безбородко. Учебник для слушателей и курсантов высших пожарнотехнических образовательных учреждений

• Название: Учебник для слушателей и курсантов высших пожарнотехнических образовательных учреждений
• Анкор: безбородко.docx
• Дата: 12.02.2018
• Размер: 40.6 Mb.
• Имя файла: безбородко.docx
• Тип: Учебник; #15489
• страница: 17 из 32

6.1.9. Динамическая характеристика пожарного автомобиля
Методы силового и мощностного баланса имеют общий недостаток – при использовании этих методов трудно сравнивать тягово-скоростные свойства АТС с различными массами, так как при движении в одинаковых условиях силы и мощности, необходимые для преодоления сопротивления дороги, различны. От этого недостатка свободен метод динамической характеристики, предложенный Е. А. Чудаковым.

Динамическим фактором D АТС называется отношение

D = (P_к-P_в)/Gg. (6.43)

Если в правую часть уравнения (6.43) подставить значения P_к и P_в (6.4) и (6.21), то после преобразований получим формулу для вычисления динамического фактора:

, (6.44)

который могут обеспечить двигатель и трансмиссия на ведущих колесах АТС.

Если подставить значение P_к (6.37), то получим формулу для вычисления динамического фактора:

, (6.45)

который необходимо обеспечить для движения в заданных условиях.

Чтобы учесть ограничение реализуемых P_к силами сцепления ведущих колес с дорогой, необходимо использовать предельное значение силы тяги по формуле (6.10). Автомобиль из-за ограниченной силы сцепления P_φ колес с дорогой не может реализовать динамический фактор, больший

(6.46)

Длительное движение АТС в заданных дорожных условиях (ψ или α, f) со скоростью v и ускорением j возможно, если выполняется условие

_. (6.47)

При равномерном движении (f = 0) полноприводного ПА с малой скоростью (P_в= 0) условие (6.48) с учетом формул (6.40) и (6.46) записывается в виде

. (6.48)

При равномерном движении (j = 0) двухосных и трехосных ПА по горизонтальной дороге (α= 0) с малой скоростью (P_в= 0) условие (6.48) с учетом формул (6.36), (6.39) и (6.46) записывается в виде
(G₃₄/G). (6.49)
Динамической характеристикой автомобиля D(v) называют зависимость динамического фактора D(6.45) от скорости движения на различных передачах.

Для построения динамической характеристики необходимо:

1. На внешней характеристике двигателя М_e (см. рис. 5.9) выбрать несколько значений n_дi и соответствующих им М_ei. По формуле (6.2) определить М_дi.

2. По формуле (6.40) определить v_i, которые соответствуют n_дi на первой передаче.

3. По формуле (6.45) определить D_i, соответствующие v_i на первой передаче. Повторить расчеты с п. 2 для каждой последующей передачи.

По динамической характеристике D(v) определяются v_max , _max и v_min.

Для определения v_max на участке дороги с коэффициентом сопротивления качению f и уклоном  необходимо по оси ординат динамической характеристики D(v) отложить коэффициент  (см. формулу (6.38)), масштаб D и  должен быть одинаков) и провести прямую, параллельную оси абсцисс. Возможны несколько случаев.

1. Если линия  (прямая 1 на рис. 6.7, а) пересекает динамическую характеристику в одной точке, то v_max= v₁, так как при превышении этой скорости не выполняется условие (6.48). В зависимости от это пересечение может быть на любой передаче.

2. Если линия (прямая 2 на рис. 6.7, а или 3 на рис. 6.7, б) не пересекает динамическую характеристику, то равномерное движение ПА при полностью открытой дроссельной заслонке карбюраторного двигателя или при максимальной подаче топлива дизельного двигателя невозможно, так как D > D_ и начинается разгон ПА. Чтобы обеспечить равномерное движение, водитель должен прикрыть дроссельную заслонку карбюраторного двигателя или уменьшить подачу топлива дизельного двигателя. Максимальная скорость ПА будет ограничена максимально допустимой угловой скоростью коленчатого вала двигателя. Например, v_max= v₂ при движении на пятой передаче и v_max= v₃ при движении на второй передаче.


5

D_max

D_max



Динамический фактор D

Динамический фактор D



1



3





2

4




v

v_min

v

v₂

v₁

v_min

v₅

v₃

v₄



б

а


Рис. 6.7.Динамическая характеристика пожарного автомобиля:

а – на шасси АТС с 5-ступенчатой коробкой перемены передач;

б – на шасси с 4-ступенчатой коробкой перемены передач; I -V – передачи
3. Если линия  (прямая на рис. 6.7) пересекает динамическую характеристику в двух точках, то ПА может равномерно двигаться как со скоростью v₄, так и со скоростью v₅.

4. Если линия  (прямая 5 на рис. 6.7, б) выше динамической характеристики, то не выполняется условие (6.48), и равномерное движение ПА при таком коэффициенте  невозможно.

Для определения _max необходимо по динамической характеристике найти максимальное сопротивление дороги D_=D_max, которое может преодолеть ПА на первой передаче (рис. 6.7), и затем по формуле (6.46) вычислить _max при известном коэффициенте f и j=0. Приближенно можно считать, используя формулы (6.16) и (6.38), что

tg_max = i_max= D_max- f. (6.50)

Скорость v_min определяется, как правило, только для низшей (первой) передачи (см. рис. 6.7).

Для определения v_min ПА при движении по поверхности с твердым покрытием необходимо знать частичные характеристики двигателя и учитывать использование части крутящего момента двигателя M_д на привод пожарного оборудования, например насоса.

6.1.10. Разгон пожарного автомобиля

Время равномерного движения ПА невелико по сравнению с общим временем следования к месту вызова. При эксплуатации в городах ПА движутся равномерно не более 10 – 15 % времени. Более 40 – 50 % времени ПА движутся ускоренно.

Способность АТС изменять (увеличивать) скорость движения называют приемистостью. Одним из наиболее распространенных показателей, характеризующих приемистость автомобиля, является время t_v разгона автомобиля с места до заданной скорости v.

Определяют t_v обычно экспериментально на горизонтальной ровной дороге с асфальтобетонным покрытием при коэффициенте  = 0,015
(f= 0,01, i% 0,5). Аналитические методы определения t_v основаны на построении зависимости t(v) (рис. 6.8), т.е. на интегрировании дифференциального уравнения (6.1):
(6.51)
При 0 < v < v_min движение ПА происходит при пробуксовке сцепления. Время разгона t_p до v_min зависит в основном от умения водителя правильно выбрать положение педалей сцепления и топлива (см. п. 6.1.1). Так как время разгона t_p существенно зависит от квалификации водителя, которую трудно описать математически, то при аналитическом определении t_v время t_p часто не учитывают.

Разгон ПА на участке АВ происходит на первой передаче при полностью нажатой педали топлива. При максимальной скорости ПА на первой передаче (точка В) водитель выключает сцепление, разобщая двигатель и трансмиссию, и автомобиль начинает двигаться замедленно (участок ВС). Включив вторую передачу, водитель вновь нажимает до отказа педаль подачи топлива. Процесс повторяется при переходах на последующие передачи (участки CD, DE).

Время переключения передач t₁₂,t₂₃ (рис 6.8) зависит от квалификации водителя, способа переключения передач, конструкции коробки передач и типа двигателя. Среднее время переключения передач водителями высокой квалификации приведено в табл. 6.3. У автомобиля с дизельным двигателем время переключения передач больше, так как из-за больших (по сравнению с карбюраторным двигателем) инерционных масс его деталей частота вращения коленчатого вала изменяется медленнее, чем у карбюраторного двигателя.
v

v_min

v₁₂

v₂₃

t_p

t₁₂

t₂₃

t_v

Рис.6.8. Разгон пожарного автомобиля:

t₁₂, t₂₃– соответственно время переключения передачи с первой на вторую и со второй на третью; ∆v₁₂ и ∆v₂₃ – уменьшение скорости за время t₁₂ и t₂₃
За время переключения передач скорость ПА уменьшается на v₁₂и v₂₃ (см. рис. 6.8). Если время переключения передач невелико (0,5 – 1,0 с), то можно считать, что при переключении передач движение происходит с постоянной скоростью.

Таблица 6.3

Тип коробки передач	Время переключения передач, с
	Карбюраторный двигатель	Дизельный двигатель
Ступенчатая без синхронизатора	1,3–1,5	3–4
Ступенчатая с синхронизатором	0,2–0,5	1,0–1,5
Полуавтоматическая	0,05–0,1	0,5–0,8

Ускорение ПА при разгоне на участках АВ,CD определяется по формуле

, (6.52)

которая получена после преобразования формулы (6.46). Так как с увеличением номера передачи динамический фактор ПА уменьшается (см. рис. 6.7), то максимальные ускорения разгона достигаются на низких передачах. Поэтому водители ПА для обеспечения быстрого разгона при обгоне в городских условиях используют низкие передачи чаще, чем водители других АТС.
6.2. Аварийная безопасность пожарного автомобиля

6.2.1. Тормозные свойства пожарного автомобиля

Тягово-скоростные и тормозные свойства АТС связаны между собой. Чем больше v_max ,  _max и t_v , тем лучше должны быть тормозные свойства ПА. Повышенные требования к тормозным свойствам ПА вызваны также и тем, что при следовании к месту вызова с высокой скоростью водители ПА вынуждены в 3 – 5 раз чаще, чем водители других АТС, использовать торможение для обеспечения безопасности движения.

Возможно несколько способов торможения ПА: без использования тормозной системы (движение накатом при следовании ПА к месту вызова используется редко); только тормозной системой; совместно тормозной системой и двигателем; только двигателем (двигатель работает чаще всего в режиме холостого хода с включенным зажиганием или при незначительном нажатии водителем на педаль подачи топлива и включении более низкой передачи, чем перед началом торможения).

Тормозная система ПА служит для замедления его движения, вплоть до полной остановки, и для удержания на месте при стоянке. Тормозное управление ПА включает следующие системы (ГОСТ 22895–77):

рабочую тормозную систему (ножную) – используется при всех режимах торможения для уменьшения скорости и полной остановки ПА;

запасную тормозную систему – используется при отказе рабочей тормозной системы и обеспечивает не менее 30 % эффективности работы по тормозному пути;

стояночную тормозную систему – обеспечивает стоянку автомобиля на уклонах (i%  18);

вспомогательную тормозную систему (тормоз-замедлитель) – используется при длительном торможении на спусках для поддержания постоянной скорости. Вспомогательной тормозной системой должны быть оборудованы ПА с общей массой более 12 т или ПА с общей массой более 10 т, использующие прицепы. Если ПА с общей массой более 3,5 т эксплуатируется в горных условиях, то также используют вспомогательную тормозную систему.

Для оценки эффективности работы рабочей и вспомогательной тормозных систем используют три показателя (ГОСТ 25478–82): тормозной путь S_т, м; установившееся замедление j_T , м/с²; время срабатывания тормозов t_T,с. Экспериментально установлено, что этими показателями можно достаточно полно характеризовать процесс торможения АТС (рис. 6.9).

v

v₀

v₁

t₁+t₂

t₃

t₄

t₀

1

2

j

j_т

Рис. 6.9. Торможение пожарного автомобиля:

1 – j(t); 2 –v(t)

Время t₁ зависит от реакции водителя, от времени, за которое он принимает решение о торможении и переносит ногу с педали управления подачей топлива на педаль тормоза. Время t₁ зависит от индивидуальных особенностей и квалификации водителя, обычно t₁= 0,4 – 1,5 с. При расчетах принимают t₁= 0,8 с.

Время t₂ зависит от конструкции и технического состояния привода тормозов, от времени, за которое выбирается свободный ход педали тормоза, и управляющее усилие водителя передается к колесным тормозам. У ПА с гидравлическим приводом тормозов t₂ = 0,2 – 0,4 с, с пневматическим приводом t₂= 0,6 – 0,8 с. Время t₂ неисправного гидравлического привода (при наличии воздуха в системе или неисправности клапанов в главном тормозном цилиндре) увеличивается, тормоза срабатывают со второго
(t₂= 0,6 с) или третьего (t₂ 1,0 с) нажатия. Время t₂ тормозов ПА с пневматическим приводом может увеличиваться зимой после продолжительной работы на пожаре из-за уменьшения сечения трубопровода замерзающим конденсатом. У ПА с гидропневматическим приводом тормозов (например, на шасси «Урал») t₂ 0,4 с. Время t₂ всех приводов уменьшается при более быстром нажатии на педаль тормоза.

Время t₃ зависит от массы ПА, типа и состояния дорожного покрытия. При экстренном торможении время t₃ пропорционально массе ПА и коэффициенту , на дорогах с малым  масса ПА на времяt₃практически не влияет.

Время t_т= t₂+ t₃ является одним из трех показателей эффективности работы тормозной системы и определяется при диагностировании ПА на тормозном стенде. Для ПА с 3,5 т < G < 12 т время t_т 1 с, для ПА с
G > 12 т t_т < 1,2 с (ГОСТ 25478–82). Контролировать t_т при ходовых испытаниях ПА сложно.

Время t₄ представляет собой время торможения с максимальным ускорением (замедлением) j_т За время t₄ кинетическая энергия АТС расходуется в основном на работу сил трения тормозов и частично на работу сил сопротивления движению (Р_f, Р_в). Если при торможении колеса заблокированы (не вращаются), то работа сил трения происходит только между шиной и поверхностью дороги. Трение в тормозном механизме как поглотитель энергии АТС при блокировке колес уже не действует. Если колеса АТС заблокированы, то после преобразования уравнения (6.1) при  = 1, Р_к= 0, Р_f = Р_, Р_i = P_в = 0 с учетом формулы (6.40) получим формулу

j_т = g (6.53)

для определения максимального замедления автомобиля при торможении всеми колесами. Так как при увеличении буксования колес  уменьшается (см. рис. 6.3), то для увеличения j_т и, следовательно, уменьшения S_т достигать полной блокировки колес при торможении нежелательно.

При торможении ПА сила инерции P_j (6.24) увеличивает нагрузку на передние колеса и уменьшает на задние. Наибольшие значения коэффициентов изменения нормальной реакции ПА находятся в следующих пределах (6.35) и (6.36): ₁₂ =1,2 – 2,0; ₃₄ = 0,5 – 0,7. Поэтому для обеспечения торможения с j_т необходимо такое распределение тормозных усилий между передними и задними колесами, при котором блокировка колес происходит одновременно. Так как современные тормозные системы ПА не обеспечивают точного соответствия между нормальной реакцией R_n колес и их тормозных усилий, то действительное значение j_т меньше теоретически возможного в К_э = 1,4 – 1,6 раз.

Тормозной путь S_т при полной блокировке колес определяется как площадь, ограниченная кривой 1 за время t₃ + t₄ (см. рис. 6.9), т. е.

+

–

=
(6.54)


После преобразования формулы (6.54) с учетом формулы (6.53) и
t_т1 – 1.2 с формула для определения тормозного пути ПА примет вид:
S_т= (К_э/2) ,(6.55)

где v₀ – скорость автомобиля перед торможением, м/с.

Для предварительной оценки эффективности работы рабочей и запасной тормозных систем ПА проводят ходовые испытания. Испытания могут проводиться визуально по S_т и синхронности начала торможения колес при резком однократном нажатии на педаль (сцепление выключено), а также с использованием переносных приборов-деселерометров (или деселерографов). Диагностирование по тормозному пути S_т должно проводиться на ровном, сухом, горизонтальном участке дороги, свободном от движущегося транспорта. В соответствии с ГОСТ 25478–82 тормозной путь определяется при v₀= 11,1 м/с (40 км/ч). Для ПА с G=3,5 т рабочая тормозная система должна обеспечить S_т  23 м, запасная – S_т  36,9 м.

При отсутствии деселерометра (или деселерографа) ускорение j_т вычисляется по формуле

j_т = v₀²/S_т, (6.56)

где v₀ в м/с; S_т в м.

Для ПА с G > 3,5 т рабочая тормозная система должна обеспечить
j_т  4,0 м/с², запасная – j_т  2,1 м/с².

Тормозной путь S_т и установившееся замедление j_т должны обеспечиваться тормозными системами ПА с G > 3,5 т при усилии на педали тормоза не более 0,7 кН (70 кгс).

Стояночная тормозная система должна обеспечивать стоянку ПА на уклоне i < 18 % при усилии на рычаге тормоза не более 0,4 кН (40 кгс).

Вспомогательная тормозная система должна обеспечивать движение ПА на спуске с i = 7 % протяженностью 7 км с постоянной скоростью не более 30 км/ч.

6.2.2. Устойчивость и управляемость пожарного автомобиля

Тягово-скоростные свойства ПА определяют потенциальную, т.е. предельно возможную скорость следования ПА к месту вызова. Устойчивость и управляемость ПА ограничивают v_max в зависимости от дорожных и транспортных условий.

Устойчивость АТС – способность АТС сохранять заданное водителем движение. Показатели устойчивости ПА характеризуют только возможности АТС без учета возможностей водителя по управлению автомобилем для реализации задаваемого движения.

Управляемость АТС – способность АТС реагировать на воздействие водителя на органы управления (руль, педаль муфты сцепления, педаль тормоза, рычаг коробки передач). Показатели управляемости АТС характеризуют поведение системы автомобиль – водитель.

Единых оценочных показателей устойчивости и управляемости АТС нет. «Исключить» водителя удалось только при одном виде испытаний на устойчивость – опрокидывание АТС на наклонной платформе. При всех других видах испытаний АТС на устойчивость и управляемость фактически оценивается поведение системы автомобиль – водитель. Поэтому сейчас принято говорить об устойчивости управления АТС, которую классифицируют:

По виду потери устойчивости управления (рис. 6.10, а, б, в): продольная; поперечная.


v



j



(Gg)_



(Gg)_n


P_j



H

H

Gg




P_φ2



P_φ12

R₃₄



P_φ1

Gg



P_φ

R₁₂



R₃₄




B

β

R₂₄






б

a




j




R₁₃

R₁₃

R₂₄




Pj




Gg



H


P_φ24




B



в


Рис. 6.10. Потеря устойчивости управления автомобилем:

а – на уклоне (продольная); б – на уклоне (поперечная); в – на повороте (поперечная)

По результату (проявлению) потери устойчивости управления (рис. 6.10):

опрокидывание (проявление – разгрузка колес одной оси или стороны автомобиля);

занос – скольжение колес относительно опорной поверхности, не выполняется условие (6.9);

отклонение от траектории движения (рис. 6.11, а) – траекторная устойчивость управления АТС;

отклонение от курса (направления) движения (рис. 6.11, б) – курсовая устойчивость управления АТС

2

4

_T

1

3

B_К

B_К

2

3

2

4

1

б

а



<sub>1

к</sub>

₂

Рис. 6.11. Потеря устойчивости управления автомобилем:

а – траекторией; б – курсом; В_К – ширина разметки полосы движения; ∆₁ – поперечное смещение; ∆₂ – угловое смещение; 1 – центр полосы движения; 2 – разметка;
3 – автомобиль до потери устойчивости управления; 4 – автомобиль при потере
устойчивости управления
По режиму движения, при котором наступила потеря устойчивости управления АТС: статическая, динамическая.

Устойчивость ПА против опрокидывания. Опрокидывание ПА может произойти из-за действия поперечной составляющей силы веса (Gg)_τ при движении по косогору или из-за действия силы инерции P_j при движении на повороте. Опрокидывание ПА наступает при разгрузке колес одной стороны автомобиля, т. е. при R₁₃= 0 (рис. 6.10, б, в). Поэтому для движения ПА по косогору и на повороте необходимо выполнение соответственно двух условий:

_
; (6.57)

. (6.58)

Так как

(Gg)_n= Ggcos, (6.59)

(Gg) _= Ggsin, (6.60)

P_j= G (v²/R) (6.61)

(R– радиус поворота ПА), то для движения ПА без опрокидывания необходимо выполнение условий:

tg B/2H; (6.62)


v
, (6.63)
которые получены соответственно из формул (6.57) и (6.58).

Отношение

К=В/2 Н (6.64)
называют коэффициентом устойчивости автомобиля против опрокидывания. Для определения К автомобиль устанавливают на наклонную платформу (см. рис. 6.10, б), замеряют угол , при котором произошла разгрузка колес одной стороны автомобиля, и затем по формуле (6.63) определяют численное значение K.

Неравенства (6.58) и (6.59) составлены без учета деформации шин, подвески и кузова АТС, поэтому значения К, вычисленные по экспериментальному значению , на 10 – 15 % меньше, чем определенные по формуле (6.64). При определении коэффициента К пожарных автоцистерн необходимо учитывать также уменьшение К из-за смещения центра масс жидкости относительно цистерны при частичном ее заполнении. Если масса жидкости составляет не более 30 % от общей массы ПА, то уменьшение коэффициента К не превышает 5 – 7 % и определить его экспериментально сложно. Поэтому для оценки эффективности мероприятий по обеспечению безопасности движения пожарных автоцистерн необходимо использовать другие виды испытаний на устойчивость управления АТС. Такими видами испытаний являются «поворот» и «переставка» (рис. 6.12).

При испытании «поворот» водитель ПА постепенно, от заезда к заезду, увеличивает скорость движения по прямой 1–2 (рис.6.12, а). На участке 2–3 водитель должен, не снижая скорости, пройти дугу поворота радиусом R = 30 – 60 м. При испытании фиксируется скорость, при которой на участке 2–3 происходит или отрыв колес одной стороны ПА от дороги, или занос, или выход ПА из коридора безопасности (под коридором безопасности понимается ширина разметки проезжей части дороги на повороте
30 – 60 м).
3

4

3

2

2

4

1









а

б


Рис. 6.12. Определение предельной скорости пожарного автомобиля:

а – на повороте; б – при смене полосы движения (обгоне); 1–2 – прямолинейное
движение с – v-const; 2–3 – переходной участок; 3–4 – движение с постоянной
скоростью и углом поворота управляемых колес
При испытании «переставка» имитируется обгон или объезд ПА внезапного препятствия. Испытания проводятся аналогично испытанию «поворот», но на участке с иной разметкой (рис. 6.12, б). Испытание при длине «переставки» L_п=12 м имитирует обгон в городских условиях движения, L_п=20 м при движении за городом.

Испытания «поворот» и «переставка» проводятся на специально оборудованных площадках автомобильных полигонов водителями, прошедшими курс специальной подготовки.

Устойчивость ПА против заноса. Занос ПА может произойти из-за действия поперечной составляющей силы веса (G_g)_ при движении по косогору или из-за действия силы инерции Р_j при движении на повороте.

Занос колеса ПА наступает при невыполнении неравенства (6.63). Если Р_к=Х_n=0, то, чтобы избежать бокового скольжения колес по косогору и при повороте, необходимо выполнение соответственно двух условий:

(Gg)_(Gg)_n; (6.65)

Р_jG. (6.66)
После преобразований формул (6.65) и (6.66) с учетом формул (6.59), (6.60) и (6.61) условия движения без заноса записываются в виде
; (6.67)


v
. (6.68)
Сравнение формул (6.62) и (6.67) и формул (6.63) и (6.68) позволяет заключить, что в большинстве случаев занос ПА будет предшествовать его опрокидыванию ( < K). Следовательно, опрокидывание ПА в реальных условиях может произойти при углах косогора и скоростях меньших, чем определенных экспериментально на стенде опрокидывания и при испытаниях «поворот» и «переставка». Поэтому угол косогора, который разрешается преодолевать ПА, уменьшается вдвое, т. е. [] < 0,5.

При наличии продольной силы X_n (см. рис. 6.2) вероятность бокового скольжения колеса увеличивается, так как часть силы сцепления Р_nиспользована силой тяги Р_к или торможения Р_т колеса. Поэтому при движении в режиме, предшествующем буксованию ведущих колес или блокировке колес при торможении, достаточно незначительной боковой силы для потери поперечной устойчивости ПА. Так как у большинства ПА ведущими являются колеса задней оси, то для устранения заноса заднего моста ПА при повороте или торможении необходимо уменьшить касательную реакцию Х_п на ведущих колесах, отпустив педаль подачи топлива или прекратив торможение, и повернуть колеса в сторону начавшегося заноса. Вся сила сцепления Р_n будет реализовываться для предотвращения бокового скольжения Y_n – занос прекратится. Сразу же после прекращения заноса управляемые колеса следует повернуть в нейтральное положение.

Потеря устойчивости управления в результате отклонения от траектории движения (см. рис. 6.11, а) наблюдается, как правило, при движении ПА со скоростью, близкой к v_max. Предельной скоростью [v_т] по траекторной устойчивости управления считается скорость, после превышения которой водитель не может на прямой дороге обеспечить движение ПА в коридоре безопасности (внутри разметки на дороге полосы движения). На дорогах с ровным асфальтобетонным покрытием конструкция всех исправных ПА обеспечивает v_mах < [v_т]. Появление [v_т] < v_max возможно только у технически неисправных ПА или у пожарных автоцистерн с частичным заполнением цистерны. Основные причины уменьшения [v_т]: неправильная установка управляемых колес ПА, дисбаланс (неуравновешенность) управляемых колес, незначительный разворот одной оси ПА из-за «проседания» рессор с одной стороны автомобиля, различие между давлениями шин колес одной оси (уменьшение давления в шине меньше номинального).

Потеря устойчивости управления в результате отклонения от курса (направления) движения (рис. 6.12, б) наблюдается при движении со скоростью, близкой к v_max, и при торможении. Предельной скоростью [v_к] по курсовой устойчивости управления считается скорость, после превышения которой водитель не может обеспечить движение ПА в коридоре безопасности. С увеличением длины ПА требования к курсовой устойчивости управления ужесточаются, так как выход части автомобиля за пределы коридора безопасности появляется при меньших углах отклонения от курса. Причины ухудшения курсовой устойчивости управления при движении по прямой ровной дороге те же, что и для [v_т]. Основное внимание при обеспечении курсовой устойчивости управления необходимо уделять исправности тормозной системы.

При скорости [v_к] на торможение ПА оказывает влияние соотношение между тормозными усилиями колес и последовательностью срабатывания тормозов. Тормозные усилия колес одной оси ПА должны быть равны, их срабатывание должно быть одновременным. Раннее включение тормозов передней оси ПА позволяет уменьшить S_т из-за лучшего использования максимальной силы сцепления при увеличении нагрузки на передние колеса при торможении, но уменьшает [v_к], т. е. увеличивает вероятность заноса задней оси, особенно на дорогах с малым коэффициентом сцепления .

Обеспечение [v_т] >v_max и [v_к] > v_max при эксплуатации ПА зависит от систематического контроля за техническим состоянием шин, ходовой части и рулевого управления.
6.3. Проходимость и маневренность пожарного автомобиля
Проходимость – способность ПА двигаться по заснеженным, мокрым и плохим (разбитым, размокшим) дорогам, бездорожью и преодолевать естественные (подъемы, спуски, косогоры) или искусственные препятствия без вспомогательных средств.

Маневренность – способность ПА поворачиваться (маневрировать) на минимальной площади.

Единого показателя, характеризующего проходимость и маневренность ПА, не существует. Проходимость и маневренность ПА зависит от его геометрических размеров и опорно-тяговых свойств, а также от конструкции трансмиссии (дифференциала, коробки передач) и механизма поворота управляемых колес.

По проходимости АТС делятся на дорожные (обычной проходимости), повышенной и высокой проходимости.

К дорожным относят АТС, предназначенные для преимущественного использования на дорогах с твердым покрытием. Обычно эти АТС являются неполноприводными (с колесной формулой 42);

62; 64 – первая цифра соответствует общему числу колес АТС, вторая – числу ведущих колес) с колесами дорожного рисунка шин и с простыми (неблокируемыми) дифференциалами.

Автомобильные транспортные средства повышенной проходимости предназначены для движения по дорогам с твердым покрытием, вне дорог и для преодоления естественных препятствий. Обычно эти АТС являются полноприводными (с колесной формулой – 44; 66 и т.д.), имеют тороидные или широкопрофильные (реже арочные) шины с системой регулирования давления воздуха. В трансмиссиях этих АТС часто применяют блокируемые дифференциалы.

Автомобильные транспортные средства высокой проходимости создаются для преимущественного использования вне дорог. Эти АТС имеют полный привод ведущих колес и специальные шины (шины сверхнизкого давления, пневмокатки).

Различают профильную и опорно-тяговую проходимость. Профильная проходимость характеризует способность АТС преодолевать неровности пути, препятствия и вписываться в дорожные габариты. Опорная проходимость – способность АТС двигаться по деформируемым грунтам.

Показатели профильной проходимости (рис. 6.13):

дорожный просвет h, м;

передний l₁ и задний l₂ свесы, м;

передний ₁ и задний ₂ углы свеса (или угол ₁ въезда и угол ₂ съезда), град.;

радиусы продольной R₁ и поперечной R₂ проходимости, м;

наибольший угол преодолеваемого подъема _max;

наибольший угол преодолеваемого косогора ;

ширина преодолеваемого рва l_р;

высота преодолеваемой вертикальной стенки (эскарпа).
₂

l₂

R₁

l₁

₂

R₂

h₁

Рис. 6.13. Показатели профильной проходимости
Дорожный просвет h (расстояние от нижней точки автомобиля до опорной поверхности) определяет возможность движения ПА по мягкому грунту и через единичные препятствия (камни, пни, кочки и т.д.). Чем больше h, тем лучше проходимость ПА. У ПА повышенной и высокой проходимости дорожный просвет h больше, чем у ПА на базе дорожных АТС. С увеличением грузоподъемности дорожный просвет h обычно увеличивается.

От свеса l₁ и l₂ зависит проходимость ПА при преодолении канав, кюветов. Чем меньше l₁ и l₂ , тем меньше вероятность «вывешивания» колес при преодолении препятствий.

Углы свеса ₁ и ₂ влияют на возможность преодоления ПА препятствий с короткими подъемами и спусками. Чем больше ₁ и ₂ , тем больше крутизна коротких неровностей, через которые может переехать ПА, не задевая за неровность при въезде и съезде.

Продольный радиус проходимости R₁равен радиусу сегментного препятствия (с хордой, равной базе L АТС), через которое ПА может переехать поперек, не задевая нижней точкой, расположенной в средней части. Чем меньше R₁, тем выше проходимость ПА, т.е. способность преодолевать местность с гребнистыми препятствиями (насыпи, бугры).

Поперечный радиус проходимости R₂ равен радиусу сегментного препятствия (с хордой, равной базе в АТС), через которое ПА может переехать вдоль, не задевая нижней точкой, расположенной между колесами. Чем меньше R₂, тем лучше проходимость ПА при преодолении насыпей и борозд вдоль.

На профильную проходимость длинномерных ПА (автолестниц, автоподъемников) влияет соотношение между габаритными размерами: длиной L_г, высотой H_г и шириной В_г. Соотношение между высотой Н_ги длиной L_гопределяет проходимость под мостами или эстакадами (рис. 6.14).



L

H_г

[H]

L_г


Рис. 6.14. Влияние габаритов пожарного автомобиля на его продольную проходимость

При определении проходимости ПА под мостом необходимо убедиться в обеспечении H_г < Н на всей габаритной длине L_г автомобиля, так как при вогнутой дороге и большой длине L_г возможная для проезда высота уменьшается (рис. 6.14).

Показатели опорно-тяговой проходимости:

максимальная сила тяги Р_{к max};

максимальный динамический фактор D_max ;

коэффициент сцепления шин с дорогой ;

нагрузка на ведущие колеса (сцепной вес) G_в;

давление колес на дорогу р.

Для увеличения проходимости ПА необходимо увеличивать D_max и  (см. п. 6.1). Сцепной вес ПА можно увеличить, если увеличить число ведущих колес (использовать полноприводное базовое шасси) или сместить центр масс ПА в сторону ведущего моста.

Основным показателем опорно-тяговой проходимости ПА по дорогам с мягким покрытием является давление колес на дорогу:

(6.69)

где R_n– нагрузка, воспринимаемая колесом, Н; S_n – площадь контакта колеса с дорогой, м².

Давление р современных ПА изменяют от 50 кПа (0,5 кг/см²) при движении по мягким грунтам до 300 кПа (3 кг/см²) при движении по дорогам с твердым покрытием. Лучшую проходимость имеют ПА с регулируемым давлением воздуха в шинах. Обычно для улучшения проходимости ПА необходимо уменьшить давление, но при движении по некоторым грунтам, наоборот, увеличивать.

Уменьшение давления воздуха в шине влияет также на коэффициент сцепления φ (см. табл. 6.1). Увеличения коэффициента  на мягких грунтах добиваются обычно уменьшением р, т.е. увеличением площади контакта шины с грунтом. Увеличения коэффициента  на дорогах с твердым основанием (например, асфальтобетонное шоссе, покрытое грязью, или неглубокие снежные заносы на дороге) добиваются увеличением р.

Показатели маневренности (рис. 6.15):

минимальный радиус поворота наружного переднего колеса R_н;

ширина полосы движения А при повороте;

максимальный выход отдельных частей ПА за пределы траекторий движения наружного переднего и внутреннего заднего колес (расстояния a и b).


а

b

R_b

R_H

А

Рис. 6.15. Показатели маневренности одиночного автомобиля
Наиболее маневренны ПА со всеми управляемыми колесами. При буксировке прицепа маневренность ПА ухудшается, так как при повороте увеличивается ширина полосы движения А.