Содержание

Введение

1. Расчет основных показателей безопасности автотранспортного средства

1.1 Активная безопасность

1.1.1 Габаритные и весовые параметры автомобиля

1.1.2 Тяговая динамичность

1.1.3 Тормозная динамичность

1.1.4 Устойчивость

1.1.5 Управляемость

1.1.6 Информативность

1.1.7 Оборудование рабочего места водителя

1.2 Пассивная безопасность

1.3 Послеаварийная безопасность

1.4 Экологическая безопасность

2. Климат-контроль в автомобилях ГАЗ

2.1 Предлагаемые мероприятия по созданию автомобиля семейства ГАЗ оборудованным климат-контролем

Заключение

Список использованных источников

Аннотация

Данная курсовая работа на тему «Безопасность транспортных средств» включает введение, две главы, заключение, список использованных источников, 12 рисунков, 2 таблицы.

Во введении раскрыта актуальность данной темы. Цель и задачи курсовой работы.

В первой главе даны методические указания к расчету показателей безопасности транспортного средства, рассчитаны активная безопасность, пассивная безопасность, послеаварийная безопасность, экологическая безопасность.

Во второй главе описана стандартная система безопасности автомобиля ГАЗ 3110, а также предлагаемые мероприятия по созданию автомобиля оборудованными климат - контролем семейства ГАЗ.

Введение

В последние годы наша страна переживает настоящий автомобильный бум. Каждый год тысячи наших граждан становятся владельцами собственных автомобилей, а значит, переходят из разряда пешеходов в разряд водителей.

Сев за руль автомобиля, водитель вверяет ему свою жизнь и жизнь пассажиров, берет на себя ответственность за безопасность окружающих, последствия своей неосторожности, непрофессионализма и лихачества.

К сожалению, не все водители помнят об этом. Некоторые из них считают, что, пройдя курс обучения в автошколе и получив права, они застрахованы от всяких неприятностей на дороге. Но как показывает практика, это далеко не так. Анализ причин дорожно-транспортных происшествий свидетельствует, что основная их масса происходит из-за незнания водителями Правил дорожного движения, пренебрежения их требованиям, в результате неправильных действий по управлению автомобилем или его неисправности, то есть вследствие нарушения основных правил эксплуатации автомобиля.

Данная курсовая работа предназначена для закрепления знаний полученных по дисциплине «Безопасность транспортных средств», применения этих знаний в курсовой работе. Целью курсовой работы является теоретический расчет тяговых, динамических и тормозных характеристик выбранного автомобиля, и внесение собственных предложений по улучшению конструкции автомобиля с целью повышения безопасности.

1. Расчет показателей безопасности автотранспортного средства

1.1 Активная безопасность

Для количественной характеристики активной безопасности применяют как широко распространенные показатели: минимальный тормозной путь, максимальное замедление, критические скорости по условиям заноса и опрокидывания и т.п.; так и новые показатели, специфические только для данного аспекта безопасности.

На активную безопасность автомобиля влияют следующие факторы:

компоновочные параметры автомобиля (габаритные и весовые);

тяговая динамичность;

тормозная динамичность;

устойчивость;

управляемость;

информативность;

оборудование рабочего места водителя, его соответствие требованиям эргономики.

1.1.1 Габаритные и весовые параметры автомобиля

К габаритным параметрам автомобиля относятся длина L_a, ширина B_a, высота H_a и база L, т. е. расстояние между передней и задней осями, к весовым - полный вес автомобиля G_a, вес, приходящийся соответственно на передний G₁ и задний G₂ мосты.

При движении автомобиль подвергается воздействию различных случайных возмущений, стремящихся изменить характер движения. Вследствие этого даже на строго прямолинейных участках дороги автомобиль движется не прямолинейно, а по кривым больших радиусов. При этом значительную часть времени он находится под углом к оси дороги, и размер полосы, потребной для его движения, - динамический коридор, превышает его габаритную ширину. Ширина динамического коридора зависит от размеров автомобиля и его скорости (рисунок 1).

Рисунок 1- Динамический коридор на прямолинейном участке дороги.

Эмпирическая зависимость между габаритной шириной автомобиля В_а, скоростью его движения v и шириной динамического коридора В_к имеет следующий вид:

, (1)

где v - в м/с, а В_а - в м.

м

Ширина динамического коридора, необходимая для безопасного движения автомобилей с высокими скоростями, иногда значительно превышает ширину полосы движения, установленную Строительными нормами и правилами (СНиП). СНиП предусматривают для дорог с интенсивностью движения свыше 3000 автомобилей в сутки ширину полосы движения 3,75 м а для дорог с меньшей интенсивностью 3,0-3,5 м. Эти размеры не всегда обеспечивают безопасный разъезд автомобилей, поэтому водитель, чтобы избежать столкновения, вынужден снижать скорость.



Рисунок 2 - Динамический коридор на криволинейном участке дороги

Более заметно влияние геометрических параметров автомобиля на безопасность при криволинейном движении. Хотя при крутых поворотах скорости автомобиля обычно невелики и случайные возмущения незначительны, ширина динамического коридора может быть достаточно большой. Ее можно определить по формуле (рисунок 2):

,

(2)

где R_н и R_в - соответственно наружный и внутренний габаритные радиусы поворота автомобиля; L' = L + С - расстояние от заднего моста до передней части автомобиля (L - база автомобиля; С - передний свес).

м,

м

Согласно выражению (2) при L' R_н величина В_к может значительно превышать В_а, что вынуждает строителей расширять полосы движения на криволинейных участках дорог. В таблице 1 приведены геометрические и весовые параметры некоторых отечественных автомобилей.

Таблица 1 - Параметры автомобиля

Автомобиль	Геометрические параметры, м	Весовые параметры, кН
	La	Ba	Ha	L	L'	Rн	Ga	G1	G2
ГАЗ-3102	4,960	1,82	1,476	2,8	3,758	5,8	18,13	8,67	9,45

Габаритная высота Н_а имеет значение при проезде автомобилей под путепроводами и проводами контактной сети. Чрезмерно высокие транспортные средства (например, двухэтажные троллейбусы или автобусы, полуприцепы-панелевозы или автомобили-фургоны) с высоко расположенным центром тяжести испытывают значительные угловые колебания в поперечной плоскости. При движении по неровной дороге они могут верхним углом задеть за столб или мачту.

Масса транспортного средства для безопасности движения имеет, в основном, косвенное значение. Чем больше масса автомобиля, тем труднее им управлять. Тяжелый автомобиль медленно разгоняется и останавливается. На нем трудно выполнить сложный маневр. Чем больше масса транспортного средства, тем больше динамические нагрузки на дорогу, тем меньше срок службы покрытия. Поэтому, несмотря на очевидные преимущества применения подвижного состава большой массы, во всех странах строго соблюдают ограничение осевых нагрузок и полных масс транспортных средств. В РФ все автомобили разделены на три группы:

группа А - автомобили и автопоезда дорожного типа для дорог с усовершенствованным капитальным покрытием, имеющие осевые нагрузки до 10 тонн от одиночной оси и полную массу автомобиля до 30 тонн, автопоезда до 38 тонн (т.е. могут эксплуатироваться по дорогам общего пользования 1, 2, 3 категорий, а при специальном усилении дорожной одежды по дорогам 4 категории);

группа В - автомобили и автопоезда дорожного типа, для всей сети дорог общего пользования и имеющие осевые нагрузки до 6 тонн от одиночной оси и полную массу одиночного автомобиля до 22 тонн, автопоезда до 34 тонн (могут эксплуатироваться по всем дорогам общего пользования);

внедорожные - это автомобили, не допускаемые к эксплуатации по дорогам общего пользования и имеющие нагрузку от одиночной оси > 10 тонн.

1.1.2 Тяговая динамичность

Для безопасности движения имеют значение следующие показатели тяговой динамичности: максимальная скорость v_max, и ускорение j_max, а также минимальные время t_р и путь S_p разгона на горизонтальной дороге с твердым покрытием хорошего качества.

Максимальная скорость автомобиля является показателем его предельных возможностей. Для ее расчета воспользуемся известным из теории автомобиля уравнением движения разгоняющегося на подъеме автомобиля:

,

где P_т - сила тяги на ведущих колесах автомобиля; Р_и - приведенная сила инерции автомобиля; Р_д = Р_к + Р_п - сила сопротивления дороги (Р_к-сила сопротивления качению; Р_п-сила сопротивления подъему); Р_в-сила сопротивления воздуха.

В конечном итоге максимальная скорость на высшей передаче определяется по следующей формуле, в м/с:

,

где ,

,

,

где:

N_{e max} - максимальная мощность двигателя;

a_м, b_м и с_м - эмпирические коэффициенты (для четырехтактных карбюраторных двигателей a_м = b_м = с_м = 1; для двухтактных дизелей а_м = 0,87, b_м = 1,13, с_м = 1; для четырехтактных дизелей а_м = 0,53, b_м = 1,56, с_м = 1,09);

v_N - скорость автомобиля, соответствующая максимальной мощности двигателя, м/с, определяемая следующим выражением:

,

где - угловая скорость коленчатого вала при N_{e max}, рад/с (1 об/мин = 0,1047 рад/с), ; r - радиус (динамический) ведущих колес, ; u_тр - передаточное число трансмиссии;

;

км/ч=12,53 м/с; км/ч=18,58 м/с;

км/ч=27,81 м/с; км/ч=41,31 м/с;

_тр - КПД трансмиссии; при работе трансмиссии с полной нагрузкой он имеет следующие значения:

Легковые автомобили…………………………………….0,907

G - вес автомобиля, Н;

f₀ - коэффициент сопротивления качению при малых скоростях движения; на дорогах с асфальто- и цементобетонным покрытием, с гладкой, ровной поверхностью в сухом состоянии f₀ имеет следующие значения для различных типов шин:

радиальная шина с H/B <= 0,70…………………………0,013

а_к - эмпирический коэффициент, зависящий от типа шин и равный 4000-5000 (большие значения для шин с меньшим H/B);

_д - угол продольного уклона дороги (в курсовой работе принимается равным 0);

К_в - коэффициент сопротивления воздуха (коэффициент обтекаемости, зависящий от формы и качества отделки поверхности автомобиля), Н*с²/м⁴;

F_в - лобовая площадь автомобиля, м².

Таблица 2

Средние значения К_в и F_в

Автомобили	Кв, Н*с2/м4	Fв, м2
Легковой автомобиль с необтекаемой формой кузова	0,35-0,55	малого класса - 1,5-2,0
		средн. и больш. класса - 2,0-2,8

=56,99кВт*1,1=62,69кВт.

,

м/с;

м/с;

м/с;

м/с; (3)

где

;

;

;;

;

;

;

;

;;

;

;

;

;

;

Максимальное ускорение определяется на каждой передаче по формуле:

, (4)

где:

М - масса автомобиля с данной нагрузкой, кг;

_вр - коэффициент учета вращающихся масс; определяется по формуле

где ,

;

;

;

м/с;

м/с;

м/с;

м/с

,

где ' '' 0,03-0,05; u_к - передаточное число коробки передач; М_а - масса автомобиля с полной нагрузкой, кг.

;

;

;

Как автомобиль будет разгоняться, преодолевать участки тяжелой дороги или брать подъемы оценивают по величинам максимальных тяговых сил на ведущих колесах (при полном газе) на различных скоростях, если вычесть из них потери на сопротивление воздуха. Если машины разного веса, необходимо поделить “избыточную” тяговую силу на вес автомобиля - получим объективную оценку его динамических возможностей, его тяговооруженность.

В автомобильной технике эту величину принято называть динамическим фактором. Это наиболее универсальный инструмент сравнения различных транспортных средств.

Динамический фактор определяется по формуле:

, (5)

%;

%;

%;

%

,

кН;

кН;

кН;

кН

где ,

Н;

Н;

Н;

Н

Определив максимальные скорость и ускорение автомобиля, а также динамический фактор, необходимо указать возможные пути повышения тяговой динамичности автомобиля.

1.1.3 Тормозная динамичность

Оценочными показателями тормозной динамичности автомобиля служат среднее замедление за период полного торможения и путь автомобиля от начала воздействия водителя на орган управления до остановки, т. е. за время t_с + t_н + t_уст, где t_c - время запаздывания тормозной системы; t_н - время нарастания замедления; t_уст - интервал времени, в котором замедление постоянно.

В курсовой работе необходимо рассчитать минимально возможный тормозной путь (на горизонтальной дороге с асфальто- или цементобетонным покрытием, с полностью исправной тормозной системой, при 90%-ной глубине рисунка протектора шин), если начальная скорость автомобиля v₀ составляет 60 км/ч.

Время t_р - время реакции водителя - обычно находится в пределах 0,3-2,5 с. Оно зависит от квалификации водителя, его возраста, степени утомления и других факторов.

Время t_c (время запаздывания тормозной системы) необходимо для устранения зазоров в соединениях тормозного привода и перемещения всех его деталей. Это время, зависящее от конструкции и технического состояния тормозного привода, колеблется в среднем от 0,2-0,3 с (гидравлический привод) до 0,6-0,8 с (пневматический привод). У автопоездов с пневматическим приводом тормозных механизмов оно может достигать 2-3 с. В течение времени (t_p+ t_c) автомобиль продолжает двигаться равномерно с начальной скоростью v₀. В конце этого периода возникают тормозные силы, вызывающие замедление движения.

Продолжительность периода t_н находим из выражения:

,

где b и h_ц - расстояния соответственно от центра тяжести автомобиля до заднего моста и до поверхности дороги, м;

G - вес автомобиля, Н;

_х - коэффициент сцепления; для сухого асфальто- и цементобетонного покрытия он составляет 0,7-0,8;

L - база автомобиля;

K₁ - скорость нарастания тормозных сил; для тормозных систем с гидроприводом она равна 15-30 кН/с, с пневмоприводом 25-100 кН/с.

с

В заключительном периоде торможения, когда колеса обоих мостов заблокированы, установившееся замедление

, (6)

где g - ускорение свободного падения.

м/с;

Если известны t_c, t_н и j_уст, то тормозной путь можно рассчитать следующим образом. Предположим, что в течение времени t_н автомобиль движется равнозамедленно с замедлением, равным 0,5j_уст. При полном использовании сцепления всеми колесами автомобиля замедление определяют по формуле (6), тогда полный тормозной путь

. (7)

м

Остановочный путь автомобиля

, (8)

м

Если у автомобиля блокируются только колеса заднего моста и мощность тормозных механизмов недостаточна для доведения передних колес до юза, то справедливы выражения (7), (8), однако время следует определять по формуле:

,

где R_x1max - максимальная касательная реакция на колесах переднего моста, находится из справочных данных для конкретной модели автотранспортного средства.

Установившееся замедление в этом случае определяется не по формуле (6), а выражением:

,

где а - расстояние соответственно от центра тяжести автомобиля до переднего моста.

1.1.4 Устойчивость

Оценочными показателями устойчивости, определяемыми в данной курсовой работе, являются: скорость v_бук, максимально допустимая при прямолинейном движении автомобиля без пробуксовки ведущих колес; максимально возможная (критическая) скорость v_опр, с которой можно вести автомобиль без угрозы опрокидывания; максимально допустимый (критический) угол _опр косогора, по которому автомобиль может двигаться без опрокидывания; максимальный угол подъема _бук, при котором возможно равномерное движение автомобиля без буксования ведущих колес.

Скорость v_бук [м/с], максимально допустимая при прямолинейном движении автомобиля по горизонтальной дороге без пробуксовки ведущих колес, определяется на каждой передаче (с учетом найденного ранее по формуле (4) максимального ускорения j_max):

, (9)

где f - коэффициент сопротивления качению, определяемый по рисунок - 4

Скорость v_бук уменьшается при уменьшении коэффициента сцепления, росте сопротивления дороги, а также при увеличении ускорения. Поэтому потеря курсовой устойчивости автомобилем наиболее вероятна на участках дороги со скользким неровным покрытием (укатанный снег, обледенелый асфальтобетон, булыжник) и подъемами. Если при прохождении подъема "с ходу" встретится участок, покрытый снежной или ледяной коркой, то даже небольшая поперечная сила может вызвать боковое скольжение заднего моста.

Поперечную устойчивость при криволинейном движении характеризует максимально возможная (критическая) скорость v_опр, с которой можно вести автомобиль без угрозы опрокидывания по горизонтальному участку.

Рассмотрим схему движения автомобиля на повороте (рисунок 3). Примем для простоты, что автомобиль является плоской фигурой, а увод и скольжение колес отсутствуют. Мгновенный центр О скоростей (центр поворота) автомобиля располагается в точке пересечения перпендикуляров к векторам скоростей средних точек мостов. При отсутствии увода и скольжения колес вектор скорости середины заднего моста параллелен плоскостям задних колес, поэтому точка О находится на продолжении оси заднего моста.

Рисунок 3 - Схема поворота автомобиля.

Скорость v_опр определяем по формуле:

, (10)

где - угол поворота управляемых колес (в курсовой работе принимается менее 0,349 рад);

R - расстояние от точки О до середины заднего моста; при 0,349 рад (20°):

м/с ;

R = L/tg L/,

R = 2,8/0,349=8,02

Определим величину максимально допустимого (критического) угла косогора, по которому автомобиль может двигаться без опрокидывания по прямолинейному участку (R = ):

, (11)

Устойчивость автомобиля против опрокидывания возрастает с увеличением колеи В автомобиля и радиуса R, а также при снижении центра тяжести и уменьшении угла косогора. Отношение В/(2h_ц) называют коэффициентом поперечной устойчивости _поп.

Продольную устойчивость характеризует максимальный угол подъема _бук, по которому автомобиль может двигаться без буксования. Выражение для определения _бук, при котором возможно равномерное движение автопоезда без буксования ведущих колес тягача, имеет вид:

,

где G_пр - вес прицепа, Н; h_пр - высота сцепного устройства, м.

Чем меньше величина _х и чем больше масса прицепа по сравнению с массой тягача, тем меньше _бук. Так, на дорогах с обледенелым покрытием буксование может наступить при _бук = 2-3°, т. е. на относительно пологих подъемах.

Для одиночного автомобиля (типа 2х1) G_пр = 0:

, (13)

Для автомобиля со всеми ведущими мостами:

tg_бук = _х. (14)

Такие автомобили могут преодолевать без потери продольной устойчивости весьма крутые подъемы даже при мокром и скользком покрытии.

1.1.5 Управляемость

Управляемостью называют способность автомобиля устойчиво сохранять заданное направление движения и вместе с тем быстро изменять его при воздействии водителя на рулевое управление.

Поворачиваемостью называют свойство автомобиля изменять направление движения без поворота управляемых колес. Есть две основных причины поворачиваемости: увод колес, вызываемый поперечной эластичностью шин, и поперечный крен кузова, связанный с эластичностью подвески. Соответственно различают шинную и креновую поворачиваемость автомобиля.

При наличии увода автомобиль может двигаться криволинейно, даже если угол поворота управляемых колес равен 0. Кривизна траектории зависит от соотношения ₁ и ₂ (углы увода переднего и заднего мостов).

Если ₁ = ₂, то шинную поворачиваемость автомобиля называют нейтральной. Хотя при этом траектория движения автомобиля о жесткими шинами не совпадает о траекторией движения автомобиля, имеющего нейтральную поворачиваемость, так как центры поворота в этих случаях занимают различные положения.

Если ₁ > ₂, то для движения автомобиля с эластичными шинами по кривой управляемые колеса нужно повернуть на больший угол, чем при жестких шинах. В этом случае шинную поворачиваемость автомобиля называют недостаточной. Автомобиль с недостаточной шинной поворачиваемостью устойчиво сохраняет прямолинейное направление движения.

Если угол ₁ < ₂, то для движения автомобиля с эластичными шинами по кривой управляемые колеса нужно повернуть на меньший угол, чем при жестких шинах. В этом случае шинную поворачиваемость автомобиля называют излишней. Автомобиль с недостаточной поворачиваемостью более устойчив и лучше сохраняет направление движения, чем автомобиль с излишней поворачиваемостью.

Креновая поворачиваемость автомобиля связана с конструкцией его подвески. Рассмотрим задний мост с рессорной подвеской автомобиля, который совершает правый поворот. Передние концы рессор соединены с кузовом простым шарниром, а задние - с помощью серьги. При прогибах рессоры задний мост перемещается по дуге, причем ось его качания расположена около шарнира. Под действием поперечной силы кузов автомобиля наклоняется, вызывая сжатие левых рессор и распрямление правых. Левая рессора, сжимаясь, перемещает задний мост назад, а правая, распрямляясь, перемещает его вперед. В результате задний мост поворачивается в горизонтальной плоскости.

Если углы поворота переднего и заднего мостов не одинаковы по величине или направлению, то автомобиль вследствие крена поворачивается, хотя передние колеса остаются в нейтральном положении. Так, при действии одной и той же возмущающей силы Р_у автомобиль А (рис. 4) повернется вправо, а автомобиль Б - влево. Возникающая при повороте центробежная сила Р_ц у автомобиля А направлена в противоположную сторону по сравнению с возмущающей силой Р_у, а у автомобиля Б в ту же сторону. Поэтому автомобиль А лучше сохраняет направление движения под действием поперечных возмущающих сил. По аналогии с шинной поворачиваемостью можно сказать, что автомобиль А имеет недостаточную, а автомобиль Б излишнюю креновую поворачиваемость.

Рисунок 4 - Схемы движения автомобилей с зависимой рессорной подвеской, имеющих различную креновую поворачиваемость

Креновая поворачиваемость автомобиля тесно связана с шинной поворачиваемостью, так как увод колеса возникает не только под действием сил и моментов, но и при наклоне колеса к вертикали (развале). Если направление поперечной силы совпадает с направлением развала колеса, то увод возрастает. Развал колеса, равный 1°, вызывает увод на угол 10-20'. У автомобилей с независимой подвеской колес на поперечных рычагах крен кузова вызывает изменение развала колеса. При двухрычажной подвеске (рисунок 5, а) колеса наклоняются в сторону крена кузова в направлении действия поперечной силы Р_у, что увеличивает угол увода моста. При однорычажной подвеске (рисунок 5, б) колеса наклоняются в сторону, противоположную крену кузова, навстречу поперечной силе. В этом случае угол увода моста уменьшается. Таким образом, в зависимости от конструкции подвески, креновая поворачиваемость может либо усиливать, либо ослаблять влияние шинной поворачиваемости.



Рисунок 5 - Схемы движения автомобилей с независимой рычажной подвеской, имеющих различную креновую поворачиваемость

Для обеспечения недостаточной поворачиваемости автомобиля необходимо, чтобы угол увода переднего моста был больше угла увода заднего моста. Поэтому у легковых автомобилей наиболее распространена передняя независимая подвеска на двух рычагах. Заднюю подвеску выполняют зависимой или же независимой на одном поперечном рычаге. Никогда не применяют однорычажную подвеску для переднего моста и двухрычажную для заднего, так как это приводит к резкому ухудшению управляемости автомобиля.

Автомобиль может утратить управляемость вследствие поперечного проскальзывания шин по дороге, а также увода шин.

При повышении скорости автомобиля углы увода также возрастают. При этом у автомобиля с излишней шинной поворачиваемостью угол ₂ увеличивается быстрее угла ₁. При критической скорости автомобиль начинает двигаться криволинейно, хотя его управляемые колеса находятся в нейтральном положении. Следовательно, автомобиль с излишней шинной поворачиваемостью теряет управляемость, если его скорость больше критической. У автомобиля с недостаточной или нейтральной шинной поворачиваемостью критическая скорость отсутствует.

Чтобы обеспечить недостаточную шинную поворачиваемость автомобиля, несколько уменьшают давление воздуха в шинах передних колес по сравнению с давлением в шинах задних колес. Кроме того, центр тяжести автомобиля немного смещают в сторону переднего моста, что увеличивает часть центробежной силы, действующую на управляемые колеса.

1.1.6 Информативность

Информативность - это свойство автомобиля обеспечивать участников движения информацией, необходимой для динамического функционирования системы ВАДС. Информативность является одним из эксплуатационных свойств автомобиля, определяющих его безопасность.

Все участники дорожного движения условно могут быть разбиты на две группы: водители-операторы и другие (внешние) участники движения (пешеходы, водители других транспортных средств, регулировщики). В процессе дорожного движения водитель выступает в двух качествах одновременно: водителя-оператора и внешнего участника движения, и должен реагировать на информацию, исходящую как от управляемого им автомобиля - внутренняя информативность, так и от других транспортных средств - внешняя информативность.

Информативность автомобиля может быть визуальной (форма и размеры автомобиля, цвет кузова, система автономного освещения, светосигнальное оборудование, элементы щитка приборов, параметры обзорности), звуковой (звуковые сигнализаторы, несущая волна, шум двигателя, трансмиссии и т.д.), тактильной (реакция органов управления на действие водителя).

1.1.7 Оборудование рабочего места водителя

Рабочее место водителя автомобиля характеризуется размерами кабины, удобством доступа к органам управления, положением сиденья, расположением по отношению к нему органов управления и эргономическими параметрами среды в кабине (шум, вибрации, микроклимат, загрязнение воздуха токсическими веществами).

Рациональная организация рабочего места имеет большое значение для безопасности движения, повышения производительности труда и сохранения здоровья водителя. Она заключается в оснащении, оборудовании и планировке рабочего места в соответствии с психофизиологическими и антропометрическими характеристиками человека. Вследствие этого рабочее место водителя может быть в различной степени удобным для управления автомобилем и по-разному влиять на работоспособность и утомляемость водителя, и точность управления автомобилем.

Эксплуатационное свойство, характеризующее рабочее место водителя (пассажира) автомобиля, называют обитаемостью или комфортностью автомобиля. Под обитаемостью понимают приспособленность рабочего места водителя (пассажира) к психофизиологическим и антропометрическим особенностям человека. Обитаемость относится к одному из свойств, характеризующих эксплуатационное качество автомобиля - его безопасность.

1.2 Пассивная безопасность

Различают внутреннюю пассивную безопасность, снижающую травматизм пассажиров, водителя и обеспечивающую сохранность грузов, перевозимых автомобилем, и внешнюю безопасность, которая уменьшает возможность нанесения повреждений другим участникам движения.

Конструктивные мероприятия, улучшающие внутреннюю пассивную безопасность, предусматривают снижение инерционных перегрузок в процессе удара, ограничение перемещения людей в салоне, устранение травмоопасных деталей, закрепление багажа и инструмента.

При столкновениях и наездах внешнюю пассивную безопасность обеспечивают прежде всего бамперы. Кроме того, применяются защитные рамки.

Процесс удара обычно разделяют на три фазы. В течение первой фазы соударяющиеся тела, сближаясь, деформируются, их кинетическая энергия частично переходит в потенциальную, а частично затрачивается на разрушение, перемещение и нагрев деталей. Во второй фазе накопленная потенциальная энергия, снова превращается в кинетическую, и тела начинают расходиться. В течение третьего периода тела не контактируют, их энергия расходуется на преодоление внешнего сопротивления. Согласно опытам НАМИ, при наезде автомобиля на неподвижное препятствие длительность первой фазы составляет 0,05-0,1 с, а второй 0,02-0,04 с.

Характер и тяжесть травмы зависят от многих причин: вида ДТП, скорости и конструкции автомобиля, наличия защитных приспособлений, возраста и здоровья человека. В среднем человек может выдержать без вреда кратковременную (в течение 0,01-0,1 с) перегрузку 40-50g. Перегрузки, испытываемые водителем и передним пассажиром при встречных столкновениях автомобилей, достигают 150-200g. Усилия, действующие на отдельные части тела, могут превышать 10 кН, что объясняет высокую смертность при некоторых ДТП.

Большое значение для определения параметров пассивной безопасности имеет среднее замедление j_ср. Оно определяется по формуле:

j_ср = v²/ (2s_a)

где v - скорость автомобиля непосредственно перед ударом, м/с;

s_a - остаточная деформация автомобиля, которая при ударе о поверхность, сравнимую по площади с лобовой площадью автомобиля, составляет:

легковые автомобили с несущим кузовом…………..…….0,40-0,90 м

легковые автомобили с рамным основанием …………….0,20-0,40 м

грузовые автомобили и автобусы………………………….0,15-0,30 м

g

g

Автомобиль, врезается в бетонную стенку на скорости 60 км/ч (16,66 м/с).

Перегрузка, действующая на пассажиров, составит 35g, то есть незафиксированного ремнем человека, весящего 75 кг, ударит о приборную доску с силой в 2624 кг.

1.3 Послеаварийная безопасность

Послеаварийная безопасность - это свойство автомобиля уменьшать тяжесть последствий ДТП после остановки и предотвращать возникновение новых ДТП. К элементам послеаварийной безопасности автомобиля относятся конструктивные мероприятия и дополнительные приборы, предотвращающие возникновение опасных явлений, возникающих в результате ДТП.

Опасными явлениями, которые могут возникнуть в результате ДТП, следует, считать пожар, заклинивание дверей, заполнение водой салона автомобиля, если он затонул.

Требования к пожарной безопасности автомобиля и соответствующим элементам его конструкции регламентируются Правилами № 34-01 ЕЭК ООН. Этот документ регламентирует утечку топлива из топливного бака, заливной горловины и топливопроводов при фронтальном наезде автомобиля

на препятствие со скоростью 13,9 м/с или наезде сзади со скоростью 10 м/с; утечка топлива в момент наезда не должна превышать 28 г/мин, а образование каплеобразной смеси также 28 г/мин. В ходе испытаний определяется объем жидкости, заменяющей топливо и вытекшей из бака при нарушении его герметичности, оценивается вероятность возникновения пожара и возможность его тушения имеющимися на автомобиле средствами.

Конструкции автомобилей массового производства должны отвечать следующим требованиям в отношении пожарной безопасности:

1) Предусматривается установка огнестойкой перегородки между топливным баком и пассажирским салоном. Элементы системы питания должны быть защищены от коррозии и предохранены от соприкосновения с препятствиями на грунте. Все топливопроводы должны располагаться в защищенных местах (но не в салоне автомобиля); они не должны подвергаться каким-либо механическим воздействиям. Топливный бак следует изготовлять из огнестойкого материала; он не должен заряжаться статическим электричеством.

2) Заливная горловина не должна располагаться в салоне, багажнике или моторном отсеке и выступать над поверхностью кузова; крышка горловины должна быть огнестойкой.

3) Электропроводку следует размещать в специальных каналах или крепить к корпусу; она должна быть защищена от коррозии.

4) Для предотвращения быстрого распространения пламени и образования в салоне ядовитых газов (продуктов сгорания) регламентируются свойства материалов для внутренней отделки салона.

Кроме того, для повышения пожарной безопасности автомобилей на них устанавливают автоматически включающиеся огнетушители (как правило, пенные); штатные пенные или порошковые огнетушители; устройства, автоматически размыкающие электроцепь автомобиля при возникновении перегрузок определенной величины; устройства для автоматического впрыскивания в топливный бак веществ, превращающих бензин в трудносгораемое вещество (композиции галогенов, кремниевые соединения, специальные смолы).

В отношении заклинивания дверей автомобилей можно применять Правила № 11-02 ЕЭК ООН “Прочность замков и петель боковых дверей”. Однако следует учитывать, что если применяются дополнительные устройства, повышающие надежность замка в исправном состоянии

(блокираторы дверей), то открыть дверь в деформированном виде, скорее всего, будет труднее. В ходе испытаний автомобиля на удар проверяется, чтобы двери (по одной с каждой стороны) открывались без применения инструмента.

Облегчение эвакуации людей из салона автомобиля, особенно автобуса, может быть достигнуто следующими мероприятиями:

устройством запасных выходных люков в крыше автобуса (автомобиля);

устройством запасных выходных люков в боковых стенках автобуса;

снабжением дверей и люков дополнительными наружными замками и рукоятками;

оборудованием салона молотками для разбивания стекол, пилами, молотами, ножницами и другими инструментами для прорезывания отверстий в стенках автобуса.

Предотвращение попадания воды в салон автомобиля при его затоплении пока не регламентируется международными стандартами. В какой-то мере может быть применен Российский ОСТ 37.001.248 на пылеводонепроницаемость. Единственный путь борьбы с этим явлением - повышение общей герметичности салона автомобиля. В этом направлении имеется много нерешенных вопросов. Следует отметить, что возможность спасения людей из затопленного автомобиля зависит не столько от его конструкции (водонепроницаемости), сколько от состояния окон автомобиля (открыты или закрыты), умения людей плавать, от присутствия духа у водителя и пассажиров.

1.4 Экологическая безопасность

Экологическая безопасность - это свойство автомобиля, позволяющее уменьшать вред, наносимый участникам движения и окружающей среде в процессе его нормальной эксплуатации. Мероприятиями по уменьшению вредного воздействия автомобилей на окружающую среду следует считать снижение токсичности отработавших газов и уровня шума.

Основными загрязняющими веществами при эксплуатации автотранспорта являются:

выхлопные газы;

нефтепродукты при их испарении;

пыль;

продукты истирания шин, тормозных колодок и дисков сцепления, асфальтовых и бетонных покрытий.

Наибольший загрязняющий эффект из всего перечисленного оказывают отработавшие газы. К основным вредным компонентам отработавших газов автомобилей относятся окись углерода СО (сильное токсичное вещество), углеводороды СН_х, окислы азота NO_х (токсичны, вместе с углеводородами СН образует фотохимический смог), альдегиды (вредно действуют на нервную систему и органы дыхания), твердые частицы (сажа), окислы серы SO_х, бензапирен, соли свинца (сильно действующие токсичные вещества).

В настоящий момент в России действуют допустимые нормы по токсичности выхлопных газов Евро II (согласно Правилам №49, 83 ЕЭК ООН), введенные с 1 января 2001 г.

В Европе этот стандарт действует с 1996 г., а нормы Евро III вступают в силу с 1 октября 2001 года. Причем все они будут обязательны для российских транспортных средств, работающих за границей. Кроме того, если российский автомобиль выпущен после октября 2001 года, то он должен удовлетворять нормам Евро III.

В Евро II регламентируемый уровень выбросов дизельных двигателей грузовых автомобилей полной массой свыше 3,5 т составляет (в г/кВт*ч): СО (окись углерода) - 4,0; СН (углеводороды) - 1,1; NО_х (оксиды азота) - 7,0; РМ (твердые частицы) - 0,15.

В Евро III требования к токсичности выхлопа ужесточаются - регламентируемый уровень выбросов дизельных двигателей грузовых автомобилей полной массой свыше 3,5 т составит (в г/кВт*ч): СО (окись углерода) - 2,0; СН (углеводороды) - 0,6; NО_х (оксиды азота) - 5,0; РМ (твердые частицы) - 0,1. Для бензиновых двигателей легковых автомобилей уровень выбросов в г/км: CO - 2,3; CH - 0,2; NO_х - 0,15.

При движении автомобиля шум создается двигателем внутреннего сгорания, шасси автомобиля (в основном механизмами трансмиссии и кузовом) и в результате взаимодействия шин с дорожным покрытием.

У технически исправного легкового автомобиля, имеющего небольшой пробег, основной источник шума - взаимодействие шин с дорожным покрытием, у грузового автомобиля шум шин составляет меньшую долю. В результате взаимодействия колеса с дорожным покрытием возникает шум, уровень и характеристики которого зависят от типа автомобиля, конструкции подвески, рисунка протектора, нагрузки на шину, ее жесткости и давления в ней.

Шум от работы двигателя внутреннего сгорания возникает во впускном тракте карбюратора и трубопроводе; в газораспределительном клапанном механизме в результате взаимодействия толкателей с клапанами; в зубчатых, а также в цепных и ременных передачах между коленчатым и распределительным валами; в системе охлаждения двигателя вследствие работы вентилятора, ременной передачи и водяного насоса; в выпускной системе. Шум возникает также в зубчатых зацеплениях коробки передач и ряде других второстепенных (по шуму) механизмов.

В элементах шасси технически исправного (нового) автомобиля и его кузове шум создается при работе механизмов трансмиссии элементах подвески и в результате обтекания кузова воздушным потоком при движении.

Шум, создаваемый отдельным автомобилем (автопоездом), регламентируется рядом нормативных документов, основными из которых являются Правила № 9 ЕЭК ООН. Шум выпускаемых отечественной автомобильной промышленностью транспортных средств в основном соответствует этим нормам.

2. Климат-контроль

Автоматические системы контроля климата либо входят в штатную комплектацию современных автомобилей, либо устанавливаются опционно, за отдельную плату. Установка климат - контроля в автомобиль - операция в инженерном отношении весьма сложная и трудоемкая. Ее в любом случае лучше доверить квалифицированным специалистам, чтобы потом не было мучительно больно за бесцельно потраченные деньги, а в салоне не было мучительно жарко, влажно и душно.

Хорошие климатические устройства обеспечивают, как минимум, пять вариантов: 1) стекло, 2) стекло - ноги, 3) ноги, 4) лицо -ноги и 5) лицо. Но и такая раздача - не предел возможностей. Во-первых, комбинаций может быть и больше, во-вторых, продвинутые системы могут одновременно подавать в разных направлениях воздух разной температуры - например, более теплый в ноги и прохладный на уровне лица.

Известно, что диапазон «комфортных» температур для нормального человека лежит в пределах +18 - +25 С. Разумный баланс реальных потребностей и технических возможностей диктует наиболее широко распространенный в практике автомобилестроения диапазон +17 - +27 С. Кстати, создание и поддержание в пассажирском салоне температуры порядка +15 С в летнюю жару - задача практически невыполнимая.

Цена полноценных систем климат - контроля, соответствующих требованиям, изложенным выше, может находиться в пределах 1200-1500 долларов. Плюс около 400 долларов за установку.

Компрессор кондиционера

Для начала несколько слов о том, как работает компрессор автомобильного кондиционера. На валу компрессора находится электромагнитная муфта, которую непрерывно вращает ремень, идущий от двигателя. Во время включения кондиционера раздается щелчок, муфта входит в зацепление и начинает вращаться ротор компрессора. Это в том случае, если все исправно. А теперь о том, какие могут быть варианты неисправностей.

Если при выключенном кондиционере муфта во время вращения издает посторонние звуки, греется и появляется запах гари, то, вероятно, начал разрушаться ее подшипник. В этом случае:

Если привод к муфте идет отдельным ремнем, его надо снять (предварительно заглушив двигатель). После этого можно спокойно ехать на замену подшипника. В некоторых запущенных случаях может потребоваться замена муфты компрессора или частей, ее составляющих, но это еще не самое страшное.

Если привод к муфте идет от общего ремня, то, возможно, предусмотрена другая схема разводки ремня (в обход муфты компрессора). В случае удачного обходного маневра можно ехать на замену подшипника. Если обойти муфту компрессора не удается, то каким-то образом добираться до сервисного центра и менять подшипник все равно надо.

Если после включения кондиционера никакого щелчка нет, то возможно:

1.Система пуста, и схема управления блокирует включение компрессора.

2.Датчик давления вышел из строя.

3.Нарушена электросхема.

4.Сгорела катушка электромагнитной муфты

5.Компьютер климат-контроля (если он есть) по какой-то причине заблокировал включение компрессора.

Во всех этих случаях точный ответ может дать только проведение полной диагностики.

Если муфта вращается легко и свободно, но при включении кондиционера раздаются явные посторонные шумы или даже глохнет двигатель, то скорее всего компрессор заклинило. Ремонту он не подлежит.

И последний, самый коварный вариант. Муфта вращается легко, щелчок раздается, вал компрессора крутится. А холода нет. Возможно, компрессор только делает вид, что работает. А на самом деле он ничего не перекачивает.

Узнать правду может только опытный специалист при наличии контрольно-диагностического оборудования. Если Вашему компрессору поставили диагноз "Отсутствие компрессии", то Вы должны быть уверены, что поставил его хороший специалист. В случае сомнения можно провести диагностику повторно и удостовериться, что затраты на приобретение и замену компрессора действительно неизбежны.

Конденсор (радиатор кондиционера)

Необходимость замены конденсора (радиатора кондиционера) возникает гораздо чаще, чем бы того хотелось. Дело в том, что он первым принимает на себя поток соли, пыли и мелких камешков. Редкий конденсор может продержаться больше, чем 2-4 года.

Если в результате коррозии конденсор потерял герметичность, то ремонтировать его - себе дороже. Даже если мастеру аргоновой сварки удастся залатать дыру, то вскоре после начала эксплуатации возможно разрушение в другом месте. (Кстати, давление в системе в жаркие дни может доходить до 25 - 30 атмосфер. С чем это сравнить? Ну, например, это давление водяного столба высотой 250 метров).

Кроме того, следует иметь ввиду, что трубка конденсора обычно имеет сложную структуру - вдоль она разделена перегородками на каналы. И велика вероятность, что после сварки часть каналов будет перекрыта. Соответственно упадет рассеиваемая мощность и ухудшится работа кондиционера, особенно при стоянии в пробках и в жаркую погоду.

После каждого эксперимента с латанием конденсора нужно будет оплатить сварку, монтаж-демонтаж конденсора и заправку системы. Так что лучше сразу установить новый, правда вместо дорогого оригинального вполне можно купить конденсор от авторизованных производителей запасных частей.

Следует отметить, что эти конденсоры по всем размерам соответствуют оригинальным, и установка производится точно в предназначенное место, без какой-либо переделки шлангов.

Ресивер - осушитель автокондиционера

В случае, если система кондиционирования находилась в открытом состоянии (были сняты какие-то узлы, разрушены трубопроводы и т.п.), ресивер-осушитель подлежит замене. Если этого не сделать, то после заправки системы хладагент не будет осушаться, и внутри системы могут образоваться кислоты, которые будут разрушать изнутри детали кондиционера. При приобретении нового ресивера убедитесь, что все патрубки плотно закрыты заглушками. Ресивер, хранившийся без заглушек, для использования непригоден, даже если он совершенно новый и стоит кучу денег. Б/у ресивер также не годится, хотя стоит дешевле.

Активная безопасность

Климат в салоне оказывает прямое влияние на внимание и быстроту реакций водителя. Поэтому система климат-контроля очень важна с точки зрения безопасной езды.

Водитель и пассажир, сидящий на переднем сиденье, имеют возможность регулировать окружающую температуру индивидуально. Это дает водителю возможность обеспечить именно тот уровень комфорта, который необходим лично ему для того, чтобы не терять бдительности за рулем и не попасть в аварию.

Салоны автомобилей оснащаются большим количеством форсунок забора воздуха, причем большинство из них являются регулируемыми. В сочетании с мощным вентилятором это обеспечивает быструю смену воздуха и комфортный климат в салоне. Водитель имеет возможность направить струю прохладного воздуха себе в лицо, чтобы оставаться собранным.

Некоторые автомобили также могут оснащаются регулируемыми форсунками в средних стойках крыши. Они могут быть использованы как для удаления изморози с задних боковых окон, так и для того, чтобы направить приятный поток прохладного воздуха на уровень головы и груди. Расположив воздушные форсунки в средних стойках вместо задней части центральной консоли, мы решили проблему частых жалоб на то, что в автомобилях мерзнут ноги. Эти форсунки могут также быть отрегулированы таким образом, чтобы создать препятствие между струей воздуха и головами сидящих на передних сиденьях (подголовник).

Наиболее совершенная система - автоматическая, с электронным управлением. Система кондиционирования воздуха может обеспечить комфортную температуру в салоне даже в жаркие летние дни. Кроме того, она поддерживает воздух в салоне сухим в сырую погоду, даже если в автомобиле находится много пассажиров. Стекла не запотевают, и безопасность вождения таким образом повышается.

Интересно инженерное решение по управляению системой климат-контроля. Система электронного климат-контроля (ECC, Electronic Climate Control) управляется датчиками, установленными в салоне. Эти датчики регистрируют температуру воздуха в салоне и воздуха, забираемого снаружи. Кроме того, регистрируется интенсивность солнечного света, проникающего сквозь лобовое стекло. Сигналы обрабатываются микропроцессором системы и используются для управления функциями охлаждения, обогрева и вентиляции таким образом, чтобы поддерживать в салоне комфортный климат при заданной температуре.

2.1 Мероприятия по созданию автомобилей семейства ГАЗ оборудованными климат-контролем

Климат-контроль для автомобилей семейства ГАЗ.

Система управления климатом, разработанная специалистами инженерного сервисного центра "Алькор", незаменима в тех случаях, когда требуется обеспечить высокий уровень комфорта в автомобиле "Волга".

Система управления климатом имеет высокую мощность и помимо стандартных элементов системы кондиционирования содержит принципиально новый блок кондиционера-отопителя, устанавливаемый вместо штатной "печки". Этот блок включает в себя теплообменник отопителя, испаритель кондиционера, вентилятор и систему управления раздачей воздуха.

Используется специально разработанная система воздухораздачи - воздух распределяется в салоне через 12 выходов.

Электронное управление раздачей воздуха позволяет поворотом ручки распределять потоки на лобовое и передние боковые стекла, в лицо, в ноги. Возможно также сочетание различных направлений потоков воздуха.

Режим внутренней рециркуляции позволяет увеличить эффективность работы кондиционера в особенно жаркую погоду, а также препятствует попаданию пыли и загазованного воздуха в салон автомашины.

Существенно увеличенная эффективность обдува позволяет поддерживать комфортную температуру в объеме всего салона, что особенно приятно для пассажиров заднего сиденья.

Идеально подходит для российских климатических условий.

Существуют варианты исполнения для любых типов двигателей, используемых в семействе автомобилей "Волга".

В настоящее время климатическая установка предлагается в двух исполнениях: система с ручным управлением и система автоматического климат-контроля.

Климатическая установка (кондиционер) с ручным управлением

Сочетает в себе внешнюю простоту, удобство в использовании и в то же время глубокую продуманность деталей, что позволяет регулировать в широких пределах температуру, силу и направление воздушных потоков.

Специально разработанная панель управления климатом заменяет привычные для владельцев "Волги" рычаги управления заслонками.

Использование плавных регуляторов с большим количеством промежуточных фиксированных положений позволяет производить точное регулирование.

Климат-контроль, или система автоматического управления климатом, оснащенная микрокомпьютером - технически совершенная система, созданная для тех, кто способен оценить тот уровень комфорта, который может обеспечить только полностью автоматическое управление климатом.

Новые блоки климат-контроля отличает современный дизайн, усовершенствованная конструкция, а также ряд новых функций, повышающих удобство управления климатической системой. При этом обеспечена унификация с электронными блоками предыдущих поколений, выпущенных начиная с 1999 года, что существенно облегчает обслуживание автомобилей с климатическими системами "Алькор", установленными в разные годы.

Микропроцессорное устройство с помощью высокоточных температурных датчиков и датчика уровня солнечной радиации автоматически выберет и установит нужные режимы и будет их поддерживать независимо от внешней температуры и погодных условий.

На удобном дисплее отображается вся необходимая информация, включая показания температуры воздуха внутри салона и снаружи, а также напряжение электросети автомобиля.

Микропроцессорное устройство осуществляет непрерывный контроль важнейших параметров системы и при обнаружении неисправностей автоматически ограничивает время включения некоторых устройств или полностью блокирует их работу, предотвращая возможную поломку.

Заключение

В настоящее время развитие транспорта идет в геометрической прогрессии. С ростом количества транспортных средств растет и количество ДТП. А следовательно и растет количество погибших и раненых людей. По данным социологического опроса, большая часть потенциальных покупателей автомобилей в первую очередь уделяют внимание его безопасности, как активной, так и пассивной. Практически все автомобили стали оснащаться подушками безопасности, причем не только фронтальными, но и боковыми. Автобусы оснащаются системами АБС.