Эксплуатационными свойствами автомобиля называются свойства, характеризующие выполнение автомобилем транспортных и специальных работ - перевозку пассажиров, грузов и специального оборудования.

Эти свойства определяют приспособленность автомобиля к условиям эксплуатации, а также эффективность и удобство его использования.

Тягово-скоростные - свойства автомобиля, определяющие диапазоны изменения скоростей движения и максимальные ускорения разгона в различных дорожных условиях при работе на тяговом режиме. Тяговым называется режим движения автомобиля, при котором от двигателя к ведущим колесам подводятся мощность и момент, необходимые для движения.

автомобиль тойота динамический расчет

Тягово-скоростные свойства имеют важное значение в эксплуатации, так как от них во многом зависят средняя скорость движения и производительность автомобиля. Чем выше тягово-скоростные свойства, тем выше средняя скорость, меньше время, затрачиваемое на перевозку грузов и пассажиров, и выше производительность автомобиля.

Основными показателями, оценивающими тягово-скоростные свойства автомобиля, являются:

· максимальная скорость v_max, км/ч;

· минимальная устойчивая скорость (на высшей передаче) v_min, км/ч;

· время разгона (с места) до максимальной скорости t_p, с;

· путь разгона (с места) до максимальной скорости S_p, м;

· максимальные и средние ускорения при разгоне (на каждой

передаче) j_max и j_ср, м/с²;

· максимальный преодолеваемый подъем (на низшей передаче и при постоянной скорости) i_max, %;

· длина динамически преодолеваемого подъема (с разгона) S_i м;

· максимальная сила тяги на крюке (на низшей передаче) Р_с, Н.

В качестве обобщенного оценочного показателя тягово-скоростных свойств автомобиля можно использовать среднюю скорость движения.

Тормозные - свойства автомобиля, определяющие максимальные

замедления при торможении в различных дорожных условиях и обеспечивающие неподвижное удержание автомобиля относительно

опорной поверхности.

Тормозные свойства автомобиля имеют важное значение в эксплуатации, так как от них во многом зависит безопасность движения. Чем лучше тормозные свойства, тем выше безопасность движения, а также средняя скорость и производительность автомобиля.

Измерителями тормозных свойств автомобиля являются:

· замедление при торможении j_з, м/с^2,время торможения t_тор, с,

· тормозной путь S_тор, м.

В эксплуатации для проверки эффективности тормозных механизмов в качестве измерителей используют максимально допустимый тормозной путь и минимально допустимое замедление для автомобиля без нагрузки и с полной нагрузкой.

Нормы тормозных свойств для автомобиля без нагрузки при торможении на сухой асфальтированной горизонтальной дороге регламентированы Правилами дорожного движения.

Топливная экономичность - свойство автомобиля, определяющее расходы топлива при выполнении транспортной работы.

Топливная экономичность автомобиля имеет важнейшее значение в эксплуатации, так как топливо - один из основных эксплуатационных материалов, потребляемых автомобилем в большом количестве. В связи с этим себестоимость перевозок существенно зависит от топливной экономичности подвижного состава, так как затраты на топливо составляют примерно 10.15 % всех затрат на перевозки. Поэтому чем выше топливная экономичность подвижного состава, тем меньше расход топлива и ниже себестоимость перевозок.

Измерителями топливной экономичности автомобиля являются:

· расход топлива в литрах на единицу пробега автомобиля (путевой расход топлива) g_n, л/100 км;

· расход топлива в граммах на единицу транспортной работы g_p, г/т*км (пасс. - км);

· пробег автомобиля S, км.

Управляемость - свойство автомобиля изменять или сохранять параметры движения при воздействии водителя на рулевое управление.

Управляемость автомобиля - одно из важнейших эксплуатационных свойств, определяющих возможность его безопасного движения с большими средними скоростями, особенно на дорогах с интенсивным движением. Основными параметрами, характеризующими поворот автомобиля являются, радиус поворота и положение центра поворота.

Маневренность - свойство автомобиля поворачиваться на минимальной площади и вписываться в дорожные габариты.

Устойчивость - свойство автомобиля сохранять направление движения и противостоять силам, стремящимся вызвать занос или опрокидывание автомобиля. Устойчивость свойство, от которого во многом зависит безопасность движения. Нарушение устойчивости автомобиля приводит к нарушению безопасности движения, вследствие чего может возникнуть аварийная ситуация или произойти дорожно-транспортное происшествие.

Признаком потери автомобилем устойчивости является его скольжение или опрокидывание. В зависимости от направления скольжения или опрокидывания автомобиля устойчивость может быть продольная и поперечная. Нарушение у подвижного состава поперечной устойчивости в эксплуатации наиболее вероятно и более опасно, чем нарушение продольной устойчивости.

Проходимость - свойство автомобиля двигаться по плохим дорогам и

вне дорог. Проходимость характеризует степень уменьшения средних скоростей движения и производительности автомобиля в указанных условиях по сравнению с хорошими дорогами. Проходимость имеет важное значение для любого автомобиля, особенно работающего в сельском хозяйстве, лесной промышленности, на строительстве, в карьерах и по бездорожью. Проходимость в таких условиях эксплуатации определяет средние скорости движения и оказывает существенное влияние на производительность автомобиля. Поэтому повышение проходимости автомобиля по плохим дорогам и в условиях бездорожья имеет большое народно-хозяйственное значение. Проходимость автомобиля оценивается габаритными, тяговыми и опорно-сцепными параметрами.

Плавность хода - свойство автомобиля обеспечивать защиту перевозимых людей, грузов и механизмов автомобиля от воздействия неровностей дороги.

Плавность хода - эксплуатационное свойство автомобиля от которого во многом зависят средняя скорость движения и производительность, расход топлива, межремонтные пробеги комфортабельность езды и сохранность перевозимого груза. Основными причинами колебаний автомобиля являются неровности дороги. На дорогах с асфальтобетонным покрытием неровности имеют различные размеры и очертания. Они бывают двух видов: неровности высотой 3.5 мм и длиной 8.10 мм называются микронеровностями, а неровности высотой 10.12 мм и длиной 5.8 м называются волнами.

Измерителями плавности хода являются:

· частота колебаний щ, Гц, или п, мин^-1;

· амплитуда колебаний z (наибольшее перемещение кузова от положения равновесия), м;

· скорость колебаний z (первая производная перемещения по времени), м/с;

· ускорения колебаний z (вторая производная перемещения по времени), м/с².

Экологичность - свойство автомобиля, характеризующее наименьшую степень загрязнения окружающей среды отработавшими газами и шумом.

Из всех эксплуатационных свойств автомобиля, связанных с его движением, экологичность является одним из важнейших свойств. Она зависит главным образом от двигателя автомобиля и его технического состояния.

Экологичность автомобиля существенно влияет на состояние окружающей среды, здоровье и жизнь людей, растительный и животный мир. Поэтому экологичности автомобилей необходимо уделять серьезное внимание. Чем выше экологичность автомобилей, тем меньший вред они наносят природе и людям.

А вред окружающей среде автомобили наносят большой, приводящий к невосполнимым потерям.

Автомобильный транспорт - источник отработавших газов.

При движении автомобили потребляют большое количество кислорода для сжигания топлива в цилиндрах двигателей. Так, при скорости 40 км/ч за один час движения автомобиль сжигает такое количество кислорода, которым могли бы дышать в течение этого времени более одной тысячи человек. Потребляя большое количество кислорода, автомобили сильно загрязняют окружающую среду, так как при сгорании 1 л топлива в цилиндрах двигателя выброс отработавших газов через выпускную трубу составляет 300 г. Кроме отработавших газов в воздух попадают картерные газы и углеводороды в результате испарения топлива из топливных баков, карбюраторов и трубопроводов. При этом испарившиеся углеводороды составляют примерно 20 % всех углеводородов, попавших в воздух из автомобилей. А из всех газов (промышленных, транспортных и др.), выбрасываемых в окружающую среду, 75 % составляют отработавшие газы автомобилей.

Отработавшие газы, выбрасываемые в окружающую среду, содержат до 280 различных веществ.

Безопасность движения - свойство автомобиля двигаться с наименьшей вероятностью дорожно-транспортных происшествий. Безопасность движения - важнейшее эксплуатационное свойство, от которого зависят жизнь и здоровье людей, сохранность автомобиля, перевозимых грузов и других материальных ценностей.

Вместимость - свойство автомобиля, определяющее количество грузов или пассажиров, которые могут быть одновременно перевезены.

Прочность - свойство автомобиля работать без поломок и неисправностей.

Долговечность - свойство автомобиля работать без интенсивного износа отдельных деталей, механизмов и систем, вызывающего прекращение эксплуатации автомобиля.

Приспособленность к техническому обслуживанию и ремонту - свойство, автомобиля определяющее простоту, трудоемкость и время простоя при выполнении этих работ.

Приспособленность к погрузочно-разгрузочным работам - свойство автомобиля обеспечивать эти работы с минимальной затратой времени и труда.

Эксплуатационные свойства автомобиля оцениваются с помощью их измерителей и показателей.

Измерителем эксплуатационного свойства называется единица измерения, характеризующая это свойство с качественной стороны (например, скорость движения автомобиля).

Показателем эксплуатационного свойства называется число определяющее величину измерителя этого свойства, его количественное значение (например, максимальная скорость).

Измерители и показатели эксплуатационных свойств автомобиля устанавливаются различными нормативными документами - ГОСТами, стандартами и т.п.

Для определения показателей эксплуатационных свойств проводятся испытания автомобиля.

Эксплуатационные свойства, обеспечивающие движение автомобиля, существенно зависят от конструкции и технического состояния автомобиля, его систем и механизмов.

Чем совершеннее конструкция автомобиля и лучше его техническое состояние, тем выше эксплуатационные свойства автомобиля. Поэтому автомобиль, его системы и механизмы конструируются таким образом, чтобы он имел определенные эксплуатационные свойства, требуемые для заданных условий эксплуатации и обеспечивающие эффективное использование автомобиля.

На рисунке показана связь эксплуатационных свойств с системами и механизмами автомобиля с учетом наибольшего влияния систем, механизмов и их технического состояния на эксплуатационные свойства.

Условия эксплуатации автомобиля

Эксплуатационные свойства автомобиля наиболее полно проявляются в условиях эксплуатации.

Условиями эксплуатации автомобиля называются условия, в которых осуществляются перевозки и которые характеризуются различными внешними факторами. К условиям эксплуатации относятся дорожные, транспортные и природно-климатические условия.

Дорожные условия характеризуются рельефом местности, продольным профилем дороги и извилистостью в плане, шириной проезжей части, количеством полос движения, ровностью и прочностью дорожного покрытия, стабильностью состояния дороги, интенсивностью, режимом и видом движения, помехами.

Основой дорожных условий эксплуатации являются дороги, которые по назначению делятся на дороги общего пользования, автомагистрали, внутрихозяйственные (сельские) и городские (улицы).

Дорожные условия оказывают наибольшее влияние на эксплуатационные свойства автомобиля.

Транспортные условия эксплуатации характеризуются видом и количеством перевозимых грузов, дальностью перевозок, способами погрузки и выгрузки грузов, режимом работы, видом маршрутов, условиями хранения, техническим обслуживанием и ремонтом автомобиля.

Транспортные условия эксплуатации определяют специализацию автомобиля, которая обеспечивает максимальную приспособленность к перевозке определенного вида груза.

Природно-климатические условия эксплуатации автомобиля характеризуются температурой окружающего воздуха, атмосферным давлением и осадками (туман, дождь, снег). Территория России включает в основном зоны умеренного и холодного климата. В зоне умеренного климата сосредоточена большая часть автомобилей страны. В зоне холодного климата зимой температура опускается - 50°С и ниже, а продолжительность зимнего периода со снежным покровом составляет 200.280 дней в году в отдельных районах. Для этой зоны должен выпускаться специальный автомобиль в северном исполнении: с морозостойкими шинами, легко запускаемыми двигателями при низких температурах и т.п.

Определение полного веса проектируемого автомобиля и подбор шин

Текущее значение крутящего момента:

M_i=N_e /щ_е Н·м

M_е1 = Н·м

M_е2 = Н·м

M_е3 = Н·м

M_е4 = Н·м

M_е5 = Н·м

M_е6 = Н·м

M_е7 = Н·м

Таблица 3 - Значения мощности и крутящего момента

По результатам расчета строим внешнюю скоростную характеристику двигателя

Определение передаточного числа главной передачи

Для определения передаточного числа проектируемого автомобиля воспользуемся зависимостью:

,

где щ_e - угловая скорость коленчатого вала двигателя, с^-1

- рабочий радиус колеса, м

U_{о -} передаточное число главной передачи,

U_{КП -} передаточное число коробки передач.

Для случая движения автомобиля с максимальной скоростью, когда U_КП=1 (прямая передача), можно записать:

,

тогда

Определение передаточных чисел коробки передач

Передаточное число коробки передач на первой передаче должно соответствовать выражению:

,

где G_{а -} полный вес автомобиля, Н

G_{а2 -} вес автомобиля, приходящийся на ведущие колеса, Н

Ш_{l max -} максимальное значение коэффициента суммарного дорожного сопротивления;

m - коэффициент перераспределения нагрузки на ведущие колеса;

m=0,9 - для переднеприводных автомобилей;

ц =0,7…0,8 коэффициент сцепления ведущих колес с дорожным покрытием асфальтобетон (сухой);

Принимаем ц=0,75

Передаточные числа коробки передач подбираем по закону геометрической прогрессии с учетом передаточного числа первой передачи:

U₁=1,69

Тогда Ui= (U_i+1) ·q,

где _1,n - число передач, исключая ускоряющую.

q=1, 19

U₁=U₂·q

U₂=1,41

U₂=U₃·q

U₃=1, 19

U₃=U₄·q

U₄=1,0

U₅=U₄/q

U₅=0,84

Сила суммарного дорожного сопротивления:

PШ = G_a·Ш, кН

где G_а - сила тяжести автомобиля;

Ш - коэффициент суммарного дорожного сопротивления

Ш = f + h или, Ш = f ·cosa+ sinб,

где f =0,018…0,020 - коэффициент сопротивления качения автомобиля.

Принимаем f =0,020

h - уклон дороги или а - угол подъема дороги.

На горизонтальном участке действует сила сопротивления качению:

P_f = G_a·f = PШ,

P_f = 15700·0,020=314 Н

Будем считать, что PШ не зависит от скорости автомобиля. Для различных скоростей движения автомобиля найдем значение PШ+Р_W и нанесем на тяговую характеристику автомобиля.

P_f =10·1250 ·0,015 = 187,5 Н.

где Ш = 0,014…0,018 - коэффициент сопротивления качению колеса для асфальтобетонного покрытия.

Принимаем Ш =0,015;

Динамический фактор - удельная избыточная сила, используемая для преодоления дополнительных сил сопротивления или разгона:

D=Pкi-Pwn/Ga

D₁ = P_k11-P_w11/Ga = 3950-17,8/15700 = 0,25

D₁ = P_k21-P_w21/Ga = 4470-72,7/15700 = 0,28

D₁ = P_k31-P_w31/Ga = 4750-162,6/15700 = 0,29

D₁ = P_k41-P_w41/Ga = 4710-290,8/15700 = 0,28

D₁ = P_k51-P_w51/Ga = 3890-452,9/15700 = 0,21

D₁ = P_k61-P_w61/Ga = 3370-654,4/15700 = 0,17

D₁ = P_k71-P_w71/Ga = 2690-892,9/15700 = 0,11

D₂ = P_k2-P_w2/Ga = 3290-26,0/15700 = 0, 20

D₂ = P_k2-P_w2/Ga = 3720-104,1/15700 = 0,23

D₂ = P_k2-P_w2/Ga = 3950-236,4/15700 = 0,236

D₂ = P_k2-P_w2/Ga = 3930-419,4/15700 = 0,22

D₂ = P_k2-P_w2/Ga = 3240-654,4/15700 = 0,16

D₂ = P_k2-P_w2/Ga = 2800-945,9/15700 = 0,11

D₂ = P_k2-P_w2/Ga = 2240-1285,7/15700 = 0,06

D₃ = P_k3-P_w3/Ga = 2780-36,5/15700 = 0,17

D₃ = P_k3-P_w3/Ga = 3150-146,3/15700 = 0, 19

D₃ = P_k3-P_w3/Ga = 3340-329,3/15700 = 0, 191

D₃ = P_k3-P_w3/Ga = 3320-585,5/15700 = 0,17

D₃ = P_k3-P_w3/Ga = 2740-914,8/15700 = 0,11

D₃ = P_k3-P_w3/Ga = 2370-1322,2/15700 = 0,06

D₃ = P_k3-P_w3/Ga = 1890-1799,3/15700 = 0,005

D₄ = P_k4-P_w4/Ga = 2340-51,0/15700 = 0,14

D₄ = P_k4-P_w4/Ga = 2640-206,1/15700 = 0,155

D₄ = P_k4-P_w4/Ga = 2810-465,4/15700 = 0,149

D₄ = P_k4-P_w4/Ga = 2790-828,8/15700 = 0,12

D₄ = P_k4-P_w4/Ga = 2300-1296,3/15700 = 0,06

D₄ = P_k4-P_w4/Ga = 1990-1867,9/15700 = 0,007

D₄ = P_k4-P_w4/Ga = 1590-2543,7/15700 = 0,006

На основании полученных данных строим динамическую характеристику автомобиля, см. на стр.

Расчёт и построение графика ускорений

проектируемого автомобиля

Величина ускорений при разгоне на дорогах при движении на i-ой передаче:

j_a=dV/dt=g· (D - Ш) /д

Где д - общее передаточное число в коробке передач,

д = 1,05 + 0,07· (J_k) ^2, у = 0,04.0,08, причем нижний предел соответствует автомобилям с относительно малыми значениями моментов инерции маховика и колес.

д₁ = 1,05 + 0,07· (1,69) ² = 1,24

д₂ = 1,05 + 0,07· (1,41) ² = 1,18

д₃ = 1,05 + 0,07· (1, 19) ² = 1,14

д₄ = 1,05 + 0,07· (1,0) ² = 1,12

j₁= g· (D₁ - Ш) /д = 9,8· (0,25-0,015) /1,24=1,85

j₁= g· (D₁ - Ш) /д = 9,8· (0,28-0,015) /1,24= 2,09

j₁= g· (D₁ - Ш) /д = 9,8· (0,29-0,015) /1,24= 2,17

j₁= g· (D₁ - Ш) /д = 9,8· (0,28-0,015) /1,24= 2,09

j₁= g· (D₁ - Ш) /д = 9,8· (0,21-0,015) /1,24= 1,54

j₁= g· (D₁ - Ш) /д = 9,8· (0,17-0,015) /1,24= 1,22

j₁= g· (D₁ - Ш) /д = 9,8· (0,11-0,015) /1,24= 0,75

j₂= g· (D₂ - Ш) /д = 9,8· (0, 20-0,015) /1,18=1,53

j₂= g· (D₂ - Ш) /д = 9,8· (0,23-0,015) /1,18=1,78

j₂= g· (D₂ - Ш) /д = 9,8· (0,236-0,015) /1,18=1,83

j₂= g· (D₂ - Ш) /д = 9,8· (0,22-0,015) /1,18=1,7

j₂= g· (D₂ - Ш) /д = 9,8· (0,16-0,015) /1,18=1, 20

j₂= g· (D₂ - Ш) /д = 9,8· (0,11-0,015) /1,18=0,78

j₂= g· (D₂ - Ш) /д = 9,8· (0,06-0,015) /1,18=0,37

j₃= g· (D₃ - Ш) /д = 9,8· (0,17-0,015) /1,14=1,33

j₃= g· (D₃ - Ш) /д = 9,8· (0, 19-0,015) /1,14=1,5

j₃= g· (D₃ - Ш) /д = 9,8· (0, 191-0,015) /1,14=1,51

j₃= g· (D₃ - Ш) /д = 9,8· (0,17-0,015) /1,14=1,33

j₃= g· (D₃ - Ш) /д = 9,8· (0,11-0,015) /1,14=0,81

j₃= g· (D₃ - Ш) /д = 9,8· (0,06-0,015) /1,14=0,38

j₃= g· (D₃ - Ш) /д = 9,8· (0,05-0,015) /1,14=0,30

j₄= g· (D₄ - Ш) /д = 9,8· (0,14-0,015) /1,12=1,09

j₄= g· (D₄ - Ш) /д = 9,8· (0,155-0,015) /1,12=1,225

j₄= g· (D₄ - Ш) /д = 9,8· (0,149-0,015) /1,12=1,17

j₄= g· (D₄ - Ш) /д = 9,8· (0,12-0,015) /1,12=0,91

j₄= g· (D₄ - Ш) /д = 9,8· (0,06-0,015) /1,12=0,39

j₄= g· (D₄ - Ш) /д = 9,8· (0,04-0,015) /1,12=0,21

j₄= g· (D₄ - Ш) /д = 9,8· (0,2-0,015) /1,12=0,11

По полученным данным строим график ускорений, см. на стр.29

Расчёт и построение графика пути торможения проектируемого автомобиля

Тормозные свойства автомобиля можно оценить величиной минимального тормозного пути за время торможения с максимальной эффективностью.

S_t=v_a· (t₃ + 0,5t_н) + v_a²/2a_{t, м}

где v_{a_} - начальная скорость автомобиля;

t_{3 -} время запаздывания тормозного привода, в расчётах можно принимать t₃ = 0,05…0,1 с; принимаем t₃ = 0,1 с;

t_{н -} время нарастания замедления; t_н = 0,4…0,5 с; принимаем t_н = 0,5 с;

a_t = установившееся замедление;

Величина максимального замедления может быть определена по следующей формуле

a_t = g·ц/k_э

где ц - коэффициент сцепления колес с дорогой;

ц = 0,8 - сухая дорога;

ц = 0,3 - мокрая дорога.

a_t = 9,8·0,8/1,2 = 6,5; a_t = 9,8·0,3/1,2 = 2,45

тогда для сухой дороги

S_t= · (0,1 + 0,5·0,5) + /2·6,5 = 0,945 м;

S_t= · (0,1 + 0,5·0,5) + /2·6,5 = 7,26 м;

S_t= · (0,1 + 0,5·0,5) + /2·6,5 = 18,7 м;

S_t= · (0,1 + 0,5·0,5) + /2·6,5 = 34,4 м;

S_t= · (0,1 + 0,5·0,5) + /2·6,5 = 65,5 м;

S_t= · (0,1 + 0,5·0,5) + /2·6,5 = 112,8 м;

S_t= · (0,1 + 0,5·0,5) + /2·6,5 = 187 м;

для мокрой дороги

S_t= · (0,1 + 0,5·0,5) + /2·2,45 = 1,39 м;

S_t= · (0,1 + 0,5·0,5) + /2·2,45 = 14,8 м;

S_t= · (0,1 + 0,5·0,5) + /2·2,45 = 41,9 м;

S_t= · (0,1 + 0,5·0,5) + /2·2,45 = 80,3 м;

S_t= · (0,1 + 0,5·0,5) + /2·2,45 = 158,2 м;

S_t= · (0,1 + 0,5·0,5) + /2·2,45 = 278,5 м;

S_t= · (0,1 + 0,5·0,5) + /2·2,45 = 477 м;

Таблица 4 - Значения расстояния пути торможения автомобиля

По результатам строим графики тормозного пути на мокром и сухом дорожном покрытии, см. на стр.30

Заключение