Привет студент

ГОСУДАРСТВЕННОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ ВЫСШЕГО ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ ОРЛОВСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ

Кафедра автомобилей

КУРСОВОЙ ПРОЕКТ

по дисциплине «Безопасность транспортных средств»

Пояснительная записка

Орел 2013

Содержание

Введение .....................

1.    Расчет основных показателей безопасности автотранспортного средства...

1.1.    Активная безопасность...............

1.1.1.    Габаритные и весовые параметры автомобиля.........

1.1.2.    Тяговая динамичность................

1.1.3.    Тормозная динамичность.......

1.1.4.    Устойчивость ..........

1.1.5.    Управляемость...............

1.1.6.    Информативность...............

1.1.7.    Оборудование рабочего места водителя...................

1.2.    Пассивная безопасность................

1.3.    Послеаварийная безопасность...............

1.4.    Экологическая безопасность.............

2.    Подушка безопасности автомобиля ВАЗ.....................

2.1. Предлагаемые мероприятия по созданию автомобиля оборудованными

подушками безопасности..........

Заключение..........................

Список использованных источников...............

Введение

Возрастание интенсивности автомобильного движения в условиях сложившейся в нашей стране дорожной сети выдвигает ряд проблем, связанных с разработкой мероприятий по обеспечению максимальной производительности и безопасности автомобильного транспорта. Как показывают результаты исследований, проведенных у нас и за рубежом, в основу решения данных проблем должно быть положено обеспечение нормальных условий для функционирования системы водитель- автомобиль-дорога-среда, т. е. обеспечение надежной связи водителя с управляемым автомобилем, с дорогой, на которой осуществляется движение и внешней средой исследующая надежность автомобиля и его работу в различных климатических условий. Работы по повышению безопасности движения в настоящее время ведутся в двух направлениях: во-первых, определяются условия, при которых не возможно возникновение дорожно-транспортного происшествия (ДТП), и разрабатывается комплекс требований, при соблюдении которых создаются эти условия; во-вторых, изыскиваются возможности, позволяющие максимально снизить тяжесть последствий ДТП, сохранить жизнь водителю и пассажирам. Первое направление получило название работы по активной безопасности, второе - работы по пассивной безопасности автомобильного транспорта.

Во всех странах мира с высоким уровнем автомобилизации ведутся интенсивные научно-исследовательские и опытно-конструкторские работы в области создания безопасного автомобиля.

Число жертв на автомобильных дорогах с каждым годом увеличивается. При правительствах многих стран созданы общегосударственные органы безопасности движения, проводится большая исследовательская работа по совершенствованию конструкции автомобилей, улучшению качества дорог и организации движения, профессиональному отбору водителей и их подготовке.

В настоящее время в результате научных исследований выбраны основные положения, принципы и рекомендации по безопасности движения. Эффективность многих рекомендаций проверена на практике. Однако подавляющее их большинство относится лишь к первому звену системы автомобиль - человек - дорога - среда (А-Ч-Д-С) - к автомобилю. Но вопросы безопасности автомобильного движения нельзя решать, ограничиваясь только улучшением конструкции автомобиля, без учета взаимодействия всех компонентов системы А-Ч-Д-С. Кроме того, все мероприятия по безопасности движения необходимо рассматривать в двух аспектах: с точки зрения активной и пассивной безопасности.

1. Расчет показателей безопасности автотранспортного средства

1.1.    Активная безопасность

Для количественной характеристики активной безопасности применяют как широко распространенные показатели: минимальный тормозной путь, максимальное замедление, критические скорости по условиям заноса и опрокидывания и т.п.; так и новые показатели, специфические только для данного аспекта безопасности.

На активную безопасность автомобиля влияют следующие факторы:

-    компоновочные параметры автомобиля (габаритные и весовые);

-    тяговая динамичность;

-    тормозная динамичность;

-    устойчивость;

-    управляемость;

-    информативность;

-    оборудование рабочего места водителя, его соответствие требованиям эргономики.

1.1.1.    Габаритные и весовые параметры автомобиля

К габаритным параметрам автомобиля относятся длина L_a, ширина B_a, высота H_a и база L, т. е. расстояние между передней и задней осями, к весовым

- полный вес автомобиля G_a, вес, приходящийся соответственно на передний G₁ и задний G₂ мосты.

При движении автомобиль подвергается воздействию различных случайных возмущений, стремящихся изменить характер движения. Вследствие этого даже на строго прямолинейных участках дороги автомобиль движется не прямолинейно, а по кривым больших радиусов. При этом значительную часть времени он находится под углом к оси дороги, и размер полосы, потребной для его движения, - динамический коридор, превышает его габаритную ширину. Ширина динамического коридора зависит от размеров автомобиля и его скорости (рисунок 1).

 

 

Рисунок 1- Динамический коридор на прямолинейном участке дороги.

 

 

Эмпирическая зависимость между габаритной шириной автомобиля В_а,

 

скоростью его движения v и шириной динамического коридора В_к имеет следующий вид:

B = 0,054v + В_а + 0,3,    (1)

где v - в м/с, а В_а - в м.

В = 0,054 *17,721 +1,65 + 0,3 = 1,95 м

Ширина динамического коридора, необходимая для безопасного движения автомобилей с высокими скоростями, иногда значительно превышает ширину полосы движения, установленную Строительными нормами и правилами (СНиП). СНиП предусматривают для дорог с интенсивностью движения свыше 3000 автомобилей в сутки ширину полосы движения 3,75 м а для дорог с меньшей интенсивностью 3,0—3,5 м. Эти размеры не всегда обеспечивают безопасный разъезд автомобилей, поэтому водитель, чтобы избежать столкновения, вынужден снижать скорость.

 

 

Рисунок 2 - Динамический коридор на криволинейном участке дороги.

 

 

Более заметно влияние геометрических параметров автомобиля на безопасность при криволинейном движении. Хотя при крутых поворотах скорости автомобиля обычно невелики и случайные возмущения незначительны, ширина динамического коридора может быть достаточно большой. Ее можно определить по формуле (рисунок 2):

В = R - R = R - л/- (П² + в) ,

(2)

где R_H и R_e - соответственно наружный и внутренний габаритные радиусы поворота автомобиля; L' = L + С - расстояние от заднего моста до передней части автомобиля (L - база автомобиля; С - передний свес).

L = 2,46 + 0,761 = 3,221м,

В = 4,95 -^4,95² - (3,221)² +1,65 = 2,84 м

Согласно выражению (2) при L' &R_H величина В_к может значительно

превышать В_а, что вынуждает строителей расширять полосы движения на криволинейных участках дорог. В таблице 1 приведены геометрические и весовые параметры некоторых отечественных автомобилей.

 

Таблица 1 - Параметры автомобиля

Автомобиль	Геометрические параметры, м						Весовые параметры, кН
	La	Ba	Ha	L	L'	Rh	Ga	G1	G2
ВАЗ-2109	4,006	1,65	1,402	2,46	3,221	4,95	9,15	5,4	3,75

 

Габаритная высота Н_а имеет значение при проезде автомобилей под путепроводами и проводами контактной сети. Чрезмерно высокие транспортные средства (например, двухэтажные троллейбусы или автобусы, полуприцепы-панелевозы или автомобили-фургоны) с высоко расположенным центром тяжести испытывают значительные угловые колебания в поперечной плоскости. При движении по неровной дороге они могут верхним углом задеть за столб или мачту.

Масса транспортного средства для безопасности движения имеет, в основном, косвенное значение. Чем больше масса автомобиля, тем труднее им управлять. Тяжелый автомобиль медленно разгоняется и останавливается. На нем трудно выполнить сложный маневр. Чем больше масса транспортного средства, тем больше динамические нагрузки на дорогу, тем меньше срок службы покрытия. Поэтому, несмотря на очевидные преимущества применения подвижного состава большой массы, во всех странах строго соблюдают ограничение осевых нагрузок и полных масс транспортных средств. В РФ все автомобили разделены на три группы:

группа А - автомобили и автопоезда дорожного типа для дорог с усовершенствованным капитальным покрытием, имеющие осевые нагрузки до 10 тонн от одиночной оси и полную массу автомобиля до 30 тонн, автопоезда до 38 тонн (т.е. могут эксплуатироваться по дорогам общего пользования 1, 2, 3 категорий, а при специальном усилении дорожной одежды по дорогам 4 категории);

группа В - автомобили и автопоезда дорожного типа, для всей сети дорог общего пользования и имеющие осевые нагрузки до 6 тонн от одиночной оси и полную массу одиночного автомобиля до 22 тонн, автопоезда до 34 тонн (могут эксплуатироваться по всем дорогам общего пользования);

внедорожные - это автомобили, не допускаемые к эксплуатации по дорогам общего пользования и имеющие нагрузку от одиночной оси >10 тонн.

1.1.2. Тяговая динамичность

Определение мощности двигателя

Требуемая эффективная мощность определяется:

 

10000 10000 v - скорость движения автомобиля G_a - вес автомобиля

G_a = 1340 • 9,81 = 13145,4 Н F - площадь лобового сопротивления автомобиля

F = В • H = 1,402 • 1,4 = 1,9628 м² B - колея подвижного состава Н - наибольшая высота подвижного состава

^vmax - максимальная скорость подвижного состава равная 25 м/с к_в - коэффициент сопротивления воздуха т]_тр - КПД трансмиссии

 

Расчет и построение внешней скоростной характеристики двигателя Наиболее полно возможности двигателя отражает внешняя скоростная характеристика двигателя, которая представляет собой зависимость мощности, крутящего момента и удельного расхода топлива от угловой скорости вращения коленчатого вала.

Установлен дизельный двигатель

®mrn = ^{100 с-1} ®max = ^{500 с-1}

Для карбюратора без ограничителя принимаем:

N_{e max} = 1,1 • N_ev = 1,1 • 79,84 = 87,824 кВт

 

 

 

 

Построение тяговой характеристики:

Подбираем шину Кама EVRO 127, который имеет следующие показатели:

Размер - 175/70R13 Ширина профиля - 177 мм Наружный диаметр - 584 мм Статический радиус - 263 мм

Указанные размеры даны в миллиметрах, в соответствии с этим рассчитываем радиус качения колеса по следующей формуле:

r_k = (D / 2 + х • В • Л) • 0,001мм где D - посадочный размер;

В - ширина профиля шины;

x - принимаем для грузовых автомобилей равным 1

Л - коэффициент деформаций шины под воздействием вертикальной нагрузки и крутящего момента. Принимаем для радиальных шин равным 0,92.

Определяем мощность на колесе по формуле:

^р = ^Ме • imp • Лтр ^{/ r}k , ^кН где i_mp - передаточное число трансмиссии

ⁱmp = ⁱKn • ⁱ0 = ^0,784 • ^6,28 = ^4,92

i₀ - передаточное отношение главной передачи

_{г =} ^max • ^rk ₌ 500 • 0,427 _=62g

⁰ _i^min • _v 0,784 • 43,33    ^,

‘ кп    ^y max    ’    ’

где co_max - максимальная угловая скорость вращения коленчатого вала;

КП^ - минимальное передаточное число коробки передач v_max - максимальная скорость, развиваемая на высшей передаче r_k - радиус качения колеса

 

 

Динамическая характеристика автомобиля

Динамическим фактором по тяге называется отношение разности тяговой силы и силы сопротивления воздуха к весу подвижного состава:

D = P^Pt,

^G    (23)

где P_t - тяговая сила;

Pb - сила сопротивления воздуха;

G - вес автомобиля.

Динамической характеристикой подвижного состава называется зависимость динамического фактора по тяге от скорости на различных передачах.

Сила сопротивления воздуха:

^Рь    = ^k •^F •^v2    (24)

2    4

где k - коэффициент сопротивления воздуха, Нс /м ;

F - площадь лобового сопротивления автомобиля, м²; v - скорость движения автомобиля, км/ч.

Динамический фактор автомобиля соответствует дорожному сопротивлению, характеризуемому коэффициентом сопротивления дороги ¥, которое автомобиль способен преодолеть на данной передаче с заданной постоянной    скоростью.    В    случае, если величина    динамического    фактора

автомобиля    отличается    от    коэффициента сопротивления    дороги,    по    которой

он    движется,    то    это    движение    будет ускоренным    (при    D    >    ¥),    либо

замедленным (при    D    <    ¥).    Величина развиваемого    автомобилем    ускорения

(замедления) определяется по формуле:

g ? ^j    = — •^{(D -}v\ ^м/с    (₂₅)

^Овр

где g - ускорение свободного падения, м/с2;

°^вр - коэффициент учета вращающихся масс автомобиля;

D - динамический фактор;

^V - коэффициент сопротивления дороги.

^Овр =¹ + ^а1 • i + ^а2    (26)

где а₁ ,а₂ - распределение нагрузки между передней и задней осью;

ik - передаточное отношение передачи.

Принимаем значения ^G по таблице 3.

 

Таблица 3- Зависимость _G от типа автомобилей

Тип автомобиля	*1	^2
легковой	0,035...0,045	0,025.0,03
грузовой
<5 т	0,045...0,05	0,035.0,04
<p>>5 p="" т	0,045.0,055	0,045.0,05

 

 

Определение времени и пути разгона:

Время и путь разгона автомобиля до максимальной скорости являются самыми распространенными и наглядными характеристиками динамичности автомобиля. Их определение производят графоаналитическим способом с использованием графика ускорений автомобиля. При проведении расчетов полагаем, что разгон автомобиля на каждой передаче производится до достижения двигателем максимальных оборотов.

Кривые ускорений автомобиля, начиная с первой передачи, разбиваем на 6 интервалов скоростей (прилож. А). Для каждого интервала скоростей определяем среднее ускорение и изменение скорости в пределах интервала.

Предполагаем, что внутри интервала подвижной состав передвигается с постоянным средним ускорением, тогда время прохождения первого участка:

л 2 • V - vI)

¹ _i¹ _i¹    ’

J1 ^- Jh    (27)

где t₁^I - время прохождения первого участка, сек; v1 - скорость в конце участка, м/с; v! - скорость в начале участка, м/с; j1 - ускорение в начале участка, м/с²;

jH - ускорение в конце участка, м/с².

То же самое рассчитываем на остальных участках каждой передачи.

При переключении передачи происходит падение скорости, величина которой зависит от дорожных условии, скорости движения и параметров обтекаемости:

Av = 33 • t_n • щ, м/с    (28)

где ^    -    время    переключения передачи.    Зависит от типа двигателя,

коробки передач и квалификации водителя.

SI =    • tl, м    (29)

Путь проходимый автомобилем за время переключения передачи:

^ASl^/ = ^tП • ^Vk    ⁽³⁰⁾

Результаты    вычислении заносим в таблицу 5.

 

 

Рисунок 6 - График пути

1.1.3. Тормозная динамичность

Оценочными показателями тормозной динамичности автомобиля служат среднее замедление за период полного торможения и путь автомобиля от начала воздействия водителя на орган управления до остановки, т. е. за время ^ + t_n + ?_уст, где t_c - время запаздывания тормозной системы; t_n - время нарастания замедления; ty_CT - интервал времени, в котором замедление постоянно.

В курсовой работе необходимо рассчитать минимально возможный тормозной путь (на горизонтальной дороге с асфальто- или цементобетонным покрытием, с полностью исправной тормозной системой, при 90%-ной глубине рисунка протектора шин), если начальная скорость автомобиля v0 составляет 60 км/ч.

Время tp - время реакции водителя - обычно находится в пределах 0,32,5 с. Оно зависит от квалификации водителя, его возраста, степени утомления и других факторов.

Время t_c (время запаздывания тормозной системы) необходимо для устранения зазоров в соединениях тормозного привода и перемещения всех его деталей. Это время, зависящее от конструкции и технического состояния тормозного привода, колеблется в среднем от 0,2-0,3 с (гидравлический привод) до 0,6-0,8 с (пневматический привод). У автопоездов с пневматическим приводом тормозных механизмов оно может достигать 2-3 с. В течение времени (t_p+ t_c) автомобиль продолжает двигаться равномерно с начальной скоростью v₀. В конце этого периода возникают тормозные силы, вызывающие замедление движения.

Продолжительность периода t_n находим из выражения:

_ Gy_x ^(b + \ф_х^{) н}    KL    ’

где b и И_ц — расстояния соответственно от центра тяжести автомобиля до заднего моста и до поверхности дороги, м;

G - вес автомобиля, Н;

ф_х - коэффициент сцепления; для сухого асфальто- и цементобетонного покрытия он составляет 0,7-0,8;

L - база автомобиля;

К₁ - скорость нарастания тормозных сил; для тормозных систем с гидроприводом она равна 15-30 кН/с, с пневмоприводом 25-100 кН/с.

14028,3 * 0,75 * (1,430 + 0,723 * 0,75) _л

t =-----—----—- = 0,428 с

^н    20*2424

В заключительном периоде торможения, когда колеса обоих мостов заблокированы, установившееся замедление

^Jуст = &Ф x ^{,    (6)}

где g - ускорение свободного падения.

J _уст = 9,81 * 0,75 = 7,357 м/с;

Если известны t_c, t_K и _у_усх, то тормозной    путь    можно    рассчитать

следующим образом. Предположим, что в течение    времени    t_n    автомобиль

движется равнозамедленно с замедлением, равным 0,5/_уст. При полном использовании сцепления всеми колесами автомобиля замедление определяют по формуле (6), тогда полный тормозной путь

мощность тормозных механизмов недостаточна для доведения передних колес до юза, то справедливы выражения (7), (8), однако время г_я следует определять по формуле:

^ н = ^Rx1max / ^K1 ’

где Rximax - максимальная касательная реакция на колесах переднего моста, находится из справочных данных для конкретной модели автотранспортного средства.

Установившееся замедление в этом случае определяется не по формуле (6), а выражением:

Gap_x + R_x

J уст

v    *    h

x1max ц

(L + h *ф_х)*M

где а - расстояние соответственно от центра тяжести автомобиля до переднего моста.

1.1.4. Устойчивость

Оценочными показателями устойчивости, определяемыми в данной курсовой работе, являются: скорость у_бук, максимально допустимая при прямолинейном движении автомобиля без пробуксовки ведущих колес;

максимально возможная (критическая) скорость у_опр, с которой можно вести автомобиль без угрозы опрокидывания; максимально допустимый (критический) угол р_опр косогора, по которому автомобиль может двигаться

без опрокидывания; максимальный угол подъема а_бук, при котором возможно равномерное движение автомобиля без буксования ведущих колес.

Скорость у_бук [м/с], максимально допустимая при прямолинейном движении автомобиля по горизонтальной дороге без пробуксовки ведущих колес, определяется на каждой передаче (с учетом найденного ранее по формуле (4) максимального ускорения j_max):

Скорость Убук уменьшается при уменьшении коэффициента сцепления, росте сопротивления дороги, а также при увеличении ускорения. Поэтому потеря курсовой устойчивости автомобилем наиболее вероятна на участках дороги со скользким неровным покрытием (укатанный снег, обледенелый асфальтобетон, булыжник) и подъемами. Если при прохождении подъема "с ходу" встретится участок, покрытый снежной или ледяной коркой, то даже небольшая поперечная сила может вызвать боковое скольжение заднего моста.

Поперечную устойчивость при криволинейном движении характеризует максимально возможная (критическая) скорость У_опр, с которой можно вести автомобиль без угрозы опрокидывания по горизонтальному участку.

Рассмотрим схему движения автомобиля на повороте (рисунок 3). Примем для простоты, что автомобиль является плоской фигурой, а увод и скольжение колес отсутствуют. Мгновенный центр О скоростей (центр поворота) автомобиля располагается в точке пересечения перпендикуляров к векторам скоростей средних точек мостов. При отсутствии увода и скольжения колес вектор скорости середины заднего моста параллелен плоскостям задних колес, поэтому точка О находится на продолжении оси заднего моста.

 

 

Рисунок 3 - Схема поворота автомобиля.

Скорость У_опр определяем по формуле:

v_onp =V BgR ^/(^2h,),    (l⁰)

где 0 - угол поворота управляемых колес (в курсовой работе принимается менее 0,349 рад);

R - расстояние от точки О до середины заднего моста; при 0 < 0,349 рад (20°): v_onp = V1,365 * 9,81 * 6,945 /(2 * 0,723) = 8,02 м/с ;

R = L/tg0 « L/0,

R = 2,424/0,349=6,945

Определим величину максимально допустимого (критического) угла косогора, по которому автомобиль может двигаться без опрокидывания по прямолинейному участку (R = да):

tgP_onp = Б/(2к_ц) ,    (11)

tg fi_onp = 1,365/(2 * 0,723) = 0,943

Устойчивость автомобиля против опрокидывания возрастает с увеличением колеи В автомобиля и радиуса R, а также при снижении центра тяжести и уменьшении угла косогора. Отношение В/(2И_ц) называют коэффициентом поперечной устойчивости л_поп.

Продольную устойчивость характеризует максимальный угол подъема абук, по которому автомобиль может двигаться без буксования. Выражение для определения абук, при котором возможно равномерное движение автопоезда без буксования ведущих колес тягача, имеет вид:

Ga ф ,

tg а _б =-,

^6ук G( L - h^_x) + G„_p (L - 11_Прф x)

где Gnp - вес прицепа, Н; И_ир - высота сцепного устройства, м.

Чем меньше величина ф_х и чем больше масса прицепа по сравнению с массой тягача, тем меньше а_бу_к. Так, на дорогах с обледенелым покрытием буксование может наступить при а_бу_к = 2-3°, т. е. на относительно пологих подъемах.

Для одиночного автомобиля (типа 2х1) G_np = 0:

^tg ^а бук = 7"^ф^^_ ’    ⁽¹³⁾

^{L -} \ ф x

0,994*0,75

tgа_бvк =-= 0,396

^бук 2,424 - 0,723*0,75

Для автомобиля со всеми ведущими мостами:

tgaбук = фх.    (14)

Такие автомобили могут преодолевать без потери продольной устойчивости весьма крутые подъемы даже при мокром и скользком покрытии.

1.1.5. Управляемость

Управляемостью называют способность автомобиля устойчиво сохранять заданное направление движения и вместе с тем быстро изменять его при воздействии водителя на рулевое управление.

Поворачиваемостью называют свойство автомобиля изменять направление движения без поворота управляемых колес. Есть две основных причины поворачиваемости:    увод колес, вызываемый поперечной эластичностью шин, и поперечный крен кузова, связанный с эластичностью подвески. Соответственно различают шинную и креновую поворачиваемость автомобиля.

При наличии увода автомобиль может двигаться криволинейно, даже если угол поворота управляемых колес равен 0. Кривизна траектории зависит от соотношения 5₁ и 5₂ (углы увода переднего и заднего мостов).

Если 5₁ = 5₂, то шинную поворачиваемость автомобиля называют нейтральной. Хотя при этом траектория движения автомобиля о жесткими шинами не совпадает о траекторией движения автомобиля, имеющего нейтральную поворачиваемость, так как центры поворота в этих случаях занимают различные положения.

Если 5₁ > 5₂, то для движения автомобиля с эластичными шинами по кривой управляемые колеса нужно повернуть на больший угол, чем при жестких шинах. В этом случае шинную поворачиваемость автомобиля называют недостаточной. Автомобиль с недостаточной шинной поворачиваемостью устойчиво сохраняет прямолинейное направление движения.

Если угол 5₁ < 5₂, то для движения автомобиля с эластичными шинами по кривой управляемые колеса нужно повернуть на меньший угол, чем при жестких шинах. В этом случае шинную поворачиваемость автомобиля называют излишней. Автомобиль с недостаточной поворачиваемостью более устойчив и лучше сохраняет направление движения, чем автомобиль с излишней поворачиваемостью.

Креновая поворачиваемость автомобиля связана с конструкцией его подвески. Рассмотрим задний мост с рессорной подвеской автомобиля, который совершает правый поворот. Передние концы рессор соединены с кузовом простым шарниром, а задние - с помощью серьги. При прогибах рессоры задний мост перемещается по дуге, причем ось его качания расположена около шарнира. Под действием поперечной силы кузов автомобиля наклоняется, вызывая сжатие левых рессор и распрямление правых. Левая рессора, сжимаясь, перемещает задний мост назад, а правая, распрямляясь, перемещает его вперед. В результате задний мост поворачивается в горизонтальной плоскости.

Если углы поворота переднего и заднего мостов не одинаковы по величине или направлению, то автомобиль вследствие крена поворачивается, хотя передние колеса остаются в нейтральном положении. Так, при действии

одной и той же возмущающей силы Р_у автомобиль А (рис. 6) повернется вправо, а автомобиль Б - влево. Возникающая при повороте центробежная сила Р_ц у автомобиля А направлена в противоположную сторону по сравнению с возмущающей силой Р_у, а у автомобиля Б в ту же сторону. Поэтому автомобиль А лучше сохраняет направление движения под действием поперечных возмущающих сил. По аналогии с шинной поворачиваемостью можно сказать, что автомобиль А имеет недостаточную, а автомобиль Б излишнюю креновую поворачиваемость.

 

 

Рисунок 4 - Схемы движения автомобилей с зависимой рессорной подвеской, имеющих различную креновую поворачиваемость

Креновая поворачиваемость автомобиля тесно связана с шинной поворачиваемостью, так как увод колеса возникает не только под действием сил и моментов, но и при наклоне колеса к вертикали (развале). Если направление поперечной силы совпадает с направлением развала колеса, то увод возрастает. Развал колеса, равный 1°, вызывает увод на угол 10-20'. У автомобилей с независимой подвеской колес на поперечных рычагах крен кузова вызывает изменение развала колеса. При двухрычажной подвеске (рисунок 4, а) колеса наклоняются в сторону крена кузова в направлении действия поперечной силы Р_у, что увеличивает угол увода моста. При однорычажной подвеске (рисунок 4, б) колеса наклоняются в сторону, противоположную крену кузова, навстречу поперечной силе. В этом случае угол увода моста уменьшается. Таким образом, в зависимости от конструкции подвески, креновая поворачиваемость может либо усиливать, либо ослаблять влияние шинной поворачиваемости.

 

 

Рисунок 5 - Схемы движения автомобилей с независимой рычажной подвеской, имеющих различную креновую поворачиваемость

 

 

Для обеспечения недостаточной поворачиваемости автомобиля необходимо, чтобы угол увода переднего моста был больше угла увода заднего моста. Поэтому у легковых автомобилей наиболее распространена передняя независимая подвеска на двух рычагах. Заднюю подвеску выполняют зависимой или же независимой на одном поперечном рычаге. Никогда не применяют однорычажную подвеску для переднего моста и двухрычажную для заднего, так как это приводит к резкому ухудшению управляемости автомобиля.

Автомобиль может утратить управляемость вследствие поперечного проскальзывания шин по дороге, а также увода шин.

При повышении скорости автомобиля углы увода также возрастают. При этом у автомобиля с излишней шинной поворачиваемостью угол 5₂ увеличивается быстрее угла 5₁. При критической скорости автомобиль начинает двигаться криволинейно, хотя его управляемые колеса находятся в нейтральном положении. Следовательно, автомобиль с излишней шинной поворачиваемостью теряет управляемость, если его скорость больше критической. У автомобиля с недостаточной или нейтральной шинной поворачиваемостью критическая скорость отсутствует.

Чтобы обеспечить недостаточную шинную поворачиваемость автомобиля, несколько уменьшают давление воздуха в шинах передних колес по сравнению с давлением в шинах задних колес. Кроме того, центр тяжести автомобиля немного смещают в сторону переднего моста, что увеличивает часть центробежной силы, действующую на управляемые колеса.

1.1.6.    Информативность

Информативность - это свойство автомобиля обеспечивать участников движения информацией, необходимой для динамического функционирования системы ВАДС. Информативность является одним из эксплуатационных свойств автомобиля, определяющих его безопасность.

Все участники дорожного движения условно могут быть разбиты на две группы: водители-операторы и другие (внешние) участники движения (пешеходы, водители других транспортных средств, регулировщики). В процессе дорожного движения водитель выступает в двух качествах одновременно: водителя-оператора и внешнего участника движения, и должен реагировать на информацию, исходящую как от управляемого им автомобиля

- внутренняя информативность, так и от других транспортных средств -внешняя информативность.

Информативность автомобиля может быть визуальной (форма и размеры автомобиля, цвет кузова, система автономного освещения, светосигнальное оборудование, элементы щитка приборов, параметры обзорности), звуковой (звуковые сигнализаторы, несущая волна, шум двигателя, трансмиссии и т.д.), тактильной (реакция органов управления на действие водителя).

1.1.7.    Оборудование рабочего места водителя

Рабочее место водителя автомобиля характеризуется размерами кабины, удобством доступа к органам управления, положением сиденья, расположением по отношению к нему органов управления и эргономическими параметрами среды в кабине (шум, вибрации, микроклимат, загрязнение воздуха токсическими веществами).

Рациональная организация рабочего места имеет большое значение для безопасности движения, повышения производительности труда и сохранения здоровья водителя. Она заключается в оснащении, оборудовании и планировке рабочего места в соответствии с психофизиологическими и антропометрическими характеристиками человека. Вследствие этого рабочее место водителя может быть в различной степени удобным для управления автомобилем и по-разному влиять на работоспособность и утомляемость водителя, и точность управления автомобилем.

Эксплуатационное свойство, характеризующее рабочее место водителя (пассажира) автомобиля, называют обитаемостью или комфортностью автомобиля. Под обитаемостью понимают приспособленность рабочего места водителя (пассажира) к психофизиологическим и антропометрическим особенностям человека. Обитаемость относится к одному из свойств, характеризующих эксплуатационное качество автомобиля - его безопасность.

1.2. Пассивная безопасность

Различают внутреннюю пассивную безопасность, снижающую травматизм пассажиров, водителя и обеспечивающую сохранность грузов, перевозимых автомобилем, и внешнюю безопасность, которая уменьшает возможность нанесения повреждений другим участникам движения.

Конструктивные мероприятия, улучшающие внутреннюю пассивную безопасность, предусматривают снижение инерционных перегрузок в процессе удара, ограничение перемещения людей в салоне, устранение травмоопасных деталей, закрепление багажа и инструмента.

При столкновениях и наездах внешнюю пассивную безопасность обеспечивают прежде всего бамперы. Кроме того, применяются защитные рамки.

Процесс удара обычно разделяют на три фазы. В течение первой фазы соударяющиеся тела, сближаясь, деформируются, их кинетическая энергия частично переходит в потенциальную, а частично затрачивается на разрушение, перемещение и нагрев деталей. Во второй фазе накопленная потенциальная энергия, снова превращается в кинетическую, и тела начинают расходиться. В течение третьего периода тела не контактируют, их энергия расходуется на преодоление внешнего сопротивления. Согласно опытам НАМИ, при наезде автомобиля на неподвижное препятствие длительность первой фазы составляет 0,05-0,1 с, а второй 0,02-0,04 с.

Характер и тяжесть травмы зависят от многих причин: вида ДТП, скорости и конструкции автомобиля, наличия защитных приспособлений, возраста и здоровья человека. В среднем человек может выдержать без вреда кратковременную (в течение 0,01-0,1 с) перегрузку 40-50g. Перегрузки, испытываемые водителем и передним пассажиром при встречных столкновениях автомобилей, достигают 150-200g. Усилия, действующие на отдельные части тела, могут превышать 10 кН, что объясняет высокую смертность при некоторых ДТП.

Большое значение для определения параметров пассивной безопасности имеет среднее замедление ]_ср. Оно определяется по формуле:

Уср = v²/ (2Sa)

где v - скорость автомобиля непосредственно перед ударом, м/с;

s_a - остаточная деформация автомобиля, которая при ударе о поверхность,

сравнимую по площади с лобовой площадью автомобиля, составляет:

легковые автомобили с несущим кузовом.....................0,40-0,90 м

легковые автомобили с рамным основанием................0,20-0,40 м

грузовые автомобили и автобусы...............................0,15-0,30 м

J_p = 16,66²/(2*0,4) * 35 g J_p = 16,66²/(2*0,9) * 16 g

Автомобиль, врезается в бетонную стенку на скорости 60 км/ч (16,66

м/с).

Перегрузка, действующая на пассажиров, составит 35 g, то есть незафиксированного ремнем человека, весящего 75 кг, ударит о приборную доску с силой в 2624 кг.

1.3. Послеаварийная безопасность

Послеаварийная безопасность - это свойство автомобиля уменьшать тяжесть последствий ДТП после остановки и предотвращать возникновение новых ДТП. К элементам послеаварийной безопасности автомобиля относятся конструктивные мероприятия и дополнительные приборы, предотвращающие возникновение опасных явлений, возникающих в результате ДТП.

Опасными явлениями, которые могут возникнуть в результате ДТП, следует, считать пожар, заклинивание дверей, заполнение водой салона автомобиля, если он затонул.

Требования к пожарной безопасности автомобиля и соответствующим элементам его конструкции регламентируются Правилами № 34-01 ЕЭК ООН. Этот документ регламентирует утечку топлива из топливного бака, заливной горловины и топливопроводов при фронтальном наезде автомобиля на препятствие со скоростью 13,9 м/с или наезде сзади со скоростью 10 м/с; утечка топлива в момент наезда не должна превышать 28 г/мин, а образование каплеобразной смеси также 28 г/мин. В ходе испытаний определяется объем жидкости, заменяющей топливо и вытекшей из бака при нарушении его герметичности, оценивается вероятность возникновения пожара и возможность его тушения имеющимися на автомобиле средствами.

Конструкции автомобилей массового производства должны отвечать следующим требованиям в отношении пожарной безопасности:

1) Предусматривается установка огнестойкой перегородки между топливным баком и пассажирским салоном. Элементы системы питания должны быть защищены от коррозии и предохранены от соприкосновения с

препятствиями на грунте. Все топливопроводы должны располагаться в защищенных местах (но не в салоне автомобиля); они не должны подвергаться каким-либо механическим воздействиям. Топливный бак следует изготовлять из огнестойкого материала; он не должен заряжаться статическим электричеством.

2)    Заливная горловина не должна располагаться в салоне, багажнике или моторном отсеке и выступать над поверхностью кузова; крышка горловины должна быть огнестойкой.

3)    Электропроводку следует размещать в специальных каналах или крепить к корпусу; она должна быть защищена от коррозии.

4)    Для предотвращения быстрого распространения пламени и образования в салоне ядовитых газов (продуктов сгорания) регламентируются свойства материалов для внутренней отделки салона.

Кроме того, для повышения пожарной безопасности автомобилей на них устанавливают автоматически включающиеся огнетушители (как правило, пенные); штатные пенные или порошковые огнетушители; устройства, автоматически размыкающие электроцепь автомобиля при возникновении перегрузок определенной величины; устройства для автоматического впрыскивания в топливный бак веществ, превращающих бензин в трудносгораемое вещество (композиции галогенов, кремниевые соединения, специальные смолы).

В отношении заклинивания дверей автомобилей можно применять Правила № 11-02 ЕЭК ООН "Прочность замков и петель боковых дверей”. Однако следует учитывать, что если применяются дополнительные устройства, повышающие надежность замка в исправном состоянии (блокираторы дверей), то открыть дверь в деформированном виде, скорее всего, будет труднее. В ходе испытаний автомобиля на удар проверяется, чтобы двери (по одной с каждой стороны) открывались без применения инструмента.

Облегчение эвакуации людей из салона автомобиля, особенно автобуса, может быть достигнуто следующими мероприятиями:

-    устройством запасных выходных люков в крыше автобуса (автомобиля);

-    устройством запасных выходных люков в боковых стенках автобуса;

-    снабжением дверей и люков дополнительными наружными замками и

рукоятками;

-    оборудованием салона молотками для разбивания стекол, пилами,

молотами, ножницами и другими инструментами для прорезывания

отверстий в стенках автобуса.

Предотвращение попадания воды в салон автомобиля при его затоплении пока не регламентируется международными стандартами. В какой-то мере может быть применен Российский ОСТ 37.001.248 на пылеводонепроницаемость. Единственный путь борьбы с этим явлением -повышение общей герметичности салона автомобиля. В этом направлении имеется много нерешенных вопросов. Следует отметить, что возможность спасения людей из затопленного автомобиля зависит не столько от его

конструкции (водонепроницаемости), сколько от состояния окон автомобиля (открыты или закрыты), умения людей плавать, от присутствия духа у водителя и пассажиров.

1.4. Экологическая безопасность

Экологическая безопасность - это свойство автомобиля, позволяющее уменьшать вред, наносимый участникам движения и окружающей среде в процессе его нормальной эксплуатации. Мероприятиями по уменьшению вредного воздействия автомобилей на окружающую среду следует считать снижение токсичности отработавших газов и уровня шума.

Основными загрязняющими веществами при эксплуатации автотранспорта являются:

-    выхлопные газы;

-    нефтепродукты при их испарении;

-    пыль;

-    продукты истирания шин, тормозных колодок и дисков сцепления, асфальтовых и бетонных покрытий.

Наибольший загрязняющий эффект из всего перечисленного оказывают отработавшие газы. К основным вредным компонентам отработавших газов автомобилей относятся окись углерода СО (сильное токсичное вещество), углеводороды СН_х, окислы азота NOx (токсичны, вместе с углеводородами СН образует фотохимический смог), альдегиды (вредно действуют на нервную систему и органы дыхания), твердые частицы (сажа), окислы серы БО_х, бензапирен, соли свинца (сильно действующие токсичные вещества).

В настоящий момент в России действуют допустимые нормы по токсичности выхлопных газов Евро II (согласно Правилам №49, 83 ЕЭК ООН), введенные с 1 января 2001 г.

В Европе этот стандарт действует с 1996 г., а нормы Евро III вступают в силу с 1 октября 2001 года. Причем все они будут обязательны для российских

транспортных средств, работающих за границей. Кроме того, если российский автомобиль выпущен после октября 2001 года, то он должен удовлетворять нормам Евро III.

В Евро II регламентируемый уровень выбросов дизельных двигателей грузовых автомобилей полной массой свыше 3,5 т составляет (в г/кВт*ч): СО (окись углерода) - 4,0; СН (углеводороды) - 1,1; КО_х (оксиды азота) - 7,0; РМ (твердые частицы) - 0,15.

В Евро III требования к токсичности выхлопа ужесточаются -регламентируемый уровень выбросов дизельных двигателей грузовых автомобилей полной массой свыше 3,5 т составит (в г/кВт*ч): СО (окись углерода) - 2,0; СН (углеводороды) - 0,6; КО_х (оксиды азота) - 5,0; РМ (твердые частицы) - 0,1. Для бензиновых двигателей легковых автомобилей уровень выбросов в г/км: CO - 2,3; CH - 0,2; NOx - 0,15.

При движении автомобиля шум создается двигателем внутреннего сгорания, шасси автомобиля (в основном механизмами трансмиссии и кузовом) и в результате взаимодействия шин с дорожным покрытием.

У технически исправного легкового автомобиля, имеющего небольшой пробег, основной источник шума - взаимодействие шин с дорожным покрытием, у грузового автомобиля шум шин составляет меньшую долю. В результате взаимодействия колеса с дорожным покрытием возникает шум, уровень и характеристики которого зависят от типа автомобиля, конструкции подвески, рисунка протектора, нагрузки на шину, ее жесткости и давления в ней.

Шум от работы двигателя внутреннего сгорания возникает во впускном тракте карбюратора и трубопроводе; в газораспределительном клапанном механизме в результате взаимодействия толкателей с клапанами; в зубчатых, а также в цепных и ременных передачах между коленчатым и распределительным валами; в системе охлаждения двигателя вследствие работы вентилятора, ременной передачи и водяного насоса; в выпускной системе. Шум возникает также в зубчатых зацеплениях коробки передач и ряде других второстепенных (по шуму) механизмов.

В элементах шасси технически исправного (нового) автомобиля и его кузове шум создается при работе механизмов трансмиссии элементах подвески и в результате обтекания кузова воздушным потоком при движении.

Шум, создаваемый отдельным автомобилем (автопоездом), регламентируется рядом нормативных документов, основными из которых являются Правила № 9 ЕЭК ООН. Шум выпускаемых отечественной автомобильной промышленностью транспортных средств в основном соответствует этим нормам.

2. Подушка безопасности автомобиля ВАЗ

Подушка, безопасности — система пассивной безопасности (SRS, Supplementary Restraint System) в транспортных средствах.

Представляет собой эластичную оболочку, которая наполняется воздухом либо другим газом. Подушки безопасности широко используются для смягчения удара в случае автомобильного столкновения.

Преимущества:

Пневмоподушка дополняет ремень безопасности, уменьшая шанс удара головы и верхней части тела пассажира о какую-либо часть салона автомобиля. Также они снижают опасность получения тяжелых травм, распределяя силу удара по телу пассажира.

«Недавно проведенное исследование показало, что более чем 6.000 жизней было спасено благодаря подушкам безопасности».

 

Стандартные плечевые ремни безопасности были фактически убраны в автомобилях выпуска 70-х, оснащенных подушками безопасности, которые были призваны заменить ремни при лобовых столкновениях. Подушка. безопасности на стороне пассажира была расположена в нижней части панели, что позволяло ей также защищать колени пассажира. Нижняя часть панели на водительском месте также отличалась своей выпуклостью.

Дженерал Моторз назвала свою систему ACRS (Air Cushion Restraint System). Она включает в себя боковую подушку безопасности для пассажира в автомобилях выпуска 70-х и предусматривает двухступенчатое развертывание как и более поздние системы.

Принцип действия основывается на использовании простого акселерометра, инициирующего химическую реакцию в специальном баллончике. В результате реакции происходит быстрое наполнение газом нейлоновой подушки, которая уменьшает перегрузку, испытываемую пассажиром в момент резкой остановки при столкновении. Подушка также имеет небольшие вентиляционные отверстия, которые используются для относительно медленного стравливания газа после удара пассажира об неё.

Фронтальные подушки безопасности не должны развертываться при боковом ударе, ударе в заднюю часть либо перевороте автомобиля. Из-за того, что подушки безопасности срабатывают лишь раз и затем быстро сдуваются, они бесполезны при последующем столкновении. Ремни безопасности помогают снизить риск получения тяжелых травм во многих случаях. Они способствуют правильному расположению пассажира в кресле для максимизации эффективности подушки безопасности, а также защищают пристегнутых пассажиров при первом и последующих столкновениях. Таким образом, жизненно необходимо пристегиваться, даже в машинах, оборудованных подушками безопасности.

Хотя в 60-х и 70-х годах они рекламировались как потенциальная замена ремней, в нынешнее время подушки безопасности продаются как дополнительное средство защиты. Максимально эффективно они работают вместе с ремнями безопасности. Автопроизводители пересмотрели свою точку зрения насчет замены подушками безопасности столь необходимых ремней.

Общая схема работы

Система подушек безопасности включает в себя три главных компонента:

-непосредственно сам модуль подушки безопасности

-датчики определения удара

-блок диагностики.

Некоторые системы могут также иметь переключатель on/off (вкл/выкл) для отключения в случае надобности.

Модуль подушки безопасности содержит в себе блок наполнения и легкую нейлоновую подушку. Модуль водительской подушки безопасности

находится в центре рулевого колеса, а пассажира — в приборной панели. Полностью наполненная газом водительская подушка имеет примерно диаметр большого надувного пляжного мячаШаблон:НЕТ АИ. Пассажирская же может быть в два-три раза больше, так как дистанция между сидящим справа пассажиром и приборной панелью гораздо больше нежели расстояние между водителем и рулем.

Датчики удара расположены в передней части автомобиля и/или салоне. Автомобили могут быть оснащены одним и более датчиками, которые активируются под воздействием сил, возникающих при лобовом или близком к лобовому ударе. Датчики измеряют степень замедления, с которой машина сбрасывает скорость. Именно поэтому замедление автомобиля, при котором датчики активируют подушки, варьируется в зависимости от характера столкновения. Подушки безопасности не должны срабатывать при внезапном торможении или при езде по неровным поверхностям. На самом деле, максимальный уровень замедления при экстренном торможении составляет лишь незначительную часть от уровня, достаточного для приведения подушек безопасности в действие.

Блок диагностики следит за исправностью системы подушек безопасности. Он активируется при включении зажигания автомобиля. Если блок диагностики обнаружит неисправность, загорится лампочка, предупреждающая водителя о необходимости доставки автомобиля в авторизованный центр обслуживания для диагностики системы подушек безопасности. Большинство блоков диагностики имеют устройства, которые содержат достаточно электрической энергии для приведения подушек безопасности в действие, если основная аккумуляторная батарея будет быстро выведена из строя при столкновении.

Некоторые автомобили без задних сидений, такие как пикапы и кабриолеты, либо задние сидения которых слишком малы для установки детских сидений, имеют ручной переключатель on/off (вкл/выкл) для пассажира справа, установленный на заводе. Такие переключатели для водительской и пассажирской подушки безопасности могут быть установлены квалифицированным обслуживающим персоналом по запросу владельца транспортного средства, если он отвечает определенным государственным критериям и имеет разрешение.

Сперва большинство автомобилей комплектовалось лишь одной водительской подушкой безопасности (DAB), установленной в рулевом колесе и защищающей водителя (который имеет больше шансов получить травмы). На протяжении 90-х годов подушки для передних пассажиров (PAB), а затем раздельные боковые подушки (SAB), помещаемые между пассажирами и дверью, стали обычной практикой.

Защита детей

Подушка может серьезно ранить или даже убить непристегнутого ребенка, который сидит слишком близко к ней или же был выброшен вперед силой экстренного торможения. По мнению специалистов для безопасности ребенка необходимы следующие условия:

Дети должны перевозиться в правильно установленном и соответствующем возрасту автомобильном кресле на заднем сиденье. Внимательно изучите соответствующий раздел в инструкции к автомобилю.

Младенцы, перевозимые в кресле с задним расположением, (в возрасте до одного года и весом менее 10 кг) не должны находиться на переднем пассажирском сиденье при включенной подушке безопасности.

Если ребенок старше одного года вынужден ехать на переднем сиденье, оборудованном подушкой безопасности со стороны пассажира, то он или она должны сидеть в детском кресле ориентированном по направлению движения, или пристегнуты с использованием коленного или плечевого ремня, а сиденье должно быть отодвинуто назад насколько возможно.

Подушки безопасности для пешеходов

Разрабатываются опытные образцы подушек безопасности, расположенных снаружи автомобиля, перед ветровым стеклом.

Такие подушки раскрываются от сигнала сенсора переднего бампера и предотвращают удар головы пешехода о лобовое стекло (около 80 % смертей при столкновении).

Подушки безопасности для велосипедистов. Дизайнеры Анна Хаупт (Anna Haupt) и Тереза Алстин (Terese Alstin) из Швеции разработали прототип подушки безопасности для мотоциклистов и велосипедистов под названием Hovding, которая надувается в случае падения и предохраняет голову и шею от серьезных травм. Подушка. находится внутри водонепроницаемого тканевого чехла и в сложенном состоянии крепится вокруг шеи пилота. В момент падения подушка расскрывается за 0.1 секунду, обеспечивая защиту не хуже, чем обычный мотоциклетный шлем.

Заключение

Развитие современных видов транспорта позволяет обществу добиваться существенной экономии труда и времени, сокращать продолжительность процессов производства и обращения товаров, высвобождать время для общественно-полезной деятельности, образования и отдыха. Надземный, наземный, подземный и водный - это те виды транспорта, которые сейчас осуществляют перевозку грузов и пассажиров. Наиболее экономичным и перспективным является автомобильный транспорт, бурное развитие которого обусловлено большой подвижностью, высокой скоростью перевозки грузов, доставки грузов к адресату без промежуточных перегрузок и др.

Высокое качество современных автомобилей и автомобильных дорог, а также хорошая организация движения во многом облегчают труд водителя, уменьшают потенциальную возможность возникновения дорожнотранспортных происшествий (ДТП). Однако аварийность на автомобильных дорогах продолжает оставаться очень высокой и является подлинным бедствий во многих странах с развитым автомобильным движением. По данным Всемирной организации здравоохранения (ВОЗ) ежегодно в результате ДТП в мире погибают 1,3 млн. человек, 20-50 млн. получают травмы.

В России в практически каждый год от ДТП погибает свыше 35 тыс. человек, а увечья получают более 200 тыс. человек, причем 14 тыс. из них остались инвалидами навсегда.

Весь мир занят сейчас поисками мер борьбы с ДТП. Статистические данные последних десятилетий показывают, что в развитых странах смертность от ДТП ежегодно снижается, например в США за период с 1974 по 1998 год она уменьшилась на 27 %, а в странах с низким и среднем уровнем доходов, наоборот увеличивается. При правительствах многих стран созданы общегосударственные органы безопасности движения, проводится большая исследовательская работа по совершенствованию конструкции автомобилей, улучшению качества дорог и организации движения, профессиональному отбору водителей и их подготовке.

Список использованных источников доступен в полной версии работы

 

 

Чертеж к курсовому проекту:

 

Скачать курсовую: Bezopasnost-transportnyh-sredstv.rar