Конструкция и эксплуатационные свойства транспортных и транспортно-технологических машин

КОНСТРУКЦИЯ И ЭКСПЛУАТАЦИОННЫЕ СВОЙСТВА ТРАНСПОРТНЫХ И ТРАНСПОРТНО-ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ МАШИН

Учебно-методическое обеспечение по расчетно-графическому заданию

(рукопись)

Красноярск

УДК 629.113.073.27(0 75.8)

Техника транспорта: Метод. руководство для выполнения расчетно-графического задания по дисциплине «Конструкция и эксплуатационные свойства транспортных и транспортно-технологических машин и оборудования» при подготовке бакалавров профиля 190700.62.04 «Организация перевозок и управление на транспорте» /Сост. В.А. Ковалев. Красноярск: ИПЦ ПИ СФУ, 2012. 24с.

Целью расчетно-графического задания является закрепление теоретического материала курса «Конструкция и эксплуатационные свойства транспортных и транспортно-технологических машин и оборудования», а также приобретение практических навыков по анализу эксплуатационных свойств автомобиля при организации грузовых перевозок.

Общие сведения

Рост парка автомобильного транспорта, улучшение его эксплуатационных свойств приводят к повышению скорости и интенсивности движения, плотности транспортных потоков. Это усложняет дорожные условия перевозок, повышает аварийность, вероятность дорожно-транспортных происшествий и наездов, увеличивает загрязнение окружающей среды и уровень шума. В этих условиях правильный выбор подвижного состава, соответствующего своими эксплуатационными свойствами характеристикам перевозимого груза и условиям его доставки, дает возможность разрабатывать оптимальную стратегию и повышать безопасность перевозок.

Большое значение для повышения эффективности перевозок имеет совершенство конструкции автомобиля. Однако условия эксплуатации настолько сложны и разнообразны, что нельзя установить предел совершенства конструкции автомобиля, которую можно было бы признать эталоном по всем параметрам. Особенно это справедливо по отношению к технологии перевозок, где проявляется в максимальной степени приспособленность автомобиля к перевозке определенного вида груза.

В связи с этим повышение квалификации инженерно-технических работников, связанных с организацией перевозок и управлением на автомобильном транспорте, является актуальным.

2. ПОРЯДОК ВЫПОЛНЕНИЯ РАСЧЕТНО-ГРАФИЧЕСКОГО ЗАДАНИЯ

Расчетно-графическое задание (РГЗ) должно содержать расчетно-пояснительную записку с соответствующими расчетами, объяснениями, выводами и графическую часть.

Материал расчетно-пояснительной записки должен содержать следующие разделы.

Введение

Охарактеризовать автомобиль как основной элемент, удовлетворяющий потребности общества в передвижении, обеспечении неуклонного роста товарооборота, расширении и усилении связей между всеми отраслями экономики в полном взаимодействии со всеми видами транспорта. Показать роль инженерно-технических работников, связанных с организацией перевозок и управлением на автомобильном транспорте.

Характеристика базового транспортного средства

Дать краткое описание базового транспортного средства (ТС) с учетом завода-изготовителя, области применения. Привести общий вид автомобиля, его схему со всеми технологическими размерами и параметрами профильной проходимости; в табличной форме краткую техническую характеристику ТС.

Конструкция ТС

Конструкция ТС содержит двигатель, кузов, шасси.

Двигатель. Модель, вид топлива, плотность топлива, момент инерции, внешняя скоростная характеристика двигателя.

Кузов.Расположение двигателя относительно кабины, конструкция кабины с точки зрения комфортности, конструкция кузова с точки зрения адаптации (приспособленности) груза к перевозке, погрузки, разгрузки и сохранности.

Шасси.Включает трансмиссию, несущую часть и механизмы управления.

Трансмиссия.Назначение. Она содержит сцепление, коробку передач, карданную передачу, главную передачу, дифференциал, полуоси.

Сцепление. Назначение.

Коробка передач. Назначение. Передаточные числа.

Карданная передача. Назначение.

Главная передача. Назначение. Передаточное число.

Дифференциал.Назначение.

Полуоси. Назначение.

Несущая часть.Назначение. Она содержит раму (тип), подвеску, мосты и колеса.

Колесо.Назначение. Конструкция. Момент инерции. Обозначение.

Механизмы управления. Включают рулевое управление и управление тормозами.

Рулевое управление. Назначение.

Управление тормозами. Назначение.

Характеристика груза

Перевозка грузов автомобильным транспортом регламентируется ГК РФ (гл. 40 «Перевозка»), Уставом автомобильного транспорта, Правилами перевозок грузов автомобильным транспортом и Правилами дорожного движения.

Большинство тарно-штучных грузов целесообразно предъявлять к перевозке в укрупненном, пакетированном виде. Одними из средств пакетирования являются универсальные контейнеры и поддоны.

Универсальные контейнеры

Универсальные контейнеры предназначены для перевозки грузов разнообразной номенклатуры без тары в первичной упаковке или облегченной таре. Основными типами универсальных контейнеров для перевозки грузов автомобильным транспортом являются контейнеры массой брутто (т)/вес тары (т) 0,625/0,2; 1,25/0,193; 2,5 (3)/0,585(0,5); 5/0,98;.10/1,2;.24/2,1; 30/3,6 и более.

Вес отдельных грузовых мест, предъявляемых к перевозке в контейнерах, не должен превышать 80 кг для малотоннажных контейнеров массой брутто 0,625 и 1,25 т; 125 кг для среднетоннажных контейнеров массой брутто 2,5 (3) и 5 т; 300 кг для крупнотоннажных контейнеров массой брутто 10 и более т.

Рисунок 4.1 – Расчетная схема одиночного транспортного средства

Значения абсцисс центров масс ТС и груза (рисунок 4.1) определяются по формулам

Х_О = , (4.1)

где Х_О – абсцисса центра масс ТС (ЦМО) в снаряженном состоянии, м; G_О – вес ТС в снаряженном состоянии, т; G_О2 – часть веса ТС в снаряженном состоянии, приходящаяся на заднюю ось (тележку), т; L – база ТС, м.

Х_А = , (4.2)

где Х_А – абсцисса центра масс (ЦМА) груженого автомобиля, м; Х_Г – абсцисса центра масс груза (ЦМГ), м; G_Г – вес груза в кузове автомобиля, т.

G_Г определяется с учетом рода груза, веса единицы грузового места, вместимости и грузоподъемности кузова и ограничений габаритных размеров ТС по высоте. Это позволяет привести фронтальный вид груза к прямоугольной форме, точка пересечения диагоналей которой даст искомое положение центра масс груза (см. рисунок 4.1).

Ордината h_о центра тяжести ТС в снаряженном состоянии рассчитывается из соотношения h_о ≈ 1,5 r_к, где r_к – радиус качения колеса, м,

		(4.3)
где	d	– посадочный диаметр, дюймы (in);
	В	– ширина профиля шины, мм;
	N	– отношение высоты к ширине профиля шины, мм;
	λ	– деформация шины, λ = 0,80-0,90.

Нормальные реакции дороги на заднюю ось (тележку)

R₂ = , (4.4)

где G_А – вес груженого автомобиля, т.

Где

Х_ОТ = , (4.11)

где G_ОТ2 – часть собственного веса тягача, приходящаяся на тележку, т; L_Т – база тягача, м.

G_АП2 = , (4.12)

где G_АП2 – часть G_П1 , приходящаяся на тележку тягача, т; C – смещение седла тягача относительно тележки, м.

G_АП1 = G_П1 – G_АП2, (4.13)

где G_АП1 – часть G_П1, приходящаяся на переднюю ось тягача, т.

Расчет ускорения

Ускорение ТС рассчитывают для каждой передачи в зависимости от cкорости по формуле

J = . (7.1)

Значения элементов, входящих в выражение (7.1), берутся из зависимостей Д = ¦(V), ¦ = ¦(V) и d = ¦(номер передачи).

Материалы раздела представить описательной теоретической частью и зависимостью J= ¦(V).

Устойчивость автомобиля

Устойчивость автомобиля непосредственно связана с безопасностью дорожного движения. Нарушение устойчивости выражается в произвольном изменении направления движения, его опрокидывании или скольжении шин по дороге. Различают поперечную и продольную устойчивость автомобиля. Более вероятна и опасна потеря поперечной устойчивости.

Показателями поперечной устойчивости автомобиля при криволинейном движении являются максимально возможные скорости движения по дуге окружности и угол поперечного уклона дороги. Оба показателя определяются из условий заноса или опрокидывания автомобиля.

Максимально допустимая скорость автомобиля по скольжению

V_cк = , (10.1)

где R – радиус дуги, м; φ_у – коэффициент поперечного сцепления,

φ_у = (0,5 – 0,85)φ, (10.2)

где φ – коэффициент сцепления шин с дорогой в продольном направлении, для асфальто- и цементобетонного сухого покрытия φ = 0,7-0,8; β – угол поперечного уклона.

Знак «+» в числителе и « - » в знаменателе берутся при движении по уклону, наклоненному к центру поворота дороги, если же он наклонен в сторону, противоположную центру поворота дороги, то в числителе ставится знак « - », а в знаменателе «+».

При β = 0

V_cк = . (10.3)

Максимально допустимая скорость по опрокидыванию

V_опр = , (10.4)

где h_ц – ордината центра масс груженого автомобиля, м; В – колея автомобиля, м.

При β = 0

V_опр = . (10.5)

Потеря автомобилем продольной устойчивости выражается в буксовании ведущих колес, что наблюдается при преодолении автопоездом затяжного подъема со скользкой поверхностью. Показателем продольной устойчивости автопоезда в составе с прицепом служит максимальный угол подъема, преодолеваемого автомобилем без буксования ведущих колес

tgβ_бук = , (10.6)

где а – расстояние от центра масс автомобиля-тягача до оси передних колес, м; L – база автомобиля-тягача, м; h_ц – высота сцепного устройства прицепа, м; G_а – вес автомобиля-тягача, т; G_пр – вес прицепа, т.

Для одиночного автомобиля (автопоезда в составе с полуприцепом)

tgβ_бук = , (10.7)

где а – расстояние от центра масс груженого транспортного средства до оси передних колес, м.

Маневренность автомобиля

Маневренность автомобиля характеризуется формой и размерами габаритной полосы криволинейного движения (ГПД), под которой понимается площадь опорной поверхности, ограниченной проекциями на нее траекторий крайних выступающих точек транспортного средства.

При РГЗ ГПД определяется применительно к круговому движению автомобиля с минимальным радиусом поворота R_п (приведен в технической характеристике автомобиля).

Построение ГПД одиночного автомобиля (тягача) с управляемыми колесами передней оси (рисунок 10.1) осуществляется следующим образом. Из центра О радиусом поворота R_п в масштабе проводим кривую траектории внешнего переднего колеса автомобиля. Затем от оси ОО₁ откладываем отрезок L, равный базе транспортного средства. Проводим ось А₁А. От точки пересечения оси А₁А с кривой траектории внешнего переднего колеса откладываем отрезок, равный колеи передних колес. Из середины отрезка проводим перпендикуляр до пересечения с осью ОО₁.Точка пересечения является серединой ведущего моста автомобиля. Отложим отрезок, равный колеи задних колес. Получим кинематическую схему ходовой части автомобиля, на которую накладываем масштабное изображение контура общего вида транспортного средства в плане. Затем из центра поворота О последовательно проводим кривые радиусами: R_о – радиус кривизны середины заднего моста; R_н – наружный радиус поворота; R_в – внутренний радиус поворота. Разность между наружным R_н и внутренним R_в радиусами поворота составляет ширину динамического коридора, т. е. ГПД. Разность между R_н и R_о является наружной составляющей А_н, между R_о и R_в – внутренней составляющей габаритной полосы движения А_в.

ГПД автопоезда с двухосным прицепом строится последовательно для каждого звена транспортного средства. Алгоритм построения ГПД аналогичен рассмотренному выше примеру (рисунок 10.2).

Раздел представить описанием теоретического материала, зависимостями V_ск = ƒ(R) и V_опр = ƒ(R), расчетом выражения (10.6) или (10.7), построением ГПД.

ГРАФИЧЕСКИЙ МАТЕРИАЛ РГЗ

Графический материал РГЗ (схемы, графики и т.д.) выполняется на чертежной бумаге формата А1 (841х594; ГОСТ 2.204-68). На первом листе графической части располагаются:

· общие виды транспортного средства с указанием конструктивных размеров, параметров профильной проходимости, центра масс автомобиля;

· вариант укладки груза в кузове (контейнере);

· графики зависимости коэффициентов использования номинальной грузоподъемности автомобиля (контейнера) от вариантов укладки груза;

· в табличной форме показатели устойчивости(критическая скорость по скольжению, критическая скорость по опрокидыванию), маневренности (ширина динамического коридора - ГПД, внутренняя составляющая ГПД, наружная составляющая ГПД, наружный габаритный радиус, внутренний габаритный радиус, сдвиг центров задних осей тягача и прицепа),динамика разгона (время разгона на участке 400 м, время разгона на участке 1000 м, время разгона до 60 км/ч, скорость в конце участка 1000 м).

На втором листе –

· тяговая характеристика Р_Т = ¦(V) и Р_С = ¦(V);

· график ускорений j = ¦(V);

· топливная характеристика Q_s = ƒ(V);

· скоростная характеристика V = ¦(t_рi), V = ¦(S_рi).

ВЫБОР ЗАДАНИЯ НА РГЗ

Задание на РГЗ выбирается из таблицы по последней и предпоследней цифрам шифра зачетной книжки студента.

РЕКОМЕНДАЦИИ ПО ОФОРМЛЕНИЮ РГЗ

РГЗ оформляют в виде расчетно-пояснительной записки и графической части. Расчетно-пояснительную записку выполняют рукописным способом на листах писчей бумаги формата А4 210х297 мм по ГОСТ 2.301 четким и аккуратным почерком чернилами, пастой или тушью одного цвета (черного, синего или фиолетового); высота букв или цифр текста должна быть не менее 2,5 мм.

При выполнении пояснительной записки на компьютере с использованием текстовых редакторов типа Word for Windows рекомендуется использование шрифта «Times New Roman» высотой 14 пунктов через 1,5 интервала. В таблицах, примечаниях и пояснениях к тексту – высота шрифта 12 пунктов.

В целом оформление РГЗ основывается на стандарте организации (СТО 4.2 – 07 - 2012) – «Система менеджмента качества. Общие требования к построению, изложению и оформлению документов учебной и научной деятельности».

Иллюстрации (диаграммы, чертежи, схемы и т. д.) допускается представлять на листах миллиметровой бумаги в соответствии с форматом листов текстовых документов.

Графический материал РГЗ (схемы, эпюры, графики и т. д.) выполняют на чертежной бумаге. Его размещают на листах форматом А1 841´594 (ГОСТ 2.301).

Литература

1.Литвинов А.С., Фаробин Я.Е. Автомобиль: Теория эксплуатационных свойств. – М.: Машиностроение, 1986. – 240 с.

2.Афанасьев Л.Л., Дьяков А.Б., Илларионов В.А.Конструктивная безопасность автомобиля. – М.: Машиностроение, 1983. – 212 с.

3.Боровский Б.Е. Безопасность движения автотранспортных средств. – Л.: Лениздат, 1984. – 305 с.

4.Вахламов В.К. Техника автомобильного транспорта. М.: «Академия», 2004. – 528 с.

5. Евтюков С.А., Васильев Я.В. Экспертиза дорожно-транспортных происшествий. Справочник. – СПб.: Издательство ДНК, 2006. – 536 с.

6. СТО 4.2 – 07 – 2010. Система менеджмента качества. Общие требования к построению, изложению и оформлению документов учебной и научной деятельности. – Красноярск. СФУ, 2010. – 57 с

7. Краткий автомобильный справочник. Том 2. Грузовые автомобили. – М.: Компания «Автополис - плюс», ИПЦ «Финпол», 2005. - 560 с.

8. Тарасик В.П. Теория движения автомобиля: Учебник для вузов. – СПб.: БХВ-Петербург, 2006. – 478 с.

СОДЕРЖАНИЕ

1. Общие сведения

2. Порядок выполнения РГЗ

Введение

Характеристика базового транспортного средства

Характеристика груза

Размещение груза на транспортном средстве

Определение центров масс транспортного средства, груза и нормальных реакций дороги

Определение аэродинамических параметров транспортного средства

Расчет тяговой и динамической характеристик

Расчет ускорений

Расчет скоростной характеристики

Расчет тормозных свойств транспортного средства

Определение показателей устойчивости, маневренности

Расчет топливной характеристики

3. Выбор задания на РГЗ

Литература

Задание на РГЗ

Предпоследняя цифра шифра	Тип автомобиля	Последняя цифра шифра	Наименование груза	Габаритные размеры, мм	Вес единицы груза, т
	КамАЗ-5320		АУК-0,625	1150х1000х1700	0,425
	ЗиЛ-431410		АУК-1,25	1800х1050х2000	1,0
	ГАЗ-3309(диз.)		УУК-2,5	2100х1325х2400	2,3
	МАЗ-5332		УУК-3	То же	2,32
	ЗиЛ-441510+ ОдАЗ 93571		кирпич обыкновенный	250х120х88	1,4-1,44*
	МАЗ-54331		ящики	708х400х150	0,036
	КамАЗ-5410		мешки	850х630х140	0,040
	ЗиЛ-433100		ящики	824х400х200	0,045
	ГАЗ-3307		мешки	900х450х150	0,045
	ЗиЛ-431410+ ГКБ 8328		ящики	596х396х256	0,040

* Объемный вес, т/м³

КОНСТРУКЦИЯ И ЭКСПЛУАТАЦИОННЫЕ СВОЙСТВА ТРАНСПОРТНЫХ И ТРАНСПОРТНО-ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ МАШИН

Учебно-методическое обеспечение по расчетно-графическому заданию

(рукопись)

Красноярск

УДК 629.113.073.27(0 75.8)

Техника транспорта: Метод. руководство для выполнения расчетно-графического задания по дисциплине «Конструкция и эксплуатационные свойства транспортных и транспортно-технологических машин и оборудования» при подготовке бакалавров профиля 190700.62.04 «Организация перевозок и управление на транспорте» /Сост. В.А. Ковалев. Красноярск: ИПЦ ПИ СФУ, 2012. 24с.

Целью расчетно-графического задания является закрепление теоретического материала курса «Конструкция и эксплуатационные свойства транспортных и транспортно-технологических машин и оборудования», а также приобретение практических навыков по анализу эксплуатационных свойств автомобиля при организации грузовых перевозок.

Общие сведения

Рост парка автомобильного транспорта, улучшение его эксплуатационных свойств приводят к повышению скорости и интенсивности движения, плотности транспортных потоков. Это усложняет дорожные условия перевозок, повышает аварийность, вероятность дорожно-транспортных происшествий и наездов, увеличивает загрязнение окружающей среды и уровень шума. В этих условиях правильный выбор подвижного состава, соответствующего своими эксплуатационными свойствами характеристикам перевозимого груза и условиям его доставки, дает возможность разрабатывать оптимальную стратегию и повышать безопасность перевозок.

Большое значение для повышения эффективности перевозок имеет совершенство конструкции автомобиля. Однако условия эксплуатации настолько сложны и разнообразны, что нельзя установить предел совершенства конструкции автомобиля, которую можно было бы признать эталоном по всем параметрам. Особенно это справедливо по отношению к технологии перевозок, где проявляется в максимальной степени приспособленность автомобиля к перевозке определенного вида груза.

В связи с этим повышение квалификации инженерно-технических работников, связанных с организацией перевозок и управлением на автомобильном транспорте, является актуальным.

2. ПОРЯДОК ВЫПОЛНЕНИЯ РАСЧЕТНО-ГРАФИЧЕСКОГО ЗАДАНИЯ

Расчетно-графическое задание (РГЗ) должно содержать расчетно-пояснительную записку с соответствующими расчетами, объяснениями, выводами и графическую часть.

Материал расчетно-пояснительной записки должен содержать следующие разделы.

Введение

Охарактеризовать автомобиль как основной элемент, удовлетворяющий потребности общества в передвижении, обеспечении неуклонного роста товарооборота, расширении и усилении связей между всеми отраслями экономики в полном взаимодействии со всеми видами транспорта. Показать роль инженерно-технических работников, связанных с организацией перевозок и управлением на автомобильном транспорте.