Теоретические положения по определению предельных параметров дорожных автомобилей
Автомобили, эксплуатируемые на дорогах общего пользования, должны отвечать ряду требований, которые устанавливают отраслевые (ОСТ), государственные (ГОСТ) и международные стандарты, Правила и Директивы, а также другие нормативные документы.
К числу основных параметров АТС, которые регламентируются указанными документами, прежде всего, относятся:
- габаритные размеры;
- осевые нагрузки;
- полная масса.
В настоящее время предельные значения указанных параметров дорожных автомобилей определяет «Инструкция по перевозке крупногабаритных и тяжеловесных грузов автомобильным транспортом Российской Федерации», которая вступила в силу с 1 сентября 1996 года.
Согласно «Инструкции…» все дорожные автомобили в зависимости от осевой массы (т.е. массы, приходящейся на ось) подразделяются на две группы: А и Б.
К группе А относятся АТС с предельной осевой массой наиболее нагруженной оси свыше 6 т до 10 т включительно, предназначенные для эксплуатации на дорогах 1-3 категории, а также на дорогах 4 категории, одежды которых построены или усилены под осевую массу 10 т.
Группу Б составляют АТС с осевыми массами наиболее нагруженной
оси до 6 т включительно, предназначенные для эксплуатации на всех дорогах России (табл. 3.1.).
Таблица 3.1
Предельная осевая масса на каждую ось двухосных АТС
и двухосных тележек, тонн
Расстояния между осями, м | Группа | |
А | Б | |
Свыше 2,00 | 10,0 | 6,0 |
Свыше 1,65 до 2,00 включительно | 9,0 | 5,7 |
Свыше 1,35 до 1,65 включительно | 8,0 | 5,5 |
Свыше 1,00 до 1,35 включительно | 7,0 | 5,0 |
До 1,00 | 6,0 | 4,5 |
Полная масса и габариты дорожных АТС не должны превышать значений. приведенных в таблице 3.2. и 3.3.
Таблица 3.2
Предельные полные массы дорожных АТС, тонн
Виды АТС | Число осей | Группы | Расстояние между крайними осями АТС группы А не менее, м | |
А | Б | |||
Одиночные автомобили | Две | 3,0 | ||
Три | 16,5 | 4,5 | ||
Седельные автопоезда | Две | 7,5 | ||
Три | 8,0 | |||
Четыре | 11,2 | |||
Пять и более | 28,5 | 12,2 | ||
Прицепные автопоезда | Три | 10,0 | ||
Четыре | 11,2 | |||
Пять и более | 28,5 | 12,2 | ||
Двухзвенные сочлененные автобусы | - | 10,0 |
Допускается увеличение осевой массы:
а) у городских и пригородных двухосных автобусов при расстоянии между осями свыше 2,0 метров:
- для группы А - до 11,5 тонн;
- для группы Б - до 7 тонн.
б) у АТС группы А при расстоянии между осями двухосной тележки свыше 1,35 до 1,65 метра включительно - до 9 тонн, если осевая масса, приходящаяся на смежную ось, не превышает 6.0 тонн.
в) для контейнеровозов - 9.0 м.
Таблица 3.3
Предельные габариты дорожных АТС
Параметры АТС | Россия | Зарубежные аналоги |
Ширина, м | 2,5 | 2,5-2,6 |
Высота, м | 4,0 | 3,8-4,0 |
Длина, м | ||
- одиночные АТС | 12,0 | 11,0-12,4 |
- двухзвенные автопоезда | 20,0 | 15-24 |
- двухзвенные сочлененные автобусы | 18,0 | 15-20 |
для рефрижераторов и изотермических фургонов ширина - 2,6 м
Ограничения осевых нагрузок и полной массы автотранспортных средств обусловлены тем, что многократные динамические воздействия колес на дорогу приводят к накоплению пластических деформаций в дорожной одежде, нарушению внутренних связей между ее слоями и ее постепенному разрушению.
Чем больше масса АТС и осевая нагрузка, тем больше величина динамических нагрузок и меньше срок службы дороги и инженерных сооружений (мостов, эстакад, путепроводов).
Регламентация предельно допустимых габаритных размеров АТС направлена, прежде всего, на обеспечение безопасности дорожного движения.
Так, например, ограничение длины и ширины автомобилей и автопоездов имеет целью облегчение их обгонов по параллельной полосе движения.
Ограничение высоты необходимо для беспрепятственного проезда автомобилей под мостами, путепроводами, арками зданий, линиями электропередач.
АТС, у которых полная масса (с грузом или без груза), осевая нагрузка или габариты превышают значения, указанные в таблицах 1-3. относятся к внедорожным АТС.
Движение таких АТС по дорогам осуществляется только по специальному разрешению.
В странах Европейского Союза (ЕС) предельные значения параметров дорожных АТС регламентируют Директивы ЕС 85/3, 86/360. 88/212. 89/338 и другие (таблица 4...6).
При этом предельные осевые нагрузки для одиночной оси установлены в зависимости от ее типа и количества колес:
Таблица 3.4
Предельные габариты дорожных АТС
Параметры АТС | Значения |
Ширина, м для рефрижераторов и изотермических фургонов | 2,55 2,6 |
Высота, м | 4,0 |
Длина, м: - одиночные АТС - седельные автопоезда - седельные автопоезда с низким центром тяжести - автопоезда с одним прицепом - автопоезда с двумя прицепами | 16,5 18,75 25,9 |
Таблица 3.5
Предельные полные массы АТС, тонн
Вид АТС | Количество осей | Значения |
Одиночные автомобили | Две | |
Три | 25,0/26,0* | |
Четыре | 32,0 | |
Седельные автопоезда | Три | 28,0 |
Четыре | 36,0/38,0* | |
Пять | 40,0 | |
Шесть | 44,0** | |
Прицепные автопоезда | Четыре | 36,0 |
* – при наличии двойных шин и пневматической подвески
** – зарезервировано для комбинированных контейнеров ISO длиной 12 метров.
Таблица 3.6
Предельные нагрузки на тележку АТС, кН
Тип тележки | Расстояние между осями, м | Значения |
2-х-осная с близко расположенными осями | 1,02-1,05 | 162,6 |
1,05-1,20 | 172,8 | |
1,20-1,35 | 183,0 | |
1,35-1,50 | 188,0 | |
1,50-1,80 | 193,2 | |
1,80-1,85 | 200,0 | |
1,85-2,50 | 203,4 | |
3-х-осная | Менее 3,0 | 182,9 |
3,0-3,9 | 203,3 | |
3,9-4,6 | 223,6 | |
4,6 и более | 243,9 |
115 кН- для ведущей оси со сдвоенными колесами:
101,7 кН - для не ведущей оси со сдвоенными колесами;
92 кН - для ведущей оси с одинарными колесами;
71.2 кН - для одинарной оси с управляемыми колесами.
Для тележек АТС предельные нагрузки на них устанавливается в зависимости от расстояния между смежными осями (табл. 6).
Важное значение для эксплуатации автомобилей имеет не только распределение масс и нагрузки по осям, но и положение центра масс относительно осей и поверхности дороги.
Расстояния от центра масс самого автомобиля соответственно до переднего (а0) и заднего (b0) моста (тележки) можно определить по формулам:
, (3.1.)
, (3.2.)
где: L - база автомобиля;
М0 – масса автомобиля без груза, тонн;
М02 и М01- собственная масса автомобиля, приходящаяся соответственно на передней и заднюю оси, тонн.
У загруженного автомобиля положение центра масс отличается от незагруженного (порожнего). Его координаты можно найти по формулам:
, (3.3.)
, (3.4.)
Как видно из формул (3.3.) и (3.4.). значение а и в зависит не только от положения центра масс самого автомобиля (ао), ко и от массы (Мгр) и расположения (bгр) груза (рис.3.1.).
Высота центра тяжести (центра масс) автомобиля в загруженном состоянии (hцт) превышает высоту центра масс самого автомобиля (hо) и может быть найдена по формуле (3.5.)
(3.5.)
Значение hо ориентировочно составляет:
h0 = 0,50...0,60 метра - у легковых автомобилей;
h0 = 0,65...1,00 метр - у автобусов;
h0 = 0,75... 1,05 м - у грузовых автомобилей.
При эксплуатации автомобилей особую роль играет так называемая сцепная масса (Мφ), т.е. масса, приходящаяся на ведущие колеса.
Отношение сцепной массы (Мφ) к общей массе (Ма) автомобиля показывает долю нагрузки, приходящуюся на ведущие колеса, и называется коэффициентом сцепной массы (Кφ).
Для заднеприводного автомобиля значение Кφ можно определить по формуле
(3.6.)
Для отечественных грузовых автомобилей коэффициент сцепной массы при полной загрузке находится в пределах 0,62... 0,75, а при незагруженном состоянии в 1.5 - 2 раза меньше: 0,35...0,55.
Значение коэффициента сцепной массы (Кφ) для переднеприводного автомобиля находится аналогично:
(3.7.)
Значение коэффициента сцепной массы для полноприводных автомобилей находится как сумма двух коэффициентов:
(3.8.)
Порядок выполнения работы
1. Получить вариант задания у преподавателя.
2. Выбрать исходные и нормативно-справочные данные, необходимые для выполнения расчетов в соответствии с полученным вариантом (табл.3.10 и 3.11).
3. Произвести расчет положения центра масс относительно оси переднего и заднего моста для автомобиля без груза и с грузом: (см. пример решения)
– Определить расстояние от центра массы самого автомобиля до передней (a0) и задней (b0) оси, пользуясь формулами (3.1.) и (3.2.).
– Определить расстояние от центра массы груза до передней (a) и задней (В) оси, пользуясь формулами (3.3.) и (3.4.).
– Найти высоту центра тяжести груза автомобиля (hцт) в загруженном состоянии по формуле (3.5.).
– Рассчитать коэффициент сцепной массы (К) для заднеприводного (формула (3.6.)) или полноприводного (формула (3.8.)) автомобиля.
4. Все рассчитанные данные занести в таблицу 3.7.
Таблица 3.7
Результаты расчетов
Расстояние от центра тяжести самого а/м до передней и задней оси | Расстояние от центра тяжести груза до передней и задней оси | Высота центра тяжести а/м в загруженном состоянии hцт | Коэффициент сцепной массы К | ||
a0 | b0 | a | В | ||
Построить 2 графика:
1. Зависимость коэффициента сцепной массы от степени загрузки.
2. Зависимость перемещения центра тяжести автомобиля от степени загрузки.
Для построения первого графика используются значения массы перевозимого груза (табл.3.11) и коэффициента сцепной массы К (табл. 3.7.). Каждое из этих чисел принимаем за 100%.
Затем вычисляем соответствующий степени загрузки а/м процент от этих чисел, т.е. 20%, 40%, 60% и 80%. Результаты заносятся в таблицу 3.8.
По данным таблицы 3.8. строится график зависимости коэффициента сцепной массы от степени загрузки.
Таблица 3.8
Результаты расчетов
Степень загрузки а/м, % | |||||
Масса перевозимого груза, кг | |||||
Коэффициент сцепной массы, К |
Для построения второго графика используются значения массы перевозимого груза (табл.3.11), расстояние от центра тяжести груза до задней оси и расстояние пройденное центром тяжести от h0 до hцт, т.е. hцт – h0. Каждое из этих чисел принимаем за 100%.
Затем вычисляем соответствующий степени загрузки а/м процент от этих чисел, т.е. 20%, 40%, 60% и 80%. Результаты заносятся в таблицу 3.9.
Используя полученные в таблице 3.9. данные, рассчитать расстояние, на которое сместился центр тяжести груза при увеличении нагрузки(l):
(3.9)
По данным таблицы 3.9. строиться график зависимости расстояние, на которое сместился центр тяжести груза при увеличении нагрузки от степени загрузки.
Таблица 3.9
Результаты расчета
Степень загрузки а/м, % | |||||
Масса перевозимого груза, кг | |||||
Расстояние от центра тяжести груза до задней оси, мм, В | |||||
Расстояние смещения центра тяжести от h0 до hцт, т.е. hцт -h0 | |||||
Расстояние, на которое сместился центр тяжести груза при увеличении нагрузки, мм, l |
Таблица 3.10
Нормативно-справочные данные для выполнения расчетов
Марка а/м | База а/м, мм | Масса а/м без груза (с грузом), кг | Нагрузка на переднюю ось без груза (с грузом), кг | Нагрузка на заднюю ось без груза (с грузом), кг | Масса перевозимого груза, кг |
ГАЗ – 53-12 | (7850) | (1875) | (5975) | ||
МАЗ – 53371 | (16000) | (6000) | (10000) | ||
КамАЗ – 5320 | (15305) | (4375) | (10930) | ||
УАЗ – 3303 | (2610) | (1200) | (1410) | ||
МАЗ – 5551 | (16230) | (5980) | (10250) |
Окончание табл. 3.10
ЗИЛ – 431410 | (10400) | (2510) | (7890) | ||
КамАЗ – 5315 | (16000) | (6000) | (10000) | ||
ГАЗ – 66-11 | (5770) | (2715) | (3055) | ||
Урал – 5557 | (16300) | (4306) | (11994) | ||
ГАЗ – 3307 | (7850) | (1875) | (5975) | ||
ЗИЛ – 433100 | (11725) | (3725) | (8000) | ||
МАЗ – 53362 | (16380) | (6380) | (10000) | ||
ЗИЛ - ММЗ – 4502 | (10850) | (2850) | (8000) | ||
КрАЗ – 260 | (21475) | (6320) | (15155) | ||
КамАЗ – 55102 | (15630) | (4500) | (11130) |
Таблица 3.11
Варианты заданий для выполнения расчетов
№ варианта | Марка автомобиля | Расстояние от оси заднего моста до центра тяжести груза, мм, bгр | Высота центра тяжести груза , мм, hгр | Тип привода |
ГАЗ – 53-12 | заднеприводный | |||
МАЗ – 53371 | 622,5 | заднеприводный | ||
КамАЗ – 5320 | заднеприводный | |||
УАЗ – 3303 | полноприводный | |||
МАЗ – 5551 | заднеприводный | |||
ЗИЛ – 431410 | заднеприводный | |||
КамАЗ – 5315 | заднеприводный | |||
ГАЗ – 66-11 | 340,5 | полноприводный |
Окончание табл.3.11
Урал – 5557 | полноприводный | |||
ГАЗ – 3307 | заднеприводный | |||
ЗИЛ – 433100 | заднеприводный | |||
МАЗ – 53362 | заднеприводный | |||
ЗИЛ - 4502 | заднеприводный | |||
КрАЗ – 260 | полноприводный | |||
КамАЗ – 5510 | 222,5 | заднеприводный |
3. Контрольные вопросы
1. Основных параметров АТС регламентируются документами?
2. На сколько групп согласно «Инструкции…» все дорожные автомобили в зависимости от осевой массы (т.е. массы, приходящейся на ось) подразделяются?
3. Как определяется коэффициента сцепной массы для заднеприводных автомобилей?
4. Предельные габариты дорожных АТС?
5. Чем обусловлены ограничения осевых нагрузок и полной массы автотранспортных средств?
6. Какое значение при эксплуатации автомобилей имеет распределение масс и нагрузки по осям, а также положение центра масс относительно осей и поверхности дороги?
7. Что называется коэффициентом сцепной массы?
8. Как определяется расстояния от центра масс самого автомобиля соответственно до переднего и заднего моста (тележки)?
9. Как найти положение центра масс относительно передней оси?
10. Как найти положение центра масс относительно задней оси?
11. Какие АТС относятся к группе А?
12. Какие значение высоты центра масс самого автомобиля существуют у разных АТС?
13. Как определяется высота центра тяжести (центра масс) автомобиля в загруженном состоянии?
14. Как определяется коэффициента сцепной массы для полноприводных автомобилей?
15. Какие АТС относятся к группе Б?
16. Определение сцепной массы.
Лабораторная работа №4