Значения  коэффициентов  приведения  к  легковому автомобилю

 при расчете перспективной среднесуточной пропускной способности дорог

 

Типы транспортных средств	Коэффициент                                       приведения
Легковые автомобили	1
Мотоциклы с коляской	0,75
Мотоциклы и мопеды	0,5
Грузовые автомобили грузоподъемностью, т:
· 2	1,5
· 6	2
· 8	2,5
· 14	3
· свыше 14	3,5
Автопоезда грузоподъемностью, т:
· 12	3,5
· 20	4
· 30	5
· свыше 30	6

Примечания: 1. При промежуточных значениях грузоподъемности АТС коэффициенты приведения следует определять интерполяцией. 2. Коэффициенты приведения для автобусов и специальных автомобилей следует принимать как для базовых автомобилей соответствующей грузоподъемности. 3. Коэффициенты приведения для грузовых автомобилей и автопоездов следует увеличивать в 1,2 раза при пересеченной и горной местности.

 

Группы по виду и качеству покрытий используются: Д₁ – для  дорог  I-III  категорий;   Д₂ – II-IV категорий;  Д₃ – III-IV категорий;  Д₄ – IV-V категорий; Д₅ –V категории.

Типы рельефов местности, где расположена автомобильная дорога, определяются высотой над уровнем моря и условно обозначаются русской буквой «Р» с цифровым символом, соответствующим рельефу местности:

Р₁ – равнинный (до 200м);

Р₂ – слабо холмистый (от 200 до 300м);

Р₃ – холмистый (от 300 до 1000м);

Р₄ – гористый (от 1000 до 2000м);

Р₅ – горный (более 2000м).

Основным  количественным  показателем  дорожных  условий  является коэффициент сопротивления качению   f.  Он  характеризует энергетические затраты на перемещение автомобиля по дороге [13,14,15,18].

Сила сопротивления качению автомобиля представляет собой сумму сил сопротивления качению всех его колес и определяется исходя из ранее (см. гл. 1) введенного определения коэффициента сопротивления качению колеса. Если для одного колеса   F_f = R_z f, то для всех колес автомобиля можно записать

 

                               _{n            n                     n}

          F_f = S F_{f i} = S f_i R_{z i} = f _ср S R_{z i} = f _cр G _а,                (4.1)

                             ^{i =1        i =1                   i =1}

где F_{f i} – сила сопротивления качению i -го колеса; n – число колес; R_zi – вертикальная реакция дороги на i- ое колесо; f _cр  –  усредненный  коэффициент сопротивления качению колес; G_a – сила тяжести (вес) автомобиля.

     В табл. 4.3 приведены величины коэффициентов f сопротивления качению колес современных автомобилей при движении в различных дорожных условиях [46].

 

                                                                                             Таблица  4.3

Значения коэффициента сопротивления качению f автомобильных

Колес для различных дорожных покрытий

Тип дорожного покрытия	f
Асфальт или цементобетон	0,008 – 0,015
Гравий	0,020 – 0,025
Булыжное покрытие	0,025 – 0,030
Сухой грунт	0,025 – 0,030
Грунтовая дорога после дождя	0,050 – 0,150
Сухой песок	0,100 – 0,300
Влажный песок	0,060 – 0,150
Обледенелая дорога, лед	0,015 – 0,030
Укатанная снежная дорога	0,030 – 0,050
Рыхлый снег	0,100 – 0,300

 

     Как правило, коэффициент f с ростом скорости движения также увеличивается, при этом особенно заметно это увеличение происходит после достижения  скорости 60-80 км/ч.  Для учета этого явления в расчетах тяговой динамики автомобиля применяют различные эмпирические зависимости типа

                                               f = f _о (1 + А V_a ²),                               (4.2)

где f _о –  коэффициент сопротивления качению при малых скоростях  движения; А = 0,0002¸0,0006 - коэффициент, учитывающий влияние скорости движения на изменение величины f и зависящий от конструкции шины; V_a – скорость движения АТС.

Сила сопротивления движению на подъем – это составляющая F _a cилы тяжести автомобиля G_a, направленная параллельно опорной поверхности против  движения  автомобиля  и  приложенная  в  центре  его  масс  на  высоте h_g (рис. 4.1). Из рис. 4.1 следует, что

                                           F _a = G_a sin a.                                               (4.3)

 

Для рассматриваемой ситуации сила сопротивления качению F_f равна

 

                                      F_f = f _ср G _н = f _ср G_a сosa.                                   (4.4)

 

где G _н  – составляющая силы тяжести автомобиля G_a, перпендикулярная поверхности дороги; a – угол продольного наклона дороги (для a£5 -7⁰ уместно допущение sin a@tg a @ a), если уклон исчислять в процентах, то 100·tga = (H / L)·100%

Rz 1

Rz 2

Ga

G н

F a

a

a

H

L

hg

Рис. 4.1. Схема сил, действующих на автомобиль при движении на подъем

Сила сопротивления дороги. При движении АТС по реальной дороге наблюдается одновременное действие силы сопротивления качению автомобиля и силы сопротивления движению на подъем. Поэтому сила сопротивления дороги F _y представляет собой сумму (разность) векторов этих сил («+» - при движении на подъем; «-» - спуск):

 

                              F _y = F_f ± F _a,                                                       (4.5)

 

С использованием выражений (4.3), (4.5) и (4.8), получаем обобщенное выражение для вычисления силы сопротивления дороги

 

         F _y = f _ср G_a cosa ± G_a sina = (f cosa ± sina) G_a = y G_a,   (4.6)

 

где y = (f cosa ± sina) – коэффициент сопротивления дороги.

     В частных случаях, например, на ровной горизонтальной дороге  a = 0 и y = f; при движении на подъем y = f cosa + sina (y > f); при движении на спуске y = f cosa- sina(y < f). Для движения на спуске есть еще следующие комбинации: если f cosa > sina, то y > 0; если f cosa = sina, то y = 0;  если f cosa < sina, то y < 0.

Таким образом, коэффициент  сопротивления качению автомобиля   f  является стабильной величиной для конкретной дороги, т.е. он очень незначительно зависит от типов и особенностей автомобилей при условии обеспечения номинального давления воздуха в шинах (табл. 4.4), рекомендуемого заводом-изготовителем АТС. [14,15].

Из анализа табл. 4.4 следует, что величина коэффициента f  (а значит сила сопротивления качению P_f) существенно зависит от дорожных условий и давления воздуха в шинах, и в итоге влияет на проходимость АТС. Это учитывается в мировой практике автостроения путем производства автомобилей с автоматическим изменением давления воздуха в шинах (ГАЗ-3308 «Садко», автомобили семейства УРАЛ и т.д.).

В настоящее время отсутствуют теоретические методы расчета коэффициента сопротивления качению для различных дорог без экспериментальных исследований, хотя предпринимаются попытки его определения на основе характеристик вертикальной деформируемости грунта под действием нагрузок.

  Таблица  4.4

Значение коэффициента сопротивления качению f колесного