Характеристика Урала-4320

 

 

Примечание : - количество единиц груза, уложенных по первому варианту, равное произведению:

    (3.1)

коэффициента использования грузоподъемности по формуле:

     (3.2)

где,  -количество единиц груза, уложенных в кузове автомобиля по данному варианту;

ga=1.4 кг – вес единицы груза;

gi=6000 кг – номинальная грузоподъемность автомобиля.

 

На основании таблицы 3 строим зависимость коэффициента использования грузоподъемности автомобиля от варианта укладки.

Рис. 3.1 График коэффициента использования грузоподъемности автомобиля.

Принимаем первый вариант укладки груза.

 

 

 

4.Определение центров масс транспортного средства, груза и нормальных реакций дорог

 

Центр масс ТС рассчитываем для анализа устойчивости и проходимости. Нормальные реакции дороги – для расчета сцепного веса на ведущие колеса в тяговом и тормозном режимах движения.

Рис. 4.1 расчетная схема одиночного транспортного средства

 

Значения абсцисс центров масс ТС и груза определяется по формулам:

     (4.1)

где   - абсцисса центра масс ТС (ЦМО) в снаряженном состоянии, м;

- вес ТС в снаряженном  состоянии, т;

-часть веса ТС в  снаряженном состоянии , приходящаяся  на заднюю ось ,т;

- база ТС , м.

 

 

(4.2)

 

где ХА – абсцисса центра масс груженого автомобиля (ЦМГА), м;

       Хг – абсцисса центра масс груза (ЦМГ);

       Gг – вес груза в кузове автомобиля, Gг = 6,38 т.

 

 

Ордината центра тяжести ТС в снаряженном состоянии:

      (4.3)

где   - ордината центра тяжести ТС в снаряженном состоянии,м;

rк = 0,5×d×25,4 + B×N×λ ,                                                            (4.4)        

где d – посадочный диаметр шины, d = 20;

      B – ширина профиля шины, В = 390 мм;

      N – отношение высоты к ширине профиля шины, N = 3,23;

      λ – деформация  шины, λ = 0,9.  

 

rк = 0,5×20×25,4 + 390×3,23×0,9 = 1,39 м,

 

Нормальные реакции дороги на заднюю тележку

     (4.5)

Где - вес груженного автомобиля,т.

 

Нормальные реакции дороги на переднюю ось

     (4.6)

 

Результаты расчетов для данного раздела представлены в таблице 4.1.

 

Таблица 4.1 – Показатели размещения груза на АТС

 

Наименование величины	Обозначение	Единицы измерения	Численное значение
Абсцисса центра масс в снаряженном состоянии (ЦМА)	X0	м	3,36
Вес в снаряженном состоянии	G0	т	15,3
Абсцисса центра масс груза (ЦМГ)	Xг	м	3,19
Вес груза в кузове автомобиля	Gг	т	6,38
Вес груженого автомобиля	GА	т	15,3
Абсцисса центра масс груженого автомобиля (ЦМГА)	XA	м	3,31
База ТС	L	м	4,9
Нормальные реакции дороги на заднюю ось	R2	кН	10,3
Нормальные реакции дороги на переднюю ось	R1	кН	5
Часть веса ТС в снаряженном состоянии, приходящаяся на заднюю ось	G02	т	10,5
Ордината центра масс ТС в снаряженном состоянии	h0	м	2,09
Радиус качения колеса	rк	м	1,39

 

 

 

 

 

 

 

 

5. Определение аэродинамических параметров транспортного средства

 

 Фактор сопротивления  воздуха.

Он определяется по формуле:

 

Wв=Kв*Fa ,                                                  (2)

где Kв- коэффициент сопротивления воздуха;

Fa- площадь Миделева сечения автомобиля;

Kв=0,7 Нс2/м4 .

Фактор обтекаемости Wв количественно характеризует аэродинамические качества автомобиля и служит для определения сил и мощностей сопротивления воздуха.

 Площадь Миделева сечения  автомобиля, определяется по формуле:

 

Fa= Нг *Bг *KF,                                             (3)

где  Bг- габаритная ширина автомобиля;

 Нг - габаритная высота автомобиля;

KF-коэффициент использования площади Миделя;

Bг=2м;

Нг=3,71м;

KF=0,8;

Fa=2*3,71*0,8=5,93 м2,

Wв=0,7*5,93=4,15 Нс2/м2,

 

График 5.1 зависимость сопротивление воздуха от скорости

 

6. Расчет тяговой  и динамической характеристик

 

Тягово-динамический расчет показателей автомобиля Урал 4320

Коэффициент полезного действия трансмиссии.

КПД трансмиссии можно рассчитать по формуле:

hтр=0,96k*0,97l*0,995m , (1)

где k – количество пар цилиндрических шестерен, участвующих в передаче крутящего момента от двигателя к ведущим колесам;

l- количество пар конических  шестерен;

m – количество шарниров.

k =6;

l=3;

m =10;

hтр=0,966*0,973*0,99510=0.782*0,913*0,951=0,67

Коэффициент учета вращающихся колес.

Этот коэффициент показывает, во сколько раз сила, необходимая для разгона с заданным ускорением как поступательно движущихся масса автомобиля, больше силы, необходимой для разгона только поступательно движущихся масс. Он рассчитывается по формуле:

dвр=1+m(Uk2t1+t2)/ma , (2)

t1=Im*Udk2* Uгп2*hтр/ ma* rd* rк , (3)

t2=åIк/ ma* rd* rк , (4)

 

где Im- момент инерции маховика двигателя, кгм2;

åIк- суммарный момент инерции всех колес автомобиля, кгм2;

ma - масса полностью груженного  автомобиля;

m= ma;

ma =15320 кг;

Передаточные числа коробки передач на различных передачах:

Uкп1=5,61; Uкп5=0,723;

Uкп2=2,98; 

Uкп3=1,64; 

Uкп4=1,0; 

t1=0,04-0,06, t2=0,03-0,05. Меньшие значения относятся к более тяжлым автомобилям.

t1=0,04, t2=0,03.

dвр1=1+15320 ((5,61)2 *0,04 +0,03)/ 15320=2,28,

dвр2=1+ 15320 ((2,98)2 *0,04 +0,03)/ 15320=2,25,

dвр3=1+15320 ((1,64)2 *0,04 +0,03)/ 15320=1,

dвр4=1+ 15320 ((1)2 *0,04 +0,03)/ 15320=1,04,

dвр5=1+15320 ((0,723)2 *0,04 +0,03)/ 15320=1,05,

Рисунок 6.1 Динамическая характеристика

Рисунок 6.2 – Функциональная зависимость Рт = f(V)

 

Д = ,         (6.5)

 

где значения РТ и РВ берутся соответственно из графиков РТ = ¦(V) и РВ = ¦(V), Gа – вес автомобиля, Н, т.е. вес в кг умножается на 9,8.

 

Для определения максимальной скорости ТС на прямой передаче, на графике Д = ¦(V) (рисунок 6.3) строится кривая РСУ = ¦(V) (рисунок 6.4),

 

где

РСУ = ,        (6.6)

 

где ¦ - коэффициент сопротивления качению,

           ¦ = ,                    (6.7)

где ¦О = 0,014 – 0,018, V – скорость, м/с.

Рисунок 6.4 – Функциональная зависимость Д = ¦(V) и РСУ = ¦(V)

 

 

7 Расчет тормозных  свойств транспортного средства

 

Тормозная система обеспечивает служебное и экстренное (аварийное) торможение основной (рабочей) тормозной системой и непосредственным образом влияет на безопасность дорожного движения. Оценочные показатели тормозных свойств регламентированы для различных категорий автомобилей требованиями ГОСТ 25478-91 «Автотранспортные средства. Требования к техническому состоянию по условиям безопасности движения».

Основными показателями тормозных свойств являются установившееся замедление jуст и путь торможения Sm. Установившееся замедление определяется выражением:

jуст=(jх* cosa+ f±i)*g,                                              (21)

где g- ускорение свободного падения;

g=9,8 м/с2;

В случае экстренного торможения максимальное замедление может быть определено по упрощенной зависимости:

jуст max=jх*g,                                                              (22)

при jх=0,4:

jуст max=0,4*9,8=3,92,                                                (23)

при jх=0,8:

jуст max=0,8*9,8=7,84,                                                (24)

Значение тормозного пути рассчитывают по формуле:

ST=A*V0+ V02/26 jуст,                                               (25)

где V0-начальная скорость торможения, км/ч;

А- коэффициент, характеризующий время срабатывания тормозных механизмов;

 

jх=0,4, A=0,16

V0=20(км/ч): ST=0,16*20+202/26*3,92=7,12 м,

V0=40(км/ч): ST=0,16*40+402/26*3,92=22,09 м,

V0=60(км/ч): ST=0,16*60+602/26*3,92=44,92 м,

V0=80(км/ч): ST=0,16*80+802/26*3,92=75,59 м,

V0=100(км/ч): ST=0,16*100+1002/26*3,92=114,12 м,

jх=0,8,A=0,16:

V0=20(км/ч): ST=0,16*20+202/26*7,84=5,16 м,

V0=40(км/ч): ST=0,16*40+402/26*7,84=14,24 м,

V0=60(км/ч): ST=0,16*60+602/26*7,84=27,26 м,

V0=80(км/ч): ST=0,16*80+802/26 *7,84= 44,19 м,

V0=100(км/ч): ST=0,16*100+1002/26* 7,84= 65,06 м,

 

Таблица 1 Значения тормозного пути автомобиля, м

 

Коэффициент сцепления	Начальная скорость торможения, км/ч
	20	40	60	80		100
jх=0,4	7,12	22,09	44,92		75,59	114,12
jх=0,8	5,16	14,24	27,26		44,19	65,06

 

Рис. 2.  Графики зависимости ST= f(V0) 
8. Определение показателей устойчивости, маневренности

8.1 Устойчивость  автомобиля

 

Оценочными показателями поперечной устойчивости автомобиля являются:

угол поперечного уклона дороги b при котором автомобиль опрокинуться при прямолинейном движении. Этот угол находят из уравнения статистического равновесия автомобиля:

 

b=arctgB/2hц,                              (26)

 

 

где B - колея передних колес, м.

Отношение B/2hц- называют коэффициентом поперечной устойчивости автомобиля:

m= B/2hц,,                                     (27)

m=2 /2*1,72=1,72,

b=arctg(1,72)=34,97,                    (28)

- критическая скорость движения  автомобиля по опрокидыванию, которая  определяется  по формуле:           

где R- радиус кривизны полотна дороги в плане, м;

R=40: Vоп = 76,8 км/ч,

R=60: Vоп =  94,1км/ч,

R=80: Vоп = 108,6км/ч,

R=100: Vоп = 121,5км/ч,

 

Таблица 2 Значения критической скорости автомобиля по опрокидыванию

R,м	40	60	80	100
Vоп, км/ч	76,8	94,1	108,6	121,5

 

 

Критическую скорость автомобиля по заносу определяют при двух значениях коэффициента сцепления  jх=0,4 и jх=0,8  различных значениях радиуса поворота по формуле:

jх=0,4

R=40: Vзан = 45 км/ч,

R=60: Vзан = 55,2 км/ч,

R=80: Vзан = 63,7 км/ч,

R=100: Vзан = 71,2 км/ч,

 

jх=0,8

R=40: Vзан = 63,7 км/ч,

R=60: Vзан = 78,07 км/ч,

R=80: Vзан = 90,15 км/ч,

R=100: Vзан = 100,8 км/ч,

 

Таблица 3 Значения критической скорости по заносу

 

R, м	40	60	80	100
jх=0,4	45	55,2	63,7	71,2
jх=0,8	63,7	78,07	90,15	100,8

 

 

Рис. 3. Графики зависимости Vоп=f(R)  и Vзан=f(R) при различных значениях jх

 

8.2. Маневренность  автомобиля

 

Принципиальное различие между понятиями «управляемость» и «устойчивость» заключается в том, что устойчивость охватывает ряд свойств автомобиля, обеспечивающих его движение по заданной траектории без воздействия водителя, а управляемость определяется степенью соответствия траектории движения положению управляемых колес.

Основными показателями управляемости автомобиля являются: минимальный радиус поворота автомобиля Rэ, критическая скорость движения по управляемости (по боковому скольжению управляемых колес) Vупр.

Минимальный радиус поворота автомобиля с эластичными шинами определяется выражением:

Rэ=La/tg(Q-d1)+ tgd2,                              (31)

где d1 и d2- углы увода колес соответственно передней и задней осей, град;

Q - максимальный средний угол поворота управляемых колес автомобиля, рад. Обычно Q=(0,62-0,7).

Значения углов увода d1 и d2 зависят от конструкции шин и давления воздуха в них, боковых сил и других факторов. Экспериментально установлено, что .

d1=Pd1/åKув1,                                            (32)

d2 = Pd2/åKув2,                                          (33)

где Pd1 и Pd2 – боковые силы, действующие на колеса переднего и заднего мостов (тележки), Н;

åKув1 и åKув2 – суммарные коэффициенты сопротивления уводу колес переднего и заднего мостов, Н/град.

Боковые силы, действующие на колеса переднего и заднего мостов, при которых колеса катятся еще без бокового скольжения, определяют по формулам:

Pd1=0,4**jх mk1* g ,                                 (34)

Pd2=0,4*jх * mk2* g,                                 (35)

Значения коэффициента сопротивления уводу Kув одного колеса находятся в пределах 300-600 Н/град для легковых автомобилей и 700-1200 Н/град – для грузовых и автобусов. Суммарные значения åKув для колес переднего и заднего мостов (тележки) находят по формуле:

åKув=nk*Kув,                                          (36)

где nk =6 – общее количество колес на переднем и заднем мосту автомобиля.

при Kув=1000 Н/град

åKув1=2*1000=2000 Н/град,

åKув2=4*1000=4000 Н/град,

При jх=0,8:

Pd1=0,4*0,8* 4835* 9,8=1515,5 Н,

Pd2=0,4*0,8* 10485 * 9,8=41101,2 Н,

d1=1515,5/2000=70,

d2 = 41101,2/4000=100,

Минимальный радиус поворота автомобиля с эластичными шинами определяется выражением:

Rэ=La/tg(Q-d1)+ tgd2,                                  (37)

При Q=:42

Rэ=4,9/(tg(420-70)+ tg100)=10.8,

Радиус поворота автомобиля с абсолютно жестким в боковом направлении колесами по формуле :

R=La/tgQ,                                                   (38)

R=5,18/tg420=5,18/0,6745=12.3,

Сравним полученные значения R и Rэ:

Данный автомобиль обладает достаточной поворачиваемостью, т. к.    R > Rэ .

 

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

 

В данной курсовой работе дано описание МАЗ-54331 с учетом завода-изготовителя,  указано область применения. Приведён общий вид автомобиля, схема со всеми технологическими размерами и параметрами профильной проходимости,  в табличной форме дана краткая техническая характеристика ТС. Приведена  характеристика груза и описан метод размещения груза в транспортном средстве. Даны методы расчёта центров масс ТС, груза, тягово-скоростных и тормозных свойств, устойчивости, манёвренности и тормозных характеристик.