
2,8
2,8
5,4
5,4
5,4
4,3
4,3
4,3
4,3
4,3
4,3
4,3
4,2
4,2
3,8
3,8
3,8
3,8
3,8
3,6
Продолжение таблицы П.23
72,73
74,75
76,77
78,79
80,81
82,83
84,85
86,87
88,89
90,91
92,93
94,95
96,97
98,99
N3
N3
N3
N3
N3
N3
N3+O
N3+O
N3+O
N3+O
N3+O
N3+O
N3+O
N3+O
КАМАЗ-53212
КАМАЗ-5315
УРАЛ-432001
КАМАЗ-43101
КрАЗ-260
ЗИЛ-133ГД
МАЗ-53363
КАМАЗ-53212
КАМАЗ-5315
КАМАЗ-5410
МАЗ-54322
МАЗ-64226
МАЗ-54323
МАЗ-53363
80
100
85
85
80
85
100
80
90
80
100
100
100
100
28,8
32,7
32,9
28,7
28.8
40,9
70,0
50,0
56,4
50.5
65,5
58,8
45,0
68,8
9,8
8,6
7,4
7,9
9,0
9,2
20,0
18,0
18,0
13,0
20,0
20,0
20,0
19,2
3,6
3,6
3,6
3,6
3,6
3,6
3,6
3,6
3,6
3,6
3,6
3,6
3,6
3,6
Таблица П.24 Исходные данные об обгоняемом ТС
6-я цифра ЗК
Категория ТС
L2, м
0
1
2
3
4
5
6
7
8
9
М1
М2
М3
М3
М3
М3
N1
N2
N3
N3+O
4,5
5,5
7,0
9,0
10,0
11,0
4,5
4,5
9,0
16,0
132
Скорость обгоняемого ТС, V2, км/ч
60,70,80,90,100
50,60,70,80,90
50,60,70,80,90
50,55,60,65,70
50,60,70,80,90
50,60,65,70,75
50,60,70,80,90
40,50,60,70,80
50,55,60,65,70
50,55,60,65,70
Таблица П.25 Средние значения коэффициентов сопротивления
уводу шин
Размеры шин
Модели шин
Коэффициент сопротивления
уводу шины при номинальной
нагрузке и рабочем давлении
воздуха
кгс/град
Суммарный коэффициент сопротивления уводу
передней оси автомобиля при повороте с 50процентным перерасОтнесенный к велипределением нагрузки,
чине радиальной
кгс/рад
нагрузки
5,20—13
155—13
5,60—15
5,60—15
155—15
6,45—13
6,45—13
65—13
6,45—13
6,00—13
6,40—13
6,70—15
175—15
М-61
И-151
М-57А
М-69А
М-122
М-119АР-6
М-119А
М-130
М-130А
М-107
М-100
И-194
Л-260
40,0
48,6
38,2
44,0
50,6
50,5
57,2
55,3
58,3
39,8
40,6
53,1
52,5
8,34
8,90
6,63
7,64
8,83
7,82
8,85
8,58
9,04
7,06
7,05
6,20
6,10
61,2
86,1
65,2
77,5
82,5
79,7
98,7
63,0
93,5
47,0
63,0
100,0
90,4
6,70—15
185—15
7,35—14
185—14
200—20
7,50—20
И-А42
Л-288
И-146
И-Л156
И-238А
Я-44
55,1
72,0
58,2
74,0
81
71
6,30
8,60
7,67
9,75
5,82
5,08
96,7
117,2
103,5
129,1
133
140
220—508
220—508
220—508
200—508Р
7,50—20РС
8,25—20
240—508
240—508Р
240—508РС
12,00—20
320—508
300—508Р
260—508Р
260—20
260—508
МИ-126Б
МИ-126А
И М-140
И-32
Я-212Д
ИК-6
МИ-20
И-34
Я-271
М-93
ИЯВ-12
И-А68
ИН-99
И-202
М-103Б
66
88
86
77
52
109
97
85
35
203
238
387
173
183
160
4,75
4,94
6,18
5,56
3,76
6,90
6,15
5,38
2,21
2,77
5,46
8,87
7,13
7,56
6,60
120
134
144
143
93
204
185
167
68
335
393
688
348
341
294
133
Коэффиц. Обтекаемости, кгс.
Уклон, i,tga
Ведущий радиус колеса
f
Коэфф. грунта, E
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
0
ЗАЗ 968
(ВВС модели)
1,57х1,40
1,76
0,038
0,044
0,278
0,014
0,60
7004400
3,8
2,12
1,41
0,96
-
4,16
0
11
1
ВАЗ
2101,21011
1,61х1,44
1,86
0,032
0,045
0,278
0,019
0,65
8005600
3,75
2,3
1,49
1,0
-
4,15
1
12,5
2
ВАЗ 2105
1,61х1,44
2,31
0,032
0,052
0,278
0,023
0,70
8005600
3,67
2,1
1,36
1,0
-
3,53
2
14
125
Частота вращения вала,
об/мин
Зад,
I
II
III
IV
V
ход
Скорость м/с
Лобовая площадь, м
2
Передаточные числа
Последняя цифра зачетной
книжки
Габаритные размеры, м
1
Предпоследняя цифра зачетной книжки
Марки автомобилей
Таблица П.26 Варианты заданий практикума, исходные данные для задач
Продолжение таблицы П.26
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
3
Москвич
412,2140
1,55х1,44
1,78
0,037
0,070
0,465
0,035
0,75
7004750
3,49
2,04
1,33
1,0
-
3,4
3
15,3
4
ГАЗ 53А
2,38х2,32
4,22
0,060
0,087
0,488
0,026
0,80
6,55
3,09
1,77
1,0
-
7,77
4
16,7
2,47х2,18
4,30
0,065
0,096
0,488
0,040
0,85
6,24
3,32
1,90
1,0
-
6,7
5
18
2,50х2,40
4,30
0,075
0,105
0,505
0,060
0,90
7,44
4,10
2,29
1,47
1,0
7,09
6
19,5
2,50х2,40
4,80
0,070
0,123
0,505
0,100
0,95
7,44
4,10
2,29
1,47
1,0
7,09
7
21
2,60х2,62
5,24
0,065
0,140
0,525
0,050
1,00
6,17
3,40
1,79
1,09
1,0
6,38
8
22,2
2,50х3,37
6,74
0,060
0,158
0,610
0,150
0,95
7,82
4,03
2,50
1,53
1,0
7,38
9
24
5
6
7
8
9
ЗИЛ 164,
КАЗ 600
ЗИЛ
130,164А
ЗИЛ 133
Г1
УРАЛ
375Н
КАМАЗ
4310
126
6002800
6002800
6002800
6003200
6003200
8002600
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
Основная литература
1. Рябчинский А.И. Регламентация активной и пассивной безопасности автотранспортных средств: учебн. пособие для студ. высш. учебн.
заведений/А.И. Рябчинский и др. – М.: Издат. Центр «Академия»,2006.
– 432с.
2. Вахламов В.К. Техника автомобильного транспорта. Подвижной
состав и эксплуатационные свойства. Уч. Пособие для студ. Высш.
учебн. Заведений (2-е изд.)., Изд. Центр «Академия», 2005г -528 стр.
Дополнительная литература
1. Афанасьев Л.Л., Дьяков А.Б., Илларионов В.А. Конструктивная
безопасность автомобилей. - М.: Машиностроение, 1983г.
2. Боровский Б.Е. Безопасность движения автомобильного транспорта. – Л.: Лениздат, 1984. -304с.
3. Рябчинский А.И., Токарев А.А., Русаков В.З. Динамика автомобиля и безопасность дорожного движения: учебн. пособие. Под ред.
А.И. Рябчинского. – М.:Изд. МАДИ (ГТУ), 2002. – 131с.
4. Рябчинский А.И., Русаков В.З., Карпов В.В. Устойчивость и
управляемость автомобиля и безопасность дорожного движения: учебн.
пособие. Под ред. А.И. Рябчинского. – Шахты: Изд. ЮРГУЭС 2003. –
177.
125
ОГЛАВЛЕНИЕ
ВВЕДЕНИЕ............................................................................................4
ЧАСТЬ
1
ОПРЕДЕЛЕНИЕ
СУММАРНЫХ
СИЛ
СОПРОТИВЛЕНИЯ ДВИЖЕНИЮ .............................................................5
1.1 Сила сопротивления подъему ........................................................5
1.2 Сила сопротивления качению ........................................................6
1.3 Сила сопротивления воздуха ........................................................ 10
1.4 Определение возможности движения при данной скорости .....11
Индивидуальные задания ...................................................................15
Контрольные вопросы ........................................................................ 15
ЧАСТЬ 2 ОПРЕДЕЛЕНИЕ ПУТИ И ВРЕМЕНИ РАЗГОНА
АВТОМОБИЛЯ ........................................................................................... 16
Индивидуальные задания ...................................................................27
Контрольные вопросы ........................................................................ 27
ЧАСТЬ 3 ОПРЕДЕЛЕНИЕ ПАРАМЕТРОВ ЭФФЕКТИВНОСТИ
ТОРМОЖЕНИЯ ........................................................................................... 28
Индивидуальные задания ...................................................................35
Контрольные вопросы ........................................................................ 35
ЧАСТЬ 4 РАСЧЕТ ВОЗМОЖНОСТИ ДВИЖЕНИЯ ПРИ
ЗАДАННОЙ СКОРОСТИ ........................................................................... 37
ЧАСТЬ 5 МАНЕВРИРОВАНИЕ ТРАНСПОРТНОГО СРЕДСТВА.
ГРАФОАНАЛИТИЧЕСКИЙ
СПОСОБ
ОПРЕДЕЛЕНИЯ
ПАРАМЕТРОВ ЗАВЕРШЕННОГО И НЕЗАВЕРШЕННОГО ОБГОНА57
5.1 Параметры обгона ......................................................................... 57
5.1.1 Определение параметров обгона .............................................. 58
5.2 Графоаналитический метод расчета ............................................ 62
5.3.Аналитический метод расчета...................................................... 64
5.3.1 Завершенный обгон ....................................................................64
5.3.2 Незавершенный обгон................................................................ 65
5.4 Определение резервов времени и пути .......................................66
5.5 Определение показателей завершенного и незавершенного
обгонов ......................................................................................................... 66
5.6 Пример расчета .............................................................................. 66
5.7 Оценка возможности предотвращения наезда на препятствия .69
5.8 Оценка возможности предотвращения наезда на пешехода .....71
5.9 Определение безопасной скорости ночью ..................................72
Контрольные вопросы ........................................................................ 73
ЧАСТЬ 6 УСТОЙЧИВОСТИ АВТОМОБИЛЯ И БЕЗОПАСНОСТЬ
ДВИЖЕНИЯ ................................................................................................ 74
6.1 Потеря устойчивости автомобиля ............................................ 74
126
6.2 Потеря продольной устойчивости автомобиля ...................... 83
6.3 Занос автомобиля ......................................................................85
Контрольные вопросы ................................................................ 95
7. Управляемость автомобиля и безопасность движения ............... 96
7.1 Влияние бокового увода на устойчивость автомобиля......... 96
ПРИЛОЖЕНИЕ ................................................................................. 105
Основная литература.....................................................................125
Дополнительная литература ......................................................... 125
127