Пожарникам 10

6.1.7. Уравнение силового баланса пожарного автомобиля

При использовании метода силового баланса уравнение (6.1) записы-
вается в виде

кfiВjPРРРР....Р (6.36)

и называется уравнением силового баланса.

Последовательность решения уравнения (6.36) методом
силового баланса:

1. По уравнению (6.36) вычисляется суммарная сила тяги ведущих ко-
лес, которую необходимо реализовать для движения ПА на заданной пере-
даче (заданном и) в известных дорожных условиях (., f) со скоростью v и
ускорением j. Вычислять необходимую Рк удобнее по формуле

..3Be)/(FvKGggjP....., (6.37)

где . = fcоs. + sin. – коэффициент сопротивления дороги.

Формула (6.37) получена после подстановки в правую часть уравне-
ния (6.36) правых частей формул (6.13), (6.15), (6.21), (6.24) и последую-
щих преобразований.

2. По формуле (6.10) вычисляется максимальная сила тяги Р., кото-
рую могут обеспечить ведущие колеса ПА по сцеплению с дорогой.
Сила Р. вычисляется с учетом перераспределения нагрузки между коле-
сами ПА.

Двухосные и трехосные ПА при движении с подводом крутящего мо-
мента двигателя к ведущим колесам задних осей могут обеспечить по сце-
плению с дорогой

В


..343434343434/.PRRzzG........ (6.38)

Использование всех колес ПА для создания силы тяги позволяет уве-
личить Р. на 15 – 30 %. Максимальная сила тяги Р. полнопроводных ПА
определяется по формуле

....РGg (6.39)

3. Проверяется выполнение неравенства (6.11). Если неравенство
(6.11) не выполняется, то длительное (безостановочное) движение ПА на
заданной передаче в известных дорожных условиях (., f) со скоростью v и
ускорением j невозможно. В зависимости от решаемой задачи изменяется
один из перечисленных параметров и расчеты повторяются.

4. По формуле (6.4) вычисляется суммарная сила тяги (обозначим ее
Ркд), которую может обеспечить двигатель на ведущих колесах ПА. Кру-
тящий момент двигателя Мд определяется по внешней скоростной характе-
ристике (см. рис.5.9) или по формуле (5.8) при частоте вращения коленча-
того вала

urvnD)/)((30/a.., (6.40)

где nд в об/мин; v в м/с; rD в м.

5. Необходимая для движения сила тяги (обозначим ее Ркн), вычис-
ленная по формуле (6.37), сравнивается с силой тяги Ркд , которую может
обеспечить двигатель.

Если Ркн < Ркд, то движение ПА возможно при неполном открытии
дроссельной заслонки (карбюраторный двигатель) или при неполной пода-
че топлива (дизель).

Если Ркн = Ркд , то уравнение (6.36) решено и движение ПА возможно
только при полном открытии дроссельной заслонки или полной подаче то-
плива, т. е. при использовании внешней скоростной характеристики двига-
теля.

Если Ркн > Ркд, то движение ПА при заданных условиях (и, ., f, v, j) не-
возможно – двигатель не может обеспечить необходимую силу тяги на ве-
дущих колесах. Один из параметров – и, ., f, v или j изменяется и расчеты
повторяются с п. 1.

Методом силового баланса можно определить vmax и vmin. Для этого
при расчетах необходимо изменять и и v при j = 0, . = 0. Для определения
. max необходимо изменять v и . при движении ПА на первой передаче и
Рв . 0. Для определения tv метод силового баланса не применяют из-за
большого объема расчетов.

6.1.8. Уравнение мощностного баланса пожарного автомобиля

Метод мощностного баланса основан на анализе использования мощ-
ности двигателя при движении ПА. По аналогии с уравнением силового


баланса уравнение мощностного баланса ПА можно записать в следующем
виде

кдтрпо,fiBNNNNNNNN....... (6.41)

где Nд – мощность, которая передается от двигателя к трансмиссии ПА;
Nтр – мощность, затрачиваемая на преодоление трения в трансмиссии;
Nп.о – мощность, затрачиваемая на привод пожарного оборудования (на-
пример, насоса, механизма прокладки и сборки рукавных линии) при дви-
жении ПА.

После учета расхода мощности двигателя на работу дополнительного
оборудования базового шасси (коэффициента Кс) и на трение в трансмис-
сии (учитывается коэффициентом .) формулы (6.14), (6.19), (6.23) и (6.26),
уравнение (6.41) можно преобразовать к виду

33a3i.ice1010vFKvGggjNNKNe....
.
...
.
........ (6.42)

Графическое решение уравнения мощностного баланса для определе-
ния скорости движения ПА на первой и второй передачах с одновременной
подачей воды из цистерны через лафетный ствол приведено на рис. 6.6.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Рис. 6.6. Графическое решение уравнения мощностного баланса пожарного автомобиля:
- движение на первой передаче; --- движение на второй передаче;
1 – Ne ; 2 – Ke.Ne; 3 – Nк = Ke.Ne – Nn; 4 – N.

 

Внешняя скоростная характеристика двигателя Ne(n) (см. рис. 5.9) по-
строена в координатах N – v. При построении зависимости Ne(v) (см. рис.
6.6, кривая 1) предполагается, что нет пробуксовки ведущих колес ПА и
для пересчета nд в v, и наоборот, можно использовать формулу (6.40).

1

2

3

v

v2

v1

N

4

NB

Nп.о



Вниз от Ne(v) отложена мощность, которая затрачивается на преодо-
ление трения в трансмиссии и на обеспечение работы дополнительного
оборудования базового шасси. Для движения ПА и привода насоса может
быть использована мощность Кс.Ne (рис. 6.6, кривая 2).

Мощность Nпо отложена вниз от мощности Кс.Ne. Мощность Nпо, за-
трачиваемая на привод пожарного центробежного насоса, пропорциональ-
на третьей степени частоты вращения рабочего колеса насоса. Зависимость
Ne(n), а следовательно, и зависимость Кс.Ne в координатах N– v (рис. 6.6,
поз. 2) также представляет собой многочлен третьей степени (формула
(5.11)). Поэтому зависимость мощности, которую может обеспечить двига-
тель на ведущих колесах ПА (рис. 6.6, кривая 3), – кубическая парабола,
вид которой зависит: от внешней скоростной характеристики двигателя
Ne(nд), от передаточного числа и и коэффициента полезного действия .
трансмиссии ПА на включенной передаче, от передаточного числа итн и
коэффициента полезного действия .тн трансмиссии пожарного насоса, от
подачи Qн, напора Hн и коэффициента полезного действия .н насоса.

Если принять, что коэффициент f – величина постоянная и сила со-
противления воздуха при движении на первой и второй передаче пренеб-
режимо мала, то правая часть уравнения (6.42) представляет собой наклон-
ную прямую (рис. 6.6, прямая 4), проходящую через начало координат.

При полном открытии дроссельной заслонки карбюраторного двига-
теля или при полной подаче топлива дизельного двигателя движение ПА
на первой и второй передачах не может быть более скоростей v1 и v2. Ско-
рости v1 и v2 определяются по точкам пересечения (см. рис. 6.6). Для рав-
номерного движения в тех же условиях со скоростью, меньшей v1 или v2,
водитель должен прикрыть дроссельную заслонку карбюраторного двига-
теля или уменьшить подачу топлива дизельного двигателя, что приведет к
уменьшению частоты вращения коленчатого вала двигателя и, как следст-
вие, к уменьшению подачи Qн и напора Нн насоса.

Если на ПА установлена коробка отбора мощности (КОМ) с постоян-
ным передаточным числом, то водителю сложно одновременно обеспечить
и необходимую скорость движения, и необходимую подачу воды из лафет-
ного ствола. Для того чтобы обеспечить водителю возможность одновре-
менного выбора требуемых скорости движения и подачи воды из лафетного
ствола, необходимо или устанавливать КОМ с переменным передаточным
числом, или устанавливать на ПА такие двигатели и насосы, в графике
мощностного баланса которых кривая 3 на первой и второй передачах не
пересекают прямую 4. Метод мощностного баланса удобно использовать
при выборе двигателя базового шасси ПА. Использовать этот метод для оп-
ределения vmax , t. , аmax, vmin нецелесообразно, так как приходится дополни-
тельно вычислять РК, Р. проверять выполнение неравенства (6.11).


6.1.9. Динамическая характеристика пожарного автомобиля

 

Методы силового и мощностного баланса имеют общий недостаток –
при использовании этих методов трудно сравнивать тягово-скоростные
свойства АТС с различными массами, так как при движении в одинаковых
условиях силы и мощности, необходимые для преодоления сопротивления
дороги, различны. От этого недостатка свободен метод динамической ха-
рактеристики, предложенный Е. А. Чудаковым.

Динамическим фактором D АТС называется отношение

D = (Pк-Pв)/Gg. (6.43)

Если в правую часть уравнения (6.43) подставить значения Pк и Pв
(6.4) и (6.21), то после преобразований получим формулу для вычисления
динамического фактора:

GgFvKruMDD12Ba
...
.
...
.
.
.
., (6.44)

который могут обеспечить двигатель и трансмиссия на ведущих колесах
АТС.

Если подставить значение Pк (6.37), то получим формулу для вычис-
ления динамического фактора:

)/(gjD....., (6.45)

который необходимо обеспечить для движения в заданных условиях.

Чтобы учесть ограничение реализуемых Pк силами сцепления веду-
щих колес с дорогой, необходимо использовать предельное значение силы
тяги по формуле (6.10). Автомобиль из-за ограниченной силы сцепления
P. колес с дорогой не может реализовать динамический фактор, больший

..в/.DPPG.... (6.46)

Длительное движение АТС в заданных дорожных условиях (. или .,
f) со скоростью v и ускорением j возможно, если выполняется условие

....DDD. (6.47)

При равномерном движении (f = 0) полноприводного ПА с малой ско-
ростью (Pв = 0) условие (6.48) с учетом формул (6.40) и (6.46) записывает-
ся в виде

....D. (6.48)

 


При равномерном движении (j = 0) двухосных и трехосных ПА по го-
ризонтальной дороге (. = 0) с малой скоростью (Pв = 0) условие (6.48) с у-
четом формул (6.36), (6.39) и (6.46) записывается в виде

 

(G34/G)....D. (6.49)

 

Динамической характеристикой автомобиля D(v) называют зависи-
мость динамического фактора D (6.45) от скорости движения на различных
передачах.

Для построения динамической характеристики необходимо:

1. На внешней характеристике двигателя Мe (см. рис. 5.9) выбрать не-
сколько значений nдi и соответствующих им Мei. По формуле (6.2) опреде-
лить Мдi.

2. По формуле (6.40) определить vi , которые соответствуют nдi на пер-
вой передаче.

3. По формуле (6.45) определить Di, соответствующие vi на первой пе-
редаче. Повторить расчеты с п. 2 для каждой последующей передачи.

По динамической характеристике D(v) определяются vmax , . max и vmin.

Для определения vmax на участке дороги с коэффициентом сопротив-
ления качению f и уклоном . необходимо по оси ординат динамической
характеристики D(v) отложить коэффициент . (см. формулу (6.38)), мас-
штаб D и . должен быть одинаков) и провести прямую, параллельную оси
абсцисс. Возможны несколько случаев.

1. Если линия . (прямая 1 на рис. 6.7, а) пересекает динамическую ха-
рактеристику в одной точке, то vmax= v1, так как при превышении этой ско-
рости не выполняется условие (6.48). В зависимости от . это пересечение
может быть на любой передаче.

2. Если линия . (прямая 2 на рис. 6.7, а или 3 на рис. 6.7, б) не пересе-
кает динамическую характеристику, то равномерное движение ПА при
полностью открытой дроссельной заслонке карбюраторного двигателя или
при максимальной подаче топлива дизельного двигателя невозможно, так
как D > D. и начинается разгон ПА. Чтобы обеспечить равномерное дви-
жение, водитель должен прикрыть дроссельную заслонку карбюраторного
двигателя или уменьшить подачу топлива дизельного двигателя. Макси-
мальная скорость ПА будет ограничена максимально допустимой угловой
скоростью коленчатого вала двигателя. Например, vmax= v2 при движении
на пятой передаче и vmax= v3 при движении на второй передаче.

 

 

 

 


 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Рис. 6.7.Динамическая характеристика пожарного автомобиля:

а – на шасси АТС с 5-ступенчатой коробкой перемены передач;

б – на шасси с 4-ступенчатой коробкой перемены передач; I -V – передачи

 

3. Если линия . (прямая на рис. 6.7) пересекает динамическую харак-
теристику в двух точках, то ПА может равномерно двигаться как со скоро-
стью v4, так и со скоростью v5.

4. Если линия . (прямая 5 на рис. 6.7, б) выше динамической характе-
ристики, то не выполняется условие (6.48), и равномерное движение ПА
при таком коэффициенте . невозможно.

Для определения .max необходимо по динамической характеристике
найти максимальное сопротивление дороги D.=Dmax, которое может пре-
одолеть ПА на первой передаче (рис. 6.7), и затем по формуле (6.46) вы-
числить .max при известном коэффициенте f и j=0. Приближенно можно
считать, используя формулы (6.16) и (6.38), что

tg.max = imax= Dmax - f. (6.50)

Скорость vmin определяется, как правило, только для низшей (первой)
передачи (см. рис. 6.7).

Для определения vmin ПА при движении по поверхности с твердым по-
крытием необходимо знать частичные характеристики двигателя и учиты-
вать использование части крутящего момента двигателя Mд на привод по-
жарного оборудования, например насоса.

 

 

Dmax

Dmax

5

3

4

1

 

 2

vmin

v1

v2

v

vmin

Динамический фактор D

v

v4

v3

v5

Динамический фактор D

а

б



6.1.10. Разгон пожарного автомобиля

Время равномерного движения ПА невелико по сравнению с общим
временем следования к месту вызова. При эксплуатации в городах ПА
движутся равномерно не более 10 – 15 % времени. Более 40 – 50 % време-
ни ПА движутся ускоренно.

Способность АТС изменять (увеличивать) скорость движения назы-
вают приемистостью. Одним из наиболее распространенных показателей,
характеризующих приемистость автомобиля, является время tv разгона ав-
томобиля с места до заданной скорости v.

Определяют tv обычно экспериментально на горизонтальной ровной
дороге с асфальтобетонным покрытием при коэффициенте . = 0,015
(f = 0,01, i %. 0,5). Аналитические методы определения tv основаны на по-
строении зависимости t(v) (рис. 6.8), т.е. на интегрировании дифференци-
ального уравнения (6.1):

 

.0e
.
..
.
.
vvdvPPGt (6.51)

 

При 0 < v < vmin движение ПА происходит при пробуксовке сцепле-
ния. Время разгона tp до vmin зависит в основном от умения водителя пра-
вильно выбрать положение педалей сцепления и топлива (см. п. 6.1.1). Так
как время разгона tp существенно зависит от квалификации водителя, ко-
торую трудно описать математически, то при аналитическом определении
tv время tp часто не учитывают.

Разгон ПА на участке АВ происходит на первой передаче при полно-
стью нажатой педали топлива. При максимальной скорости ПА на первой
передаче (точка В) водитель выключает сцепление, разобщая двигатель и
трансмиссию, и автомобиль начинает двигаться замедленно (участок ВС).
Включив вторую передачу, водитель вновь нажимает до отказа педаль по-
дачи топлива. Процесс повторяется при переходах на последующие пере-
дачи (участки CD, DE).

Время переключения передач t12, t23 (рис 6.8) зависит от квалификации
водителя, способа переключения передач, конструкции коробки передач и
типа двигателя. Среднее время переключения передач водителями высокой
квалификации приведено в табл. 6.3. У автомобиля с дизельным двигате-
лем время переключения передач больше, так как из-за больших (по срав-
нению с карбюраторным двигателем) инерционных масс его деталей час-
тота вращения коленчатого вала изменяется медленнее, чем у карбюратор-
ного двигателя.

 


 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Рис.6.8. Разгон пожарного автомобиля:

t12, t23 – соответственно время переключения передачи с первой на вторую и со второй
на третью; .v12 и .v23 – уменьшение скорости за время t12 и t23

 

За время переключения передач скорость ПА уменьшается на .v12 и
.v23 (см. рис. 6.8). Если время переключения передач невелико (0,5 – 1,0 с),
то можно считать, что при переключении передач движение происходит с
постоянной скоростью.

Таблица 6.3

Тип коробки передач

Время переключения передач, с

Карбюраторный
двигатель

Дизельный
двигатель

Ступенчатая без синхронизатора

1,3–1,5

3–4

Ступенчатая с синхронизатором

0,2–0,5

1,0–1,5

Полуавтоматическая

0,05–0,1

0,5–0,8



Ускорение ПА при разгоне на участках АВ, CD определяется по фор-
муле

gDj
.
..
., (6.52)

которая получена после преобразования формулы (6.46). Так как с увели-
чением номера передачи динамический фактор ПА уменьшается (см. рис.
6.7), то максимальные ускорения разгона достигаются на низких переда-

v

vmin

v12

v23

tp

t12

t23

tv



чах. Поэтому водители ПА для обеспечения быстрого разгона при обгоне в
городских условиях используют низкие передачи чаще, чем водители дру-
гих АТС.

 

6.2. Аварийная безопасность пожарного автомобиля

6.2.1. Тормозные свойства пожарного автомобиля

Тягово-скоростные и тормозные свойства АТС связаны между собой.
Чем больше vmax , . max и tv , тем лучше должны быть тормозные свойства
ПА. Повышенные требования к тормозным свойствам ПА вызваны также и
тем, что при следовании к месту вызова с высокой скоростью водители ПА
вынуждены в 3 – 5 раз чаще, чем водители других АТС, использовать тор-
можение для обеспечения безопасности движения.

Возможно несколько способов торможения ПА: без использования
тормозной системы (движение накатом при следовании ПА к месту вызова
используется редко); только тормозной системой; совместно тормозной
системой и двигателем; только двигателем (двигатель работает чаще всего
в режиме холостого хода с включенным зажиганием или при незначитель-
ном нажатии водителем на педаль подачи топлива и включении более низ-
кой передачи, чем перед началом торможения).

Тормозная система ПА служит для замедления его движения, вплоть
до полной остановки, и для удержания на месте при стоянке. Тормозное
управление ПА включает следующие системы (ГОСТ 22895–77):

рабочую тормозную систему (ножную) – используется при всех ре-
жимах торможения для уменьшения скорости и полной остановки ПА;

запасную тормозную систему – используется при отказе рабочей тор-
мозной системы и обеспечивает не менее 30 % эффективности работы по
тормозному пути;

стояночную тормозную систему – обеспечивает стоянку автомобиля
на уклонах (i % . 18);

вспомогательную тормозную систему (тормоз-замедлитель) – исполь-
зуется при длительном торможении на спусках для поддержания постоян-
ной скорости. Вспомогательной тормозной системой должны быть обору-
дованы ПА с общей массой более 12 т или ПА с общей массой более 10 т,
использующие прицепы. Если ПА с общей массой более 3,5 т эксплуати-
руется в горных условиях, то также используют вспомогательную тормоз-
ную систему.

Для оценки эффективности работы рабочей и вспомогательной тор-
мозных систем используют три показателя (ГОСТ 25478–82): тормозной
путь Sт, м; установившееся замедление jT , м/с2; время срабатывания тор-


мозов tT, с. Экспериментально установлено, что этими показателями мож-
но достаточно полно характеризовать процесс торможения АТС (рис. 6.9).

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Рис. 6.9. Торможение пожарного автомобиля:

1 – j(t) ; 2 – v(t)

Время t1 зависит от реакции водителя, от времени, за которое он при-
нимает решение о торможении и переносит ногу с педали управления по-
дачей топлива на педаль тормоза. Время t1 зависит от индивидуальных
особенностей и квалификации водителя, обычно t1 = 0,4 – 1,5 с. При расче-
тах принимают t1 = 0,8 с.

Время t2 зависит от конструкции и технического состояния привода
тормозов, от времени, за которое выбирается свободный ход педали тор-
моза, и управляющее усилие водителя передается к колесным тормозам. У
ПА с гидравлическим приводом тормозов t2 = 0,2 – 0,4 с, с пневматическим
приводом t2 = 0,6 – 0,8 с. Время t2 неисправного гидравлического привода
(при наличии воздуха в системе или неисправности клапанов в главном
тормозном цилиндре) увеличивается, тормоза срабатывают со второго
(t2 = 0,6 с) или третьего (t2 . 1,0 с) нажатия. Время t2 тормозов ПА с пнев-
матическим приводом может увеличиваться зимой после продолжительной
работы на пожаре из-за уменьшения сечения трубопровода замерзающим
конденсатом. У ПА с гидропневматическим приводом тормозов (напри-
мер, на шасси «Урал») t2 . 0,4 с. Время t2 всех приводов уменьшается при
более быстром нажатии на педаль тормоза.

Время t3 зависит от массы ПА, типа и состояния дорожного покрытия.
При экстренном торможении время t3 пропорционально массе ПА и коэф-

v

v0

v1

t1+t2

t3

t4

t0

1

2

 j

 jт



фициенту ., на дорогах с малым . масса ПА на время t3 практически не
влияет.

Время tт = t2 + t3 является одним из трех показателей эффективности
работы тормозной системы и определяется при диагностировании ПА на
тормозном стенде. Для ПА с 3,5 т < G < 12 т время tт . 1 с, для ПА с
G > 12 т tт < 1,2 с (ГОСТ 25478–82). Контролировать tт при ходовых ис-
пытаниях ПА сложно.

Время t4 представляет собой время торможения с максимальным ус-
корением (замедлением) jт За время t4 кинетическая энергия АТС расходу-
ется в основном на работу сил трения тормозов и частично на работу сил
сопротивления движению (Рf, Рв). Если при торможении колеса заблокиро-
ваны (не вращаются), то работа сил трения происходит только между ши-
ной и поверхностью дороги. Трение в тормозном механизме как поглоти-
тель энергии АТС при блокировке колес уже не действует. Если колеса
АТС заблокированы, то после преобразования уравнения (6.1) при . = 1,
Рк= 0, Рf = Р., Рi = Pв = 0 с учетом формулы (6.40) получим формулу

jт = . g (6.53)

для определения максимального замедления автомобиля при торможении
всеми колесами. Так как при увеличении буксования колес . уменьшается
(см. рис. 6.3), то для увеличения jт и, следовательно, уменьшения Sт дости-
гать полной блокировки колес при торможении нежелательно.

При торможении ПА сила инерции Pj (6.24) увеличивает нагрузку на
передние колеса и уменьшает на задние. Наибольшие значения коэффици-
ентов изменения нормальной реакции ПА находятся в следующих преде-
лах (6.35) и (6.36): .12 =1,2 – 2,0; .34 = 0,5 – 0,7. Поэтому для обеспечения
торможения с jт необходимо такое распределение тормозных усилий меж-
ду передними и задними колесами, при котором блокировка колес проис-
ходит одновременно. Так как современные тормозные системы ПА не
обеспечивают точного соответствия между нормальной реакцией Rn колес
и их тормозных усилий, то действительное значение jт меньше теоретиче-
ски возможного в Кэ = 1,4 – 1,6 раз.

Тормозной путь Sт при полной блокировке колес определяется как
площадь, ограниченная кривой 1 за время t3 + t4 (см. рис. 6.9), т. е.

 

0Т03013141211()22.
tSvdtvtvvttt
....
(6.54)

 

 

 

.=

.–

.+


После преобразования формулы (6.54) с учетом формулы (6.53) и
tт . 1 – 1.2 с формула для определения тормозного пути ПА примет вид:

 

Sт = (Кэ/2.)..20/vg , (6.55)

где v0 – скорость автомобиля перед торможением, м/с.

Для предварительной оценки эффективности работы рабочей и запас-
ной тормозных систем ПА проводят ходовые испытания. Испытания могут
проводиться визуально по Sт и синхронности начала торможения колес при
резком однократном нажатии на педаль (сцепление выключено), а также с
использованием переносных приборов-деселерометров (или деселерогра-
фов). Диагностирование по тормозному пути Sт должно проводиться на
ровном, сухом, горизонтальном участке дороги, свободном от движущего-
ся транспорта. В соответствии с ГОСТ 25478–82 тормозной путь определя-
ется при v0= 11,1 м/с (40 км/ч). Для ПА с G=3,5 т рабочая тормозная сис-
тема должна обеспечить Sт . 23 м, запасная – Sт . 36,9 м.

При отсутствии деселерометра (или деселерографа) ускорение jт вы-
числяется по формуле

jт = v02/Sт, (6.56)

где v0 в м/с; Sт в м.

Для ПА с G > 3,5 т рабочая тормозная система должна обеспечить
jт . 4,0 м/с2, запасная – jт . 2,1 м/с2.

Тормозной путь Sт и установившееся замедление jт должны обеспечи-
ваться тормозными системами ПА с G > 3,5 т при усилии на педали тормо-
за не более 0,7 кН (70 кгс).

Стояночная тормозная система должна обеспечивать стоянку ПА на
уклоне i < 18 % при усилии на рычаге тормоза не более 0,4 кН (40 кгс).

Вспомогательная тормозная система должна обеспечивать движение
ПА на спуске с i = 7 % протяженностью 7 км с постоянной скоростью не
более 30 км/ч.

 

 

6.2.2. Устойчивость и управляемость пожарного автомобиля

Тягово-скоростные свойства ПА определяют потенциальную, т.е. пре-
дельно возможную скорость следования ПА к месту вызова. Устойчивость
и управляемость ПА ограничивают vmax в зависимости от дорожных и
транспортных условий.

Устойчивость АТС – способность АТС сохранять заданное води-
телем движение. Показатели устойчивости ПА характеризуют только воз-
можности АТС без учета возможностей водителя по управлению автомо-
билем для реализации задаваемого движения.


Gg

a

б

R34

P.2

 H

v

j

Gg

R12

P.1

 

Pj

.

P.12

(Gg)n

.

Gg

Pj

P.24

R24

R13

R13

в

B

H

 j

Управляемость АТС – способность АТС реагировать на воздей-
ствие водителя на органы управления (руль, педаль муфты сцепления, пе-
даль тормоза, рычаг коробки передач). Показатели управляемости АТС ха-
рактеризуют поведение системы автомобиль – водитель.

Единых оценочных показателей устойчивости и управляемости АТС
нет. «Исключить» водителя удалось только при одном виде испытаний на
устойчивость – опрокидывание АТС на наклонной платформе. При всех
других видах испытаний АТС на устойчивость и управляемость фактиче-
ски оценивается поведение системы автомобиль – водитель. Поэтому сей-
час принято говорить об устойчивости управления АТС, которую класси-
фицируют:

По виду потери устойчивости управления (рис. 6.10, а, б,
в): продольная; поперечная.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Рис. 6.10. Потеря устойчивости управления автомобилем:

а – на уклоне (продольная); б – на уклоне (поперечная); в – на повороте (поперечная)

H

R34

(Gg).

P..

R24

B



По результату (проявлению) потери устойчивости
управления (рис. 6.10):

опрокидывание (проявление – разгрузка колес одной оси или сторо-
ны автомобиля);

занос – скольжение колес относительно опорной поверхности, не
выполняется условие (6.9);

отклонение от траектории движения (рис. 6.11, а) – траекторная ус-
тойчивость управления АТС;

отклонение от курса (направления) движения (рис. 6.11, б) – курсо-
вая устойчивость управления АТС

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Рис. 6.11. Потеря устойчивости управления автомобилем:

а – траекторией; б – курсом; ВК – ширина разметки полосы движения; .1 – поперечное
смещение; .2 – угловое смещение; 1 – центр полосы движения; 2 – разметка;
3 – автомобиль до потери устойчивости управления; 4 – автомобиль при потере
устойчивости управления

 

По режиму движения, при котором наступила потеря устойчи-
вости управления АТС: статическая, динамическая.

Устойчивость ПА против опрокидывания. Опрокидывание ПА мо-
жет произойти из-за действия поперечной составляющей силы веса (Gg).
при движении по косогору или из-за действия силы инерции Pj при движе-
нии на повороте. Опрокидывание ПА наступает при разгрузке колес одной
стороны автомобиля, т. е. при R13 = 0 (рис. 6.10, б, в). Поэтому для движе-
ния ПА по косогору и на повороте необходимо выполнение соответствен-
но двух условий:

 

......00,/20nMGgBGgH....; (6.57)

....00,/20jMGgBPH.... (6.58)

Так как

(Gg)n = Gg cos., (6.59)

(Gg) . = Gg sin., (6.60)

Pj= G (v2/R) (6.61)

2

4

_vT

1

3





2

3

2

4

1

б

а

_v


.1

_vк

.2

.



(R – радиус поворота ПА), то для движения ПА без опрокидывания необ-
ходимо выполнение условий:

tg. . B/2H; (6.62)

../2BHRg, (6.63)

 

которые получены соответственно из формул (6.57) и (6.58).

Отношение

К=В/2 Н (6.64)

 

называют коэффициентом устойчивости автомобиля против опрокиды-
вания. Для определения К автомобиль устанавливают на наклонную плат-
форму (см. рис. 6.10, б), замеряют угол ., при котором произошла разгруз-
ка колес одной стороны автомобиля, и затем по формуле (6.63) определяют
численное значение K.

Неравенства (6.58) и (6.59) составлены без учета деформации шин,
подвески и кузова АТС, поэтому значения К, вычисленные по эксперимен-
тальному значению ., на 10 – 15 % меньше, чем определенные по формуле
(6.64). При определении коэффициента К пожарных автоцистерн необхо-
димо учитывать также уменьшение К из-за смещения центра масс жидко-
сти относительно цистерны при частичном ее заполнении. Если масса
жидкости составляет не более 30 % от общей массы ПА, то уменьшение
коэффициента К не превышает 5 – 7 % и определить его экспериментально
сложно. Поэтому для оценки эффективности мероприятий по обеспечению
безопасности движения пожарных автоцистерн необходимо использовать
другие виды испытаний на устойчивость управления АТС. Такими видами
испытаний являются «поворот» и «переставка» (рис. 6.12).

При испытании «поворот» водитель ПА постепенно, от заезда к заез-
ду, увеличивает скорость движения по прямой 1–2 (рис.6.12, а). На участке
2–3 водитель должен, не снижая скорости, пройти дугу поворота радиусом
R = 30 – 60 м. При испытании фиксируется скорость, при которой на уча-
стке 2–3 происходит или отрыв колес одной стороны ПА от дороги, или
занос, или выход ПА из коридора безопасности (под коридором безопас-
ности понимается ширина разметки проезжей части дороги на повороте
30 – 60 м).

 

 

 

 

 

.v


 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Рис. 6.12. Определение предельной скорости пожарного автомобиля:

а – на повороте; б – при смене полосы движения (обгоне); 1–2 – прямолинейное
движение с – v-const; 2–3 – переходной участок; 3–4 – движение с постоянной
скоростью и углом поворота управляемых колес

 

При испытании «переставка» имитируется обгон или объезд ПА вне-
запного препятствия. Испытания проводятся аналогично испытанию «по-
ворот», но на участке с иной разметкой (рис. 6.12, б). Испытание при длине
«переставки» Lп=12 м имитирует обгон в городских условиях движения,
Lп=20 м при движении за городом.

Испытания «поворот» и «переставка» проводятся на специально обо-
рудованных площадках автомобильных полигонов водителями, прошед-
шими курс специальной подготовки.

Устойчивость ПА против заноса. Занос ПА может произойти из-за
действия поперечной составляющей силы веса (Gg). при движении по ко-
согору или из-за действия силы инерции Рj при движении на повороте.

Занос колеса ПА наступает при невыполнении неравенства (6.63). Ес-
ли Рк=Хn=0, то, чтобы избежать бокового скольжения колес по косогору и
при повороте, необходимо выполнение соответственно двух условий:

(Gg) . . . (Gg)n; (6.65)

Рj . . G. (6.66)

 

После преобразований формул (6.65) и (6.66) с учетом формул (6.59),
(6.60) и (6.61) условия движения без заноса записываются в виде

 

3

4

3

2

2

4

1

_v

_v

_v

_v


а

б



g...; (6.67)

..Rg. (6.68)

 

Сравнение формул (6.62) и (6.67) и формул (6.63) и (6.68) позволяет
заключить, что в большинстве случаев занос ПА будет предшествовать его
опрокидыванию (. < K). Следовательно, опрокидывание ПА в реальных
условиях может произойти при углах косогора и скоростях меньших, чем
определенных экспериментально на стенде опрокидывания и при испыта-
ниях «поворот» и «переставка». Поэтому угол косогора, который разреша-
ется преодолевать ПА, уменьшается вдвое, т. е. [.] < 0,5..

При наличии продольной силы Xn (см. рис. 6.2) вероятность бокового
скольжения колеса увеличивается, так как часть силы сцепления Р.n ис-
пользована силой тяги Рк или торможения Рт колеса. Поэтому при движе-
нии в режиме, предшествующем буксованию ведущих колес или блоки-
ровке колес при торможении, достаточно незначительной боковой силы
для потери поперечной устойчивости ПА. Так как у большинства ПА ве-
дущими являются колеса задней оси, то для устранения заноса заднего
моста ПА при повороте или торможении необходимо уменьшить касатель-
ную реакцию Хп на ведущих колесах, отпустив педаль подачи топлива или
прекратив торможение, и повернуть колеса в сторону начавшегося заноса.
Вся сила сцепления Р.n будет реализовываться для предотвращения боко-
вого скольжения Yn – занос прекратится. Сразу же после прекращения за-
носа управляемые колеса следует повернуть в нейтральное положение.

Потеря устойчивости управления в результате отклонения от траекто-
рии движения (см. рис. 6.11, а) наблюдается, как правило, при движении
ПА со скоростью, близкой к vmax. Предельной скоростью [vт] по траектор-
ной устойчивости управления считается скорость, после превышения ко-
торой водитель не может на прямой дороге обеспечить движение ПА в ко-
ридоре безопасности (внутри разметки на дороге полосы движения). На
дорогах с ровным асфальтобетонным покрытием конструкция всех ис-
правных ПА обеспечивает vmах < [vт]. Появление [vт] < vmax возможно толь-
ко у технически неисправных ПА или у пожарных автоцистерн с частич-
ным заполнением цистерны. Основные причины уменьшения [vт]: непра-
вильная установка управляемых колес ПА, дисбаланс (неуравновешен-
ность) управляемых колес, незначительный разворот одной оси ПА из-за
«проседания» рессор с одной стороны автомобиля, различие между давле-
ниями шин колес одной оси (уменьшение давления в шине меньше номи-
нального).

Потеря устойчивости управления в результате отклонения от курса
(направления) движения (рис. 6.12, б) наблюдается при движении со ско-

.v


ростью, близкой к vmax, и при торможении. Предельной скоростью [vк] по
курсовой устойчивости управления считается скорость, после превышения
которой водитель не может обеспечить движение ПА в коридоре безопас-
ности. С увеличением длины ПА требования к курсовой устойчивости
управления ужесточаются, так как выход части автомобиля за пределы ко-
ридора безопасности появляется при меньших углах отклонения от курса.
Причины ухудшения курсовой устойчивости управления при движении по
прямой ровной дороге те же, что и для [vт]. Основное внимание при обес-
печении курсовой устойчивости управления необходимо уделять исправ-
ности тормозной системы.

При скорости [vк] на торможение ПА оказывает влияние соотношение
между тормозными усилиями колес и последовательностью срабатывания
тормозов. Тормозные усилия колес одной оси ПА должны быть равны, их
срабатывание должно быть одновременным. Раннее включение тормозов
передней оси ПА позволяет уменьшить Sт из-за лучшего использования
максимальной силы сцепления при увеличении нагрузки на передние колеса
при торможении, но уменьшает [vк], т. е. увеличивает вероятность заноса
задней оси, особенно на дорогах с малым коэффициентом сцепления ..

Обеспечение [vт] > vmax и [vк] > vmax при эксплуатации ПА зависит от
систематического контроля за техническим состоянием шин, ходовой час-
ти и рулевого управления.

 

6.3. Проходимость и маневренность пожарного автомобиля

 

Проходимость – способность ПА двигаться по заснеженным, мок-
рым и плохим (разбитым, размокшим) дорогам, бездорожью и преодоле-
вать естественные (подъемы, спуски, косогоры) или искусственные пре-
пятствия без вспомогательных средств.

Маневренность – способность ПА поворачиваться (маневриро-
вать) на минимальной площади.

Единого показателя, характеризующего проходимость и маневрен-
ность ПА, не существует. Проходимость и маневренность ПА зависит от
его геометрических размеров и опорно-тяговых свойств, а также от конст-
рукции трансмиссии (дифференциала, коро
Форма входа
Поиск
Друзья сайта
  • Официальный блог
  • Сообщество uCoz
  • FAQ по системе
  • Инструкции для uCoz
  • Статистика

    Онлайн всего: 1
    Гостей: 1
    Пользователей: 0