лаб.работа. Лабораторная работа 1 Снятие
 Скачать 3.07 Mb.
|
ЛАБОРАТОРНО-РАСЧЕТНАЯ РАБОТА № 5Определение параметров, влияющих на аварийную безопасностьпожарногоавтомобиля Общие теоретические сведения Сохранение или изменение режима движения пожарного авто- мобиля (ПА), как любой механической системы, зависит от соот- ношения действующих внешних сил, изменение которого может происходить по разным причинам. К их числу относятся не толь- ко управляющие силы со стороны водителя, но и различного рода случайные силы, вызываемые различными причинами, к которым относятся наезд на неровности дороги, наклон дороги, боковые по- рывы ветра, прохождение автомобилем поворота и др. В результате действия данных сил ПА может потерять устойчивость. Под устойчивостью автомобиля понимают совокупность свойств, определяющих критические параметры по устойчиво- сти его движения и положения. Эти свойства обеспечивают дви- жение ПА в различных дорожных условиях без опрокидывания и скольжения колес. Устойчивость зависит как от особенностей конструкции транспортного средства, схемы его загрузки и т. д., так и от соотношения внешних сил, т. е. от возмущений, действу- ющих на автомобиль. Потери устойчивости ПА классифицируют: по виду — продольная, поперечная; по результату — скольжение, опрокидывание, занос, от- клонение от траектории движения, отклонение от курса; по режиму движения, при котором наступила потеря устой- чивости, — статическая потеря устойчивости, динамическая. Основными оценочными показателями устойчивости явля- ются: критические скорости по боковому скольжению и опроки- дыванию; критические углы косогора по боковому скольжению и опрокидыванию; коэффициент поперечной устойчивости; критические скорости по курсовой устойчивости. Кроме отме- ченных, в теории и практике используются и другие показатели, прямо или косвенно характеризующие устойчивость автомобиля. Наиболее часто нарушение устойчивости автомобиля на- блюдается в плоскости, перпендикулярной его продольной оси, и проявляется в боковом скольжении колес или опрокидывании. При этом возмущающими силами могут быть поперечная состав- ляющая сила тяжести на косогоре (рис. 5.1), центробежная сила на повороте (рис. 5.2), аэродинамические силы. При движении по дороге с поперечным уклоном (по косогору) на ПА действуют следующие силы (рис. 5.1). Согласно схеме условие равновесия автомобиля па косогоре относительно вероятного центра опрокидывания точки О можно записать в виде уравнения RЛВ+ GАsinβhо — GАcosβВ/2 = 0, где RЛ —нормальная реакция левых колес, Н; В— колея автомобиля, м; GА —сила тяжести автомобиля, Н; β — угол поперечного наклона полотна дороги, град.; hо — расстояние от центра тяжести до опорной поверхности, м. В момент начала опрокидывания через точку О реакция левых колес, в связи с их отрывом от опорной поверхности, будет равна нулю, тогда тангенс угла опрокидывания можно выразить как tgβОПР =B/2 hо.(5.1)  Рис. 5.1. Схема сил, действующих на автомобиль при движении по дороге с поперечным уклоном  Рис. 5.2. Схема сил, действующих на автомобиль при движении на повороте Условие движения ПА по косогору без бокового скольжения (заноса) колес можно найти из предположения, что сцепление всех колес одинаково, а боковые реакции колес распределяются аналогично составляющим силы тяжести YЛ + YП =GА sin β = φ GАcos β, (5.2) где YЛ, YП — боковые реакции левых и правых колес соответствен- но, Н; φ —коэффициент сцепления колес с дорогой. Из равенства (5.2) видно, что сумма боковых реакций левых и правых колес численно равна поперечной составляющей силы тяжести, направленной параллельно дороге, и уравновешивается силой сцепления колес с дорогой. Отсюда тангенс угла бокового скольжения (заноса) колес автомобиля можно записать tgβСК =φ. Боковое скольжение будет предшествовать опрокидыванию автомобиля в случае, если tgβСК < tgβОПР, или φ < B/2ho.(5.3) При движении автомобиля по косогору передние и задние ко- леса находятся в разных условиях, поскольку боковые реакции ведущих колес меньше, поэтому ведущие колеса начинают сколь- зить раньше, чем неведущие (чаще передние), т. к. ведущие колеса уже в значительной степени исчерпали возможности сцепления с дорогой и резерв по сцеплению для восприятия боковой силы у них ограничен. Часто на практике встречаются случаи потери поперечной устойчивости автомобиля при движении на повороте, когда на него действует центробежная сила (рис. 5.2) FЦ =GАVА 2/gR, где VА — скорость движения автомобиля на повороте, м·с-1; R— радиус поворота, м. Рассматривая силы на рис. 5.2, можно записать условие рав- новесия автомобиля на повороте относительно вероятного центра опрокидывания точки О RПB+FЦh—GАB/2=0, где RП —нормальная реакция правых колес, Н; FЦ — центробежная сила инерции, Н. В начальный момент опрокидывания, при отрыве правых ко- лес от опорной поверхности, их нормальная реакция будет равна нулю, тогда скорость движения автомобиля на повороте без опро- кидывания может быть найдена как  А о VЈ( BgR/ 2h) 1/2. (5.4) Боковое скольжение колес при повороте автомобиля начнется в том случае, когда сумма боковых реакций колес достигнет вели- чины силы сцепления колес с дорогой YЛ+ YП = φGА. Поскольку максимальные боковые реакции колес имеют место при максимальной центробежной силе, можно записать откуда φGА = GА  V 2 Аmax /gR, φ =V 2 Аmax /g.(5.5) Условием предварительного скольжения (заноса) колес перед опрокидыванием на повороте является также неравенство (5.3) φ < B/2hо. Конструктивный параметр B/2hо называется коэффициентом поперечной устойчивости автомобиля и обозначается КПУ = B/2hо. Таким образом, при заданной колее автомобиля Ввеличина коэффициента поперечной устойчивости зависит только от вы- соты центра тяжести h0 . Чем больше hо, тем с меньшим углом β можно преодолеть косогор и с меньшей скоростью VА max осуще- ствить поворот. Другими словами, чем шире колея автомобиля и ниже расположение центра тяжести, тем устойчивее машина на поворотах и участках с поперечным уклоном. Согласно ГОСТ Р 53328–2009 «Техника пожарная. Основные пожарные автомобили. Общие технические требования. Методы испытаний» параметрами устойчивости пожарных автомобилей, определяемых при сертификационных испытаниях, являются: угол поперечной устойчивости ПА в полной оперативной готовности — должен быть не менее 30° (п. 5.1.15) (измерение углов поперечной статической устойчивости проводят на обе сто- роны ПА); компоновка составных частей на раме — должна обес- печивать распределение массы ПА между осями в соответствии с нормативно-технической документацией на конкретное шасси. При этом нагрузка на управляемую ось должна составлять не ме- нее 25 % от полной массы, а нагрузка на колеса правого и левого бортов должны быть равными с допустимым отклонением (± 1) % от полной массы (п. 5.3.2); высота расположения центра тяжести цистерны с водой — должна быть не более 700 мм oт верхней полки лонжеронов рамы ПА (п. 5.3.6); внутри цистерны перегородки (волноломы), которые должны делить цистерну на сообщающиеся отсеки объемом не более 1500 л каждый. При этом при ширине цистерны более 80 % размера колен задних наружных колес установка продольно- го волнолома обязательна (п. 5.6.8). Практическое значение приобретенных в ходе данной лабора- торно-расчетной работы навыков методики определения параме- тров, влияющих на аварийную безопасность пожарного автомо- биля, важно: для грамотной организации безаварийной эксплуатации ПА в различных дорожных и климатических условиях; методического обеспечения эффективного участия вы- пускников института в организации и проведении инспекторских проверок, сертификационных (и иных) испытаний ПА и обработ- ке полученных результатов. |