ДОНСКОЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ УПРАВЛЕНИЕ ДИСТАНЦИОННОГО ОБУЧЕНИЯ И ПОВЫШЕНИЯ КВАЛИФИКАЦИИ Кафедра «Эксплуатация транспортных систем и логистика» Методические указания по выполнению практических работ по дисциплине «Техника транспорта, обслуживание и ремонт» Авторы Марченко Ю. В., Попов С. И., Марченко Э. В. Ростов-на-Дону, 2018 Управление дистанционного обучения и повышения квалификации Техника транспорта, обслуживание и ремонт Аннотация Методические указания содержат перечень типовых задач для решения на практических занятиях по дисциплине «Техника транспорта, обслуживание и ремонт». Изложено решение отдельных задач с пояснениями и ссылками на использованные источники. Методические указания предназначены для студентов 3 курса очной и 4 курса заочной форм обучения направления 23.03.01 Авторы к.т.н., доцент кафедры «Эксплуатация транспортных систем и логистика» Марченко Ю. В., к.т.н., доцент кафедры «Эксплуатация транспортных систем и логистика» Попов С. И., ассистент кафедры «Эксплуатация транспортных систем и логистика» Марченко Э. В. Управление дистанционного обучения и повышения квалификации Техника транспорта, обслуживание и ремонт Оглавление Практическая работа №1 ......................................................4 Тема: «Силы, действующие на автомобиль. расчет тяговой силы и сил сопротивления движению автомобиля». .... 4 Практическая работа №2 ......................................................7 Тема: «Тяговые качества автомобиля. Определение динамических параметров и тяговый расчет автомобиля». ....... 7 Практическая работа №3 ......................................................8 Тема: «Тормозные качества автомобиля. Расчет пути и времени торможения автомобиля». .......................................... 8 Практическая работа №4 ....................................................10 Тема: «Проходимость автомобиля». ............................... 10 Практическая работа №5 ....................................................12 Тема: «Управляемость автомобиля». .............................. 12 Практическая работа №6 ....................................................15 Тема: «Устойчивость автомобиля». ................................ 16 Практическая работа №7 ....................................................19 Тема: «Плавность хода автомобиля». ............................. 19 Практическая работа №8 ....................................................20 Тема: «Топливная экономичность автомобиля». ............ 20 РЕКОМЕНДУЕМАЯ ЛИТЕРАТУРА ...........................................21 3 Управление дистанционного обучения и повышения квалификации Техника транспорта, обслуживание и ремонт ПРАКТИЧЕСКАЯ РАБОТА №1 Тема: «Силы, действующие на автомобиль. расчет тяговой силы и сил сопротивления движению автомобиля». Задача 1.1 [2,5] Используя схему сил, действующих на автомобиль, найти величины нормальных реакций R1 и R2 на колеса со стороны дороги, а также коэффициенты изменения реакций 1 и 2 . Скорость установившаяся, сопротивление воздуха не учитывать. Тех- нические данные автомобиля: масса m 5000кг ; расстояние от b 1,6 м ; расстояние от центра тяжести до оси передних колес а 2,4 м ; высота центра тяжести h 0,8 м ; радиус колес rк 0,4 м ; угол подъема центра тяжести до оси задних колес 10 , коэффициент качения f 0,018 . Пример решения: Автомобиль можно рассматривать как банку на двух опорах – катках, свободно установленных на опоре. Реакции на колеса определяются путем составления и решения уравнений равновесия известными методами статики. М (F ) o 1 R1 G R2 L Pn h Gn a 2M к1 2М к 2 0 Pn h Gn a 2M к1 2М к 2 L М к Рк rк fGrк 2M к1 2М к 2 Gf cos rк R2 4 Управление дистанционного обучения и повышения квалификации Техника транспорта, обслуживание и ремонт G(sin h cos a f cos rк 50000(0,8 0,7 2,4 0,985 0,018 0,17 0,018 0,14 0,985) L 4 31287 Н R2 R1 Gn R2 G cos R2 5000 0,985 3128,7 17963H R11 Gb 5000 1,6 20000 H L 4 1 R21 30000H 17936 0,898 20000 2 31287 1,043 30000 Задача 1.2 [2,3] N ко , расходуемой на преодоление Зависимость мощности сопротивления качению грузового автомобиля с собственным весом 45000Н и зависимость силы сопротивления качению того же груженого автомобиля, приведены на графике. Пользуясь графиком, найти полезную нагрузку автомобиля. Пример решения: N ко f (V ) , Go 45 10 H 3 Pк f1 (V ) , Gгр ? Pк f (Go Gгр ) 5 Управление дистанционного обучения и повышения квалификации Техника транспорта, обслуживание и ремонт N ко РкоV Рко N ко 20 10 3 3,6 V 48 1500 H Рко fGo , f 1500 0,033 4500 Gгр G Go 24696H Go Gгр Рк 2300 696964 f 0,33 Задача 1.3 [3,5] Автомобили, легковой и грузовой, движутся по горизонтальной асфальтированной дороге с максимальными для них скоростями; движение происходит в безветренную погоду с постоянной скоростью. Требуется определить сопротивление воздуха Рс Рк для каждой из указанных машин и сравнить эти силы между собой. Сила веса G машины, коэффициент сопротивления качению f , максимальная скорость движеи сопротивление качению ния Vmax , площадь лобовой поверхности противления воздуха F и коэффициент со- K даны в таблице. Значения исходных данных Тип автомобиля Vmax GH f Грузовой 50000 0,025 км/ч 75 Легковой 18000 0,02 120 3,5 К, нс2/м4 0,6 2,3 0,2 F, м2 Задача 1.4 [2,3] найти максимальную скорость движения автомобиля, который передвигается с полной открытой дроссельной заслонкой по горизонтальному участку дороги с коэффициентом сопротивления f 0,025 качению . При этом величина тяговой силы, которая может быть использована для поступательного ускорения, равна 6 Управление дистанционного обучения и повышения квалификации Техника транспорта, обслуживание и ремонт нулю. Масса автомобиля воздуха к m 4800кг ; фактор сопротивления F 2,6нс / м / 2 2 ПРАКТИЧЕСКАЯ РАБОТА №2 Тема: «Тяговые качества автомобиля. Определение динамических параметров и тяговый расчет автомобиля». Методические указания к решению задач. Перечень задач по данной теме сводится к последовательному определению расчетным путем динамических характеристик автомобиля [5,6]. 1. Построение тягового баланса автомобиля. 2. Построение динамической характеристики автомобиля. 3. Построение зависимости ускорения от скорости движения автомобиля. 4. Построение зависимости времени разборки от скорости движения автомобиля. 5. Построение пути разгона от скорости движения автомобиля. Основными исходными данными для тягового расчета автомобиля служат следующие характеристики: прототип (модель) автомобиля; максимальная скорость движения автомобиля, Vmax (км/ч); максимальное сопротивление дороги, max ; коэффициент качения, f; полная масса автомобиля; масса, приходящаяся на ведущую ось; лобовая площадь сопротивления, F (м2); продольная база автомобиля, L (см); коэффициент сцепления, число оборотов коленчатого вала двигателя при максимальной мощности, ПН (мин-1). 7 Управление дистанционного обучения и повышения квалификации Техника транспорта, обслуживание и ремонт ПРАКТИЧЕСКАЯ РАБОТА №3 Тема: «Тормозные качества автомобиля. Расчет пути и времени торможения автомобиля». Задача 3.1 [3,5] Водитель легкового автомобиля, движущегося на горизонтальном участке асфальтированной дороги со скоростью V1 25 м / с , увидел в точке О перехода, движущегося наперерез в направлении А1 - А2 перпендикулярно движению автомобиля. Требуется определить, можно ли затормозить автомобиль, предотвратить наезд на пешехода. Исходные данные: ширина автомобиля В=2 м; расстояние от автомобиля до линии А1 - А2 движения пешехода в момент, когда водитель увидел пешехода, S= 60 м; расстояние от точки О до полосы движения автомобиля ап=3,6м; скорость движения пешехода Vg = 2 м/с. Пример решения. Методические указания к решению задачи Столкновения можно избежать, если автомобиль подойдет к линии следования пешехода после того, как тот перейдет полосу движения. Время движения пешехода 8 Управление дистанционного обучения и повышения квалификации Техника транспорта, обслуживание и ремонт tп a n B 3,6 2 2,8с Vn 2 За это время автомобиль при торможении с замедлением jТ ( м / с 2 ) , пройдет путь S, со снижением скорости до V2 (м/c). Этому действию соответствуют два уравнения: t1 t 2 V1 V2 2,8c jT (1) (t1 t 2 )V1 ST Sм (t1 t 2 )V1 Тогда чим: (2) V12 V22 2 jT (3) Подставляя значение V1 - V2 из уравнения (1) в (3), полу- (t1 t 2 )V1 [2,8 (t1 t 2 ](V1 V2 ) S 2 (4) (t1 t 2 ) 0,8c Время реакции водителя Из уравнения (4) находим V2 S 1,8V1 60 1,8 25 15 м / с 1 Чтобы уменьшить скорость движения с 25 м/с до 15 м/с за время нием t n (t1 t 2 ) 2,8 0,8 2c jT , нужно тормозить с замедле- V1 V2 25 15 5м / с 2 2 При хорошем состоянии тормозов на сухой дороге такое замедление возможно. 9 Управление дистанционного обучения и повышения квалификации Техника транспорта, обслуживание и ремонт Задача 3.2 [3] Требуется определить теоретическое значение минимального тормозного пути Smin автопоезда в составе автомобилятягача и полуприцепа, движущегося по горизонтальной дороге со скоростью V1 = 60 км/ч из делителя, при котором удается избежать тенденцию наезда полуприцепа на тягач при торможении. Исходные данные: продольная база полуприцепа Lпр=4,35м; координаты его центра тяжести – продольная апр=1,95м; вертикальная hпр.=0,4м; h=1,2м; коэффициент сцепления колес =0,7. ПРАКТИЧЕСКАЯ РАБОТА №4 Тема: «Проходимость автомобиля». Задача 4.1 [5,6] Определить теоретическую высоту h прямоугольного препятствия, которая может преодолеть легковой автомобиль с задним ведущим мостом и в полноприводном варианте. Технические данные автомобиля: масса m=1300кг; продольная база L=2м; координата центра тяжести a=1,2м (заднеприводный автомобиль); а=1м (полноприводный автомобиль). Радиус колеса rк=0,36м. Коэффициент качения f=0,03, максимальный крутящий момент движения М=170Нм. Передаточные числа трансмиссии ìгп=4,72; ìк=3,53 Пример решения: Методические указания. Преодоление препятствия высотой h (h1; h2) возможно при наезде передних колес автомобиля на него. Рассматривают условие равновесия методами статики переднего колеса относительно выступа препятствия в точке А. На основе решения управления равновесия получают расчетные формулы для определения высоты h1и h2. Решение задачи - автомобиль заднеприводный. 10 Управление дистанционного обучения и повышения квалификации Техника транспорта, обслуживание и ремонт 1) заднеприводный h1 rк (1 Gк1 Gк21 Т 2 ) Gк 2 Ga 13000 1,2 7800 H L 2 Gк1 13000 7800 5200H T PT 2 fGк 2 M max iT iГИ 170 3,53 4,72 0,8 fG 0,03 13000 6600 H rк 0,36 h1 0,36(1 5200 5200 2 6600 2 ) 0,14 м Решение задачи - автомобиль полноприводный. h2 rк (1 0,36(1 0 , 5 Gк 1 Gк 1 Т 2 РТ 1 Т 6500 6500 6600 2 2 ) 3540 ) 6600 0,295 м Задача 4.2 [1,5] Легковой автомобиль с базой L=2,8м, колеей задних колес В=1,42м и наименьшим радиусом поворота наружного переднего колеса Rн=5,5м совершает поворот. Определить необходимую минимальную ширину проезжей части дороги. Задача 4.3 [1,5] Грузовой автомобиль, у которого масса m=9530кг и масса на ведущую ось mb=6950кг, движется равномерно по дороге с коэффициентом сцепления =0,5. База автомобиля L=3,8м; радиус колес rк=0,49м; высота центра масс h=1,3м. Опреде11 Управление дистанционного обучения и повышения квалификации Техника транспорта, обслуживание и ремонт лить максимальный срок подъема, который может преодолеть автомобиль. ПРАКТИЧЕСКАЯ РАБОТА №5 Тема: «Управляемость автомобиля». Разделы: Колебания управляемых колес. Стабилизация управляемых колес. Траектория, устойчивость. Задача 5.1 [1,5] Автомобиль движется со скоростью V=25м/с. Определить амплитудное значение момента, стремящегося повернуть колеса относительно поворотных стоек (шкворней) Мпов. Момент дисбаланса Мдо=10Н·см. Радиус качения колес rк=0,3м, длина поворотной цапфы lц=0,1м. Неуравновешенные массы смещены по фазе на угол на 180 . Пример решения: Методические указания. Момент дисбаланса Мдб вызван наличием неуравновешенной массы на диске колеса и устраняемая методом статической балансировки колеса. При величине момента Мдб рассчитывают массу и затем центробежные силы инерции, создающие поворачивающие моменты и вибрацию управляемых колес. М пов 2mCO 2 rк lц М дб Р rк mq rк ; 12 Управление дистанционного обучения и повышения квалификации Техника транспорта, обслуживание и ремонт СО V 25 83,3с 1 rк 0,3 М дб mq rк ; m M дб 0,1 0,034кг q rк 9,8 0,3 М пов 2 0,034 83,32 0,3 0,1 14,15 м - амплитудное значения поворачивающего момента Задача 5.2 [1,5] Автомобиль имеющий массу 1400кг, движется со скоростью V=20м/с по дуге окружности с радиусом R=110м, продольная база автомобиля L=2,4м, расстояние от задней оси до центра тяжести b=1,1м. найти максимальный стабилизирующий момент. Мст, возникающий в результате продольного наклона шкворней на угол 4 , радиус колеса rк=0,28м. Пример решения a rк sin ; Rб1 Рб1 Рб 2 ; Rб Rб Pу ; Rб1 Rб cos cp m( F ) O Rб L Pуb 0 Rб mv 2 1400 202 Pу 5090 H R 110 ; 13 Pуb L Rб 5090 1,1 2330 H 2,4 Управление дистанционного обучения и повышения квалификации Техника транспорта, обслуживание и ремонт cp arctg L R M СТ 2 Rб1 а1 2 Rб cos(arctg L ) rк sin 2 2330 0,99 0,28 0,7 90,5Н м R Задача 5.3 [1,5] Автобус массой 15500кг, движется со скоростью V=20м/с по окружности радиусом R=150м. База автобуса L=5,15м, расстояние от центра тяжести до задней оси b=1,9м. Коэффициент увода задней оси КВ=15700 Н/град, передних колес КА=9600 Н/град. Определить, на какой угол повернуты колеса . Задача 5.4 [1,5] На автомобиль, имеющий массу m=7400кг и движущийся со скоростью V=16м/с в зоне центра масс, действует поперечная боковая сила Рб=10000Н. База автомобиля: L=3,7м, b=0,9м. КА=1800Н/град, КВ=4800Н/град. Определить критическую скорость автомобиля Vкр и радиус R дуги окружности описываемой автомобилем, если его управляемые колеса находятся в нейтральном положении. Пример решения 14 Управление дистанционного обучения и повышения квалификации Техника транспорта, обслуживание и ремонт 7567 1,58 (1,58 П ) / 180 0,027 рад; 4800 2483 А 1,35 (1,35 П ) / 180 0,023 рад; 1800 B R 3,7 925 м 0,027 0,023 Задача 5.5 [1,5] Испытаниями установлено, что при скорости V=10м/с авто- мобиль с управляемыми колесами, повернутыми на 2 , движется по дуге R=60м, а при неизменном угле поворота управляемых колес радиус уменьшается до R=40м. Определить критическую скорость Vкр по траекторной устойчивости. ПРАКТИЧЕСКАЯ РАБОТА №6 15 Управление дистанционного обучения и повышения квалификации Техника транспорта, обслуживание и ремонт Тема: «Устойчивость автомобиля». Задача 6.1 [1,5] Как изменится в процентах критическая скорость автомобиля (V2кр/V1кр)·100% по опрокидыванию по сравнению с расчетным V1кр, если при перевозке груза с малым удельным весом, высота центра тяжести автомобиля увеличится по сравнению с расчетным в 1,5 раза h2/h1. Задачу решить, пренебрегая снижением центра тяжести от крена подрессорной массы. Пример решения: Методические указания. Используют принцип Даламбера - в расчетах учитывают центробежную силу инерции по методу кинетостатики. B Pуh 0 R2 0 2 G B / 2 G Vкр G B / 2 V 9 RB Pу q R h 2h h 9 RB 9 RB 9 RB V1 V2 2h2 3h1 2h1 m( F ) R2 B G O1 ; ; ; V2 2 0,666 0,8 100% 80% V1 3 V2 80%V1 Задача 6.2 [1,5] автомобиль движется по виражу с поперечным уклоном 8% и радиусом 65м. Определить критическую скорость по скольжению, если коэффициент сцепления колес с дорогой 16 0,45. Управление дистанционного обучения и повышения квалификации Техника транспорта, обслуживание и ремонт Задача 6.3 [1,5] На участке дороги без поперечного уклона радиус закругления равен 600м. Расчетная максимальная скорость движения 120км/ч. Каков запас скорости по боковому скольжению на дороге с коэффициентом скольжения 0,4. Пример решения ( у1 у2 ) max Pц ; ( у2 у2 ) max G ; G V2 G q R ; Vmax Vmax Rq 600 0,4 9,8 48,5 м / с 174,6км / ч V 174,6 120 54,6км / ч; 54,6 V % 100% 45,5% 120 Задача 6.4 [1,5] На трудных участках дороги пересеченной местности наименьший радиус поворота R=250м. Определить какой запас скорости V % по опрокидыванию имеет автомобиль ЗиЛ, если его максимальная скорость h=1,34м. Vmax 90км / ч , колея В=1,8м, Задача 6.5 [1,5] При движении автомобиля по дуге окружности с радиусом R=120м, производится его притормаживание с замедлением j = 3м/с2. Определить критические скорости по боковому скольжению 17 Управление дистанционного обучения и повышения квалификации Техника транспорта, обслуживание и ремонт Vкр.п. и Vкр.з. Коэффициент сцепления 0,8. Коэффициент рас- пределения тормозных сил Т .С . =0,7. Высота расположения центра масс h=0,6м. Поперечная база В=1,4м, центр тяжести посредине базы В. Пример решения "2 R2" У 2"2 Pтор У R P " 2 "2 2 "2 тор " z2" Pтор 0 " тор P (условие бокового скольжения) " 0,5Pтор 2 R2" z2" m( F ) 1 Z 2" B Py h G2 Z 2" G2 / 2 Py 2 h / B B 0 2 G V2 Py q R Py 2 Py a / L ; Vкр (G2 Pтор )q R B L Vкр .п Vкр . з Vкр 2G h a ; VКРп (0,5 G G / 9 S 0,3)9 RBL 2 G h 2 ; 18 Управление дистанционного обучения и повышения квалификации Техника транспорта, обслуживание и ремонт Vкр .п 32 м / c 115,2км / ч (0,5 G G / 9 S 0,7)9 RBL 2 G h 2 26,2 м / c 94,32км / ч VКРз Vкр . з ; ПРАКТИЧЕСКАЯ РАБОТА №7 Тема: «Плавность хода автомобиля». Задача 7.1 [3] На легковом автомобиле установлены для гашения колебаний кузова гидравлические амортизаторы двухстороннего действия. Требуется оценить эффективность гашения ими собственных вертикальных колебаний задней подвески кузова. Исходные данные: приведенные к колесу коэффициента жесткости амортизатора сж Вн с / см 2 , a отб 24н с / см 2 , Стк 4000Н , h2 80кол / мин а Пример решения 1) Коэффициент затухания вертикальных колебаний амортизатора: V а a 2mк сж отб а а 2 a q 2 Gк 16 9,8 8 24 1,96с 1 16н с / см 2 V 2 4000 2 ; 19 Управление дистанционного обучения и повышения квалификации Техника транспорта, обслуживание и ремонт 2) Относительный коэффициент затухания: n V 30 D W w n2 , 30 ; 1,96 30 0,23 3,14 80 3) Декремент затухания: Дк А1 А2 ; ln Д кн 2 2 0,23 1,44 ; Д к 4,3 ПРАКТИЧЕСКАЯ РАБОТА №8 Тема: «Топливная экономичность автомобиля». Задача 8.1 [1,5] Легковой автомобиль с массой m = 1820кг, фактор обтекаемости кF=0,79 н·с2/см2, двигаясь со скоростью V=14м/с по дороге с сопротивлением 0,02 , расходует топливо в количестве Qn=10л/100км. Определить расход топлива Qn1 , если 1 1,5 , считая, что удельный расход топлива остался неизменным. Задача 8.2 [1,5] Легковой автомобиль с массой m = 1200кг при движении 0,06 по дороге с на IV передаче со скоростью 20 м/с расходует Qn=8,5л/100км. Определить QnIII на III передаче, если известно что Nmax = 32 кВт при WN = 540 с-1 (частота вращения коленвала), iIV=1, iIII=1,43, iГП=4,3, rк=0,3м, фактор обтекаемости кF=0,38 н·с2/см2, =0,92. Удельный неизменен. расход топлива qe- Задача 8.3 [1,5] По графику удельного расхода топлива двигателя найти сколько метров топлива израсходует автомобиль на участке 24км при движении на прямой передаче со скоростью 55 км/ч, плотность топлива f=0,75г/см3,iГП=6,67; VК=0,44м, N=70л.с на первой передаче. Пример решения 20 Управление дистанционного обучения и повышения квалификации Техника транспорта, обслуживание и ремонт Qn qe N / 10V ; WK W n 30 ; W WK iK i ГП . V 55 34,7с 1 rK 3,6 0,44 W 34,7 1 6,67 231с 1 30 231 2310 мин 1 3,14 г qe (V 55) 270 л.с.ч 270 70 0,24 л Qn 11 10 55 0,75 24км дв 30w РЕКОМЕНДУЕМАЯ ЛИТЕРАТУРА 1. Технические средства диагностирования транспортных машин. Ростов н/Д: Издательский центр ДГТУ, 2016.- 199 с. Попов С.И., Рункевич Ю.П., Марченко Ю.В., Валявин В.Ю., Донцов Н.С., Иванов В.В 2. Технические измерения на транспорте. Ростов н/Д: Издательский центр ДГТУ, 2017.- 81 с. Марченко Э.В., Попов С.И., Марченко Ю.В., Донцов Н.С., Иванов В.В., Скудина А.А. 3. Использование баз данных на транспорте. Технология созданияРостов н/Д: Издательский центр ДГТУ, 2018-111 с. 21 Управление дистанционного обучения и повышения квалификации Техника транспорта, обслуживание и ремонт Гальченко Г.А.,Марченко Ю.В., Попов С.И. 4. Электрооборудование автомобилей. Ростов н/Д: Издательский центр ДГТУ, 2018. – 235 с.Попов С.И., Донцов Н.С., Марченко Ю.В., Иванов В.В., Гальченко Г.А., Марченко Э.В. 5. Техническая эксплуатация силовых агрегатов и трансмиссий. Ростов н/Д: Издательский центр ДГТУ, 2018. – 149 с. С.И. Попов, Ю.В. Марченко, Н.С. Донцов,, В.В. Иванов, Э.В. Марченко, А.А. Скудина 6. Сокол Н.А., Мозговой Ю.И., Попов С.И. Расчет механизмов, систем и эксплуатационных показателей автомобиля: Учеб. пособие. – Ростов н/Д.:Изд. центр ДГТУ, 2008 22
