3.2.2 Определение продольных уклонов

Наибольший продольный уклон, преодолеваемый автомобилем, определяется из условия его движения на подъем на III передаче. При этом принимается допущение, что движение автомобиля происходит с равномерной (расчетной) скоростью. Наибольший продольный уклон при этих условиях:

, (3)

гдеД_max – динамический фактор;

f – коэффициент сопротивления качению;

i_max – продольный уклон дороги, ‰.

Динамический фактор:

, (4)

гдеG – вес автомобиля, Н.

Р_а – сила тяги, кН;

Р_W – сила сопротивления воздуха, Н.

Сила тяги при скорости автомобиля на III передаче:

, (5)

К_р – коэффициент размерности (К_р=9,55);

η – механический коэффициент полезного действия трансмиссии автомобиля (для грузовых двухосных автомобилей принимается равным 0,9, для трехосных – 0,80, для легковых автомобилей – 0,92);

n_v – частота вращения коленчатого вала, об./мин.

Расчет наибольшего продольного уклона для расчетного грузового автомобиля выполняется с использованием математической зависимости эффективной мощности двигателя от частоты вращения коленчатого вала, предложенной С. Д. Лейдерманом:

, (6)

гдеN_{e mах} – максимальная мощность двигателя, кВт;

λ – отношение частоты вращения коленчатого вала двигателя при движении автомобиля со скоростью V к частоте вращения при максимальной скорости;

a, b, c – эмпирические коэффициенты уравнения, значения которых для грузовых автомобилей:

– с карбюраторными двигателями – а=b=c=1;

– с дизельными двигателями – а=0,87; b=1,13; с=1.

Наибольший продольный уклон при движении грузового автомобиля на III передаче определяется в следующей последовательности:

По графикам динамических характеристик автомобилей [4, 6, 7] находится скорость автомобиля на III передаче V_III.

Далее определяется частота вращения коленчатого вала двигателя при скорости автомобиля V_III по формуле:

, (7)

гдеn_v – частота вращения коленчатого вала, об./мин;

V_III – скорость движения автомобиля, км/ч;

i₀ и i_k3 – передаточные числа главной передачи и коробки передач;

r_k – радиус качения колес автомобиля, м.

Определяется максимальная частота вращения коленчатого вала при движении автомобиля на прямой передаче по формуле:

, (8)

гдеn_max – максимальная частота вращения коленчатого вала двигателя при движении автомобиля на прямой передаче, об./мин;

V_max – максимальная скорость движения автомобиля на прямой передаче, км/ч;

i₀ и i_k4(5) – передаточные числа главной передачи и прямой передачи;

r_k – радиус качения колес автомобиля, м.

Находится отношение частоты вращения коленчатого вала двигателя при скоростях V_III и V_max:

, (9)

Определяется частота вращения коленчатого вала двигателя N_V по формуле (6).

Определяется необходимая для вычисления динамического фактора сила тяги при скорости автомобиля на III передаче по формуле (5).

Сила сопротивления воздуха:

, (10)

гдеF – лобовая площадь автомобиля, F=0,77∙В∙Н;

В – ширина автомобиля, м;

Н – высота автомобиля, м;

К – коэффициент обтекаемости автомобиля, кг/м² (для легковых автомобилей K=0,05 – 0,30, для грузовых – K=0,5 – 0,7).

Далее определяется наибольший продольный уклон, который обеспечит движение автомобиля с постоянной скоростью на III передаче:

, (11)

, (12)

гдеf₀ – коэффициент сопротивления качению, принимается для дорог I и II категории 0,01 – 0,02, III и IV категории – 0,015 – 0,025;

f_V – то же, при скорости движения автомобиля от 50 до 150 км/ч.

Полученное значение уклона проверяется по условию сцепления. Динамический фактор при мокром и грязном покрытии определяется по формуле:

, (13)

гдеφ – коэффициент сцепления колеса с покрытием (φ =0,2);

G_сц – давление на заднюю ось (тележку), Н.

. (14)

Для движения автомобиля без пробуксовки необходимо, чтобы выполнялось условие:

. (15)

Для расчета максимальных продольных уклонов, преодолеваемых легковым автомобилем, используются графики динамических характеристик легковых автомобилей [4, 6, 7]. Находится максимальное значение динамического фактора и скорости движения легкового автомобиля на каждой передаче.

По формуле (3) вычисляются максимальные значения продольных уклонов. Результаты расчетов записываются в таблицу 4.

Таблица 4 – Результаты расчетов максимальных продольных уклонов, преодолеваемых легковым автомобилем

Полученные расчетом величины i_max для грузового и легкового автомобилей сравниваются с i_max для данной технической категории дороги, приведенными в СНиП 2.05.02-85 (табл. 10).