Проектирование автомобильных дорог (стр. 2 из 15)
В соответствии со значением определенной интенсивности движения транспортных единиц на перспективный год эксплуатации дороги по [13, табл. 1] определяется техническая категория автомобильной дороги.
Интенсивность движения на автомобильных дорогах неравномерна в течение суток. Для определения пиковых периодов максимальной интенсивности (для использования в последующих расчетах) необходимо рассчитать распределение суточной интенсивности движения по часам, используя формулу 2 и таблицу 1.
Интенсивность движения за искомый час:
, (2)гдеNi – интенсивность движения за искомый час суток, пр. авт./ч;
Ki – коэффициент, соответствующий искомому часу суток;
N – замеренная интенсивность движения, пр. авт. /ч;
К – коэффициент, соответствующий часу суток, когда был произведен замер интенсивности движения.
Таблица 1 – Коэффициенты распределения интенсивности движения по часам суток
| Часы | 0–1 | 1–2 | 2–3 | 3–4 | 4–5 | 5–6 | 6–7 | 7–8 |
| Коэффициент | 0,083 | 0,025 | 0,009 | 0,023 | 0,059 | 0,144 | 0,270 | 0,32 |
| Часы | 8–9 | 9–10 | 10–11 | 11–12 | 12–13 | 13–14 | 14–15 | 15–16 |
| Коэффициент | 0,52 | 0,68 | 1,0 | 0,84 | 0,74 | 0,75 | 0,83 | 0,97 |
| Часы | 16–17 | 17–18 | 18–19 | 19–20 | 20–21 | 21–22 | 22–23 | 23–0 |
| Коэффициент | 1,05 | 0,95 | 0,9 | 0,47 | 0,26 | 0,24 | 0,19 | 0,12 |
По полученным расчетам строиться график распределения интенсивности по часам суток (рисунок 1).
Рисунок 1 – График распределения интенсивности движения по часам суток
Расчетная скорость движения автомобилей принимается в зависимости от установленной технической категории дороги и рельефа местности (таблица 2).
Таблица 2 – Расчетные скорости движения автомобилей
| Автомобили | Расчетная скорость для данной категория дороги, км/ч | ||||
| I | II | III | IV | V | |
| легковые | 150 | 120 | 100 | 80 | 60 |
| грузовые | 75 | 60 | 50 | 40 | 30 |
| автобусы | 75 | 60 | 50 | 40 | 30 |
Для определения остальных технических нормативов автомобильной дороги необходимо для указанных в задании расчетных автомобилей составить таблицу технических характеристик [4, 6, 7, 17] по форме таблицы 3.
Таблица 3 – Основные технические характеристики расчетных автомобилей
| Параметры | Ед. изм | Обозначения | Автомобиль | |
| грузовой | легковой | |||
| 1. Число осей | шт | |||
| 2. Число ведущих осей | шт | |||
| 3. Полный вес автомобиля с нагрузкой | кН | G | ||
| 4. Полный вес автомобиля | кН | Gсц | ||
| 5, Грузоподъемность | кН | Г | ||
| 6. Ширина колеи задних колес | м | К | ||
| 7. Ширина автомобиля | м | а | ||
| 8. Длина автомобиля | м | L | ||
| 9. Высота автомобиля | м | h | ||
| 10. Максимальная мощность автомобиля | кВт | N | ||
| 11. Число оборотов коленчатого вала | об./мин | n | ||
| 12. Передаточное число в коробке передач | - | |||
| I передача | - | ik1 | ||
| И передача | - | ik2 | ||
| Ш передача | - | ik3 | ||
| IV передача | - | ik4 | ||
| V передача | - | ik5 | ||
| 13. Передаточное число главной передачи | - | io | ||
| 14. Максимальная скорость | км/ч | V | ||
| 15. Механический КПД | - | h | ||
| 16. Радиус качения колес | м | rк | ||
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)гдеДmax – динамический фактор;
f – коэффициент сопротивления качению;
imax – продольный уклон дороги, ‰.
Динамический фактор:
, (4)гдеG – вес автомобиля, Н.
Ра – сила тяги, кН;
РW – сила сопротивления воздуха, Н.
Сила тяги при скорости автомобиля на III передаче:
, (5)Кр – коэффициент размерности (Кр=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);
nv – 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)гдеNe 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 VIII.
Далее определяется частота вращения коленчатого вала двигателя при скорости автомобиля VIII по формуле:
, (7)гдеnv – частота вращения коленчатого вала, об./мин;
VIII – скорость движения автомобиля, км/ч;
i0 и ik3 – передаточные числа главной передачи и коробки передач;
rk – радиус качения колес автомобиля, м.
Определяется максимальная частота вращения коленчатого вала при движении автомобиля на прямой передаче по формуле:
, (8)гдеnmax – максимальная частота вращения коленчатого вала двигателя при движении автомобиля на прямой передаче, об./мин;
Vmax – максимальная скорость движения автомобиля на прямой передаче, км/ч;
i0 и ik4(5) – передаточные числа главной передачи и прямой передачи;
rk – радиус качения колес автомобиля, м.
Находится отношение частоты вращения коленчатого вала двигателя при скоростях VIIIи Vmax:
, (9)Определяется частота вращения коленчатого вала двигателя NV 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;
fV – 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);
Gсц – 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
| Передачи | Значение Дmax | Величина fV | Скорость км/ч |  |
| I | 0,042 | 0,02 | 25 | 0,042-0,02=0,022=22 ‰ |
| II | ||||
| III | ||||
| IV |
Полученные расчетом величины imax для грузового и легкового автомобилей сравниваются с imax для данной технической категории дороги, приведенными в СНиП 2.05.02-85 (табл. 10).