Безопасность перевозок грузов на транспортном средстве ГАЗ 3309

Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего профессионального образования

«СИБИРСКИЙ ФЕДЕРАЛЬНЫЙ УНИВЕРСИТЕТ»

ПОЛИТЕХНИЧЕСКИЙ ИНСТИТУТ

КУРСОВОЙ ПРОЕКТ

БЕЗОПАСНОСТЬ ТРАНСПОРТНЫХ СРЕДСТВ

Студент А.П. Букатов

Преподаватель В. А. Ковалев

Красноярск 2014

Содержание

Введение

.        Характеристика базового транспортного средства

.1      Характеристика ГАЗ 3309 (дизель)

.2      Конструкция ТС

.        Характеристика груза

.1 Универсальные контейнеры

.        Определение центров масс ТС, груза и нормальных реакций дороги

.        Определение аэродинамических параметров ТС

.        Расчет тяговой и динамической характеристик

Список литературы

Введение

В большинстве развитых стран соответствующими организациями и учреждениями проводится анализ ДТП и определяется причина или причины, которые их вызвали. Естественно, что в разных странах и в разных регионах одной и той же страны дорожные, климатические и иные условия функционирования системы ВАДС существенно различаются, но имеются определенные общие закономерности. Наименее надежным элементом системы ВАДС является человек. По некоторым данным, из-за ошибок человека - водителя и пешехода - происходит более 80% ДТП. Ниже рассмотрены элементы системы ВАДС и их особенности. Водитель. Между человеком-пешеходом и человеком-водителем, как основными участниками дорожного движения, имеется существенное различие, обусловленное генетически: пешеход при ходьбе выполняет естественные движения и перемещается с естественной для него скоростью, водитель же совершает своеобразные рабочие движения с относительно небольшой нагрузкой, а скорость его перемещения в десятки раз больше естественной. Водитель в транспортном потоке вынужден действовать в навязанном ему темпе, последствия его решений в большинстве случаев необратимы, а ошибки имеют тяжелые последствия. В инженерной психологии существует понятие надежности человека-оператора, применительно к водителю - это способность безошибочно управлять автомобилем. Восприятие появляющихся перед водителем объектов начинается с их беглого осмотра, что дает примерно 15...20% информации, затем он сосредотачивается на каждом из них с детальным распознаванием, и это дает еще 70...80% информации. На основании полученной информации водитель создает в своем сознании динамическую информационную модель окружающего пространства, оценивает ее, прогнозирует развитие и производит действия, которые представляются ему адекватными развитию динамической модели. Деятельность водителя как оператора жестко лимитирована по времени. Он должен замечать информацию об окружающей обстановке, выделять из общего потока информации нужную и важную, опираясь на оперативную память запоминать текущие события, связывать их в единую цепочку и подготавливать их связь с предполагаемыми событиями, которые он может предвидеть. Способность к оценке и прогнозированию развития дорожной ситуации определяется многими характеристиками человека-водителя, некоторые из них рассмотрены ниже. Способности конкретного человека к управлению автомобилем, т. е. к его деятельности в качестве водителя - профессионала или любителя - различны. Каждый человек при получении документа на право управления автомобилем проходит медицинскую комиссию, которая оценивает его с точки зрения остроты зрения и слуха, возможностей опорно-двигательного аппарата и т. п. Надежность каждого человека-водителя как элемента системы ВАДС неодинакова, в большинстве случаев, к счастью, ему не приходится оценивать ее непосредственно. Общеизвестно, что определенный процент людей лишен музыкального слуха, и, напротив, некоторые люди обладают выдающимися музыкальными способностями. Таким же образом, некоторые люди весьма способны к достижению высоких Результатов в каком-либо виде спорта, например, в футболе, но слабы как партнеры при игре в шахматы. Подобно этому, из массы людей, пригодных к управлению автомобилем с точки зрения медицинской комиссии, каждый из них имеет большие или меньшие природные способности к этому занятию. Были проведены специальные исследования, позволяющие определить до 60 психофизиологических показателей (объем внимания, способность к его распределению и переключению, скорость и качество реакций, пропускную способность канала зрительной информации, способность к прогнозированию ситуации, склонность к риску, эмоциональную устойчивость и т. д.). Эти исследования показали, что 95...98% людей в основном пригодны к управлению автомобилем, 2...5% полностью непригодны, а несколько процентов обследованных людей наделены высокими способностями. Таким образом, основная масса водителей не имеет стопроцентной надежности как элемент системы ВАДС в силу своих природных особенностей. Профессиональная подготовка водителя может быть весьма различной. Обычная школа или курсы по подготовке водителей категории «В» формируют у обучаемого определенные навыки, но уровень их невысок. От человека, успешно окончившего такие курсы, бесполезно требовать, например, удачного маневрирования задним ходом с двухосным прицепом. Повышение водительского мастерства может быть достигнуто обучением на специальных курсах и тренировками. Человек может обучиться вождению автомобиля в экстремальных условиях (гололед, тяжелое бездорожье) и специальным приемам управления (прохождение поворотов на высокой скорости с пробуксовкой и заносом четырех колес, преодоление отдельных препятствий в прыжке, переключение передач без сброса подачи топлива, развороты с использованием стояночного тормоза и т. п.). Такая подготовка производится на специальных курсах или в спортивных секциях. Опыт, который приходит с течением времени при регулярном управлении автомобилем, является очень существенным, а иногда решающим, фактором, характеризующим надежность водителя как элемента системы ВАДС. Чем опытнее и наблюдательнее водитель, тем более полной оказывается создаваемая им динамическая модель дорожно-транспортной ситуации и прогнозирование ее развития. Опытный водитель больше застрахован от неожиданностей и может в большей степени влиять на ситуацию. Кроме того, он реже попадает в опасные условия, предвидя возможность их возникновения. При резком изменении дорожной обстановки у опытного водителя не развивается эмоциональный стресс, он сохраняет способность оценивать, думать, решать и действовать, опираясь на сохраненные в памяти аналогичные ситуации. Результаты обследования большого числа водителей такси показали, что устойчивые навыки безопасного вождения формируются у них в среднем через 6.. .7 лет работы.

1.      Характеристика базового транспортного средства

.1      Характеристика ГАЗ 3309 (дизель)

ГАЗ 3309 - грузовая модель, выпускаемая Горьковским заводом, используется для транспортировки грузов средней тяжести по любым дорогам, включая грунтовые и просёлочные. Газ 3309 начал свое существование в 1994 году и относится к 4-му поколению среднетоннажных грузовиков ГАЗ. Первые модели данной марки имели двигатель с четырьмя цилиндрами, работающем на дизеле, оснащенным турбонаддувом, с мощностью в 116 л.с. Рабочий объем цилиндров составляет 4.15 литра. Через некоторое время ГАЗ 3309 стал выпускаться с еще одним дизельным двигателем, оснащенным турбонаддувом, с шестью цилиндрами и мощностью в 150 л.с. Но уже в 1997 году выпуск 3309 прекратился. Связано это было с тем, что такой автомобиль считался экономически невыгодным. В 2001 году, ГАЗ стал приобретать двигатели у Минского моторного завода. С этого времени и началось новое возрождение ГАЗ 3309, на который стали устанавливать мотор ММЗ Д-245.7. А уже с 2006 года на ГАЗ 3309 устанавливаются дизельные двигатели отвечающие стандартам евро-2. В 2008 дизельные двигатели для ГАЗ 3309 подогнали под параметры евро 3. При желании, на ГАЗ 3309 2008 года выпуска можно установить предпусковой подогреватель. Для сравнения приведены технические характеристики двигателей ГАЗ, выпускаемых в 1994 году и в 2008 году.

На ГАЗ 3309 1994 года выпуска, устанавливается дизельный двигатель 5441, количество цилиндров 4. Цилиндры расположены в ряд. Двигатель работает в 4 такта, имеет воздушное охлаждение и оснащен турбонаддувом. Рабочий объем составляет 4.15 литров, степень сжатия -16. Максимальная мощность, развиваемая этим двигателем составляет 116 л.с. Максимальный крутящий момент достигается при 1800 об/мин. ГАЗ 3309 2008 года выпуска оснащен дизельным двигателем ММЗ Д-245.7Е3, который имеет рядную структуру и включает в себя 4 цилиндра. Он так же является 4-х тактным, охлаждение используется жидкостное. К турбонадуву идет дополнение в виде охладителя надувочного воздуха. Осуществляется непосредственный впрыск топлива. Отвечает всем экологическим требованиям по нормам евро 3. Рабочий объем цилиндров составляет 4.75 литров. Степень сжатия имеет показатель 15.1. Двигатель развивает максимальную мощность в 122 л.с. и достигает максимального крутящего момента при 1500 об/мин. Масса двигателя составляет 430 кг. ГАЗ 3309 является среднетоннажным бортовым автомобилем, с кабиной, рассчитанной на 2 человека, максимальная масса перевозимого груза составляет 4.5 тонны. По вашему желанию, в комплект к этой модели могут дать тент. ГАЗ 3309 это заднеприводный грузовой автомобиль, который оснащен механической коробкой передач с 5-ю ступенями.

Рис. № 1 - Общий вид автомобиля ГАЗ 3309

Рис. № 2 - Схема автомобиля (ГАЗ 3309) с технологическими размерами

1.2 Конструкция ТС

Двигатель: Модель 542

Тип - Дизельный, четырехтактный

Число цилиндров - 6

Порядок работы цилиндров - 1-5-3-6-2-4

Направление вращения коленчатого вала - Правое

Диаметр цилиндра и ход поршня, мм - 105х120

Рабочий объем, л - 6.23

Степень сжатия - 18

Номинальная мощность двигателя при 2800 об/мин. кВт (л. с.) - 92 (125) Максимальный крутящий момент при 1600-1800 об/мин., Н

м (кгс м) - 37 (37)

Максимальная частота вращения на холостом ходу, не более, об/мин. - 3040 Минимальная частота вращения холостого хода, об/мин. - 575-625

Система вентиляции - Закрытая

Топливный насос высокого давления (ТНВД) - Рядный, с механическим двухрежимным центробежным регулятором

Топливный насос низкого давления - Поршневого типа

Топливоподкачивающий насос - Плунжерного типа для ручной подкачки топлива

Форсунки закрытого типа, давление начала подъема иглы 17,16 МПа (175 кгс/см. кв.)

Кузов: Грузовые автомобили семейства ГАЗ-3309 позволяют с минимальными затратами доставлять грузы и оборудование по дорогам любых категорий, в том числе - в сельской местности. Надежность машины обусловлена высокопрочной рамной конструкцией, устойчивой при интенсивной эксплуатации в тяжелых дорожных условиях. Кузов с тремя откидными бортами позволяет быстро осуществлять погрузку и выгрузку. Кабина оборудована системами отопления и вентиляции, обеспечивающими комфорт водителю и пассажиру в различных климатических зонах.

Шасси: включает в себя трансмиссию, несущую часть и механизмы управления.

Трансмиссия: Сцепление - Однодисковое, сухого трения, постоянно замкнутое, с диафрагменной пружиной. Привод сцепления - гидравлический

Коробка передач - Механическая, пятиступенчатая, трехходовая, с синхронизаторами на 2, 3, 4 и 5 передачах

Передаточные числа - I - 6,286; II - 3,391; III - 2,133; IV - 1,351; V - 1,0; з. х. - 5,429

Карданная передача - Два вала открытого типа с промежуточной опорой, три карданных шарнира на игольчатых подшипниках

Главная передача моста - Коническая, гипоидного типа. Передаточное число 5,5 Дифференциал - Шестеренчатый

Сцепление: Сцепление ГАЗ-3309 однодисковое, сухое с демпферным устройством на ведомом диске. Установлено в литом алюминиевом картере . Кожух диска (корзины) сцепления ГАЗ-3309 прикреплен к маховику коленчатого вала шестью центрирующими (специальными) болтами. Внутри кожуха помещается нажимной диск (корзина). Вращение корзине сцепления ГАЗ-3309 передается от маховика через три выступа, имеющихся в диске и входящих в окна кожуха. Крутящий момент от двигателя к коробке передач ГАЗ-3309 передается через ведомый диск, зажимаемый между торцами маховика 1 и нажимного диска усилием двенадцати пружин.

Коробка передач: Коробка передач ГАЗ-3309 трехходовая, четырехступенчатая. Механизм коробки передач ГАЗ-3309 смонтирован в литом чугунном картере, который крепится к картеру сцепления при помощи четырех шпилек, ввернутых в картер сцепления. Центрирование коробки относительно сцепления обеспечивается фланцем крышки первичного вала.

Карданная передача: Карданная передача ГАЗ-3309 состоит из двух карданных валов открытого типа: промежуточного карданного вала ГАЗ-3309 с опорой и заднего карданного вала. В связи с тем, что расстояние между коробкой передач и главной передачей не остается постоянным при движении автомобиля, карданные валы ГАЗ-3309 имеют подвижное шлицевое соединение.

Главная передача: Коническая, гипоидного типа. Передаточное число 5,5 Дифференциал: Шестеренчатый

Полуоси: Вращающий момент от полуосевых шестерен дифференциала к ведущим колесам передается валами, называемыми полуосями. Помимо вращающего момента, полуоси могут быть нагружены изгибающими моментами от сил, действующих на ведущее колесо. Такими силами являются реакция дороги F от вертикальной нагрузки, приходящейся на колесо 1 (рис. а), сила тяги Р (или тормозная сила при торможении), боковая сила Т, возникающая при повороте и заносе. В зависимости от способа установки полуоси могут быть полностью или частично разгружены от изгибающих моментов, возникающих под действием перечисленных сил на расстояниях с и г соответственно. Полностью разгруженная полуось 4 (рис. б) внутренним концом установлена на шлицах в полуосевой шестерне дифференциала, корпус которого опирается на подшипники, а наружным при помощи фланца соединена со ступицей колеса. Ступица 5 с колесом установлена на двух подшипниках 2 на балке моста 3. При такой установке полуось передает только вращающий момент, а все изгибающие моменты воспринимаются через подшипники балкой моста, что облегчает условия работы полуоси. Полностью разгруженные полуоси применяются на транспортных колесных машинах средней и большой грузоподъемности.

 <#"801317.files/image004.jpg">

Вместимость, м³  10,40  Размеры наружные, мм  Длина Ширина Высота  2650 2100 2400  Размеры внутренние, мм  Длина Ширина Высота  2515 1950 2128  Размеры дверного проема, мм  Ширина Высота  1950 2134 

Рис. № 2.1 Среднетонажный контейнер

2.2 Перевозка грузов пакетами и на поддонах

Под пакетом понимается укрупненное грузовое место, сформированное из отдельных мест в таре (ящики, мешки, бочки и др.), скрепленных между собой с помощью пакетирующих средств на поддонах или без них.

Такая технология обеспечивает в процессе транспортировки и хранения возможность механизированной переработки, целостность пакета и максимальное использование грузоподъемности автомобиля.

Пакетами на поддонах перевозятся тарные и штучные грузы. На плоских поддонах перевозятся мелкоштучные грузы (кирпич), грузы в стандартной таре и упаковке, ящиках, коробках, мешках и т.д. На стоечных поддонах - мелкоштучные, хрупкие грузы с неровными опорными поверхностями в недостаточно прочной таре. В ящичных поддонах - грузы без упаковки, мелкие изделия, машиностроительные и прочие промышленные товары. Для погрузки и выгрузки пакетированных грузов и контейнеров, доставляемых автомобильным транспортом, широко применяются различные типы кранов (преимущественно автомобильные), автопогрузчики, автомобили-самопогрузчики, а на некоторых объектах и автоконтейнеровозы, электропогрузчики и другие средства механизации. Технологическая схема погрузки и разгрузки груза и тип ПРМ представлены на рисунке 3. В целях механизации погрузочно-разгрузочных работ формируют укрупненные грузовые места - транспортные пакеты, которые устанавливаются и закрепляются на поддонах (площадках), удобных для работы погрузчика и другой техники. В этих же целях широко применяют трейлеры, контейнеры, флеты (контейнеры без крыши, боковое ограждение которых надежно удерживает груз) и т.п.

В зависимости от группы груза выбирают целесообразный метод укрупнения и технологию его перевозки и перегрузки. Технология перевозки укрупненных грузовых единиц (УГЕ) основана на стандартизации габаритов УГЕ на основе единого модуля. В качестве исходного элемента стандартизации приняты универсальные поддоны, получившие широкое распространение на всех видах транспорта.

Основные параметры поддона должны быть следующими:

масса брутто, кг 1000

собственная масса, кг, не более 40

материалоемкость, м³ 0,046

Рис. № 2.2 - Технологические размеры поддонов

Рис. № 2.3 «Технологическая схема погрузки-разгрузки ящиков»

3.      Определение центров масс транспортного средства, груза и нормальных реакций дороги

Центр масс ТС рассчитывается для анализа устойчивости и проходимости (рисунке 3.1). Нормальные реакции дороги - для расчета сцепного веса на ведущие колеса в тяговом и тормозном режимах движения.

Значения абсцисс центров масс ТС и груза (рисунок 3.1) определяются по формулам

Рисунок 3.1 - Расчетная схема ТС

Х_О = ,

Отсюда

где Х_О - абсцисса центра масс ТС (ЦМО) в снаряженном состоянии, м;

G_О - вес ТС в снаряженном состоянии, G_О=3,35т ;

G_О2 - часть веса ТС в снаряженном состоянии, приходящаяся на заднюю тележку, G_О2= 1,8 т; L - база ТС, L=3,77 м.

Х_А = ,

Отсюда

где Х_А - абсцисса центра масс (ЦМА) груженого автомобиля, м;

Х_Г - абсцисса центра масс груза (ЦМГ), Х_Г= 2,3м;

G_Г - вес груза в кузове автомобиля, G_Г= 3,2 т.

Ордината центра тяжести ТС в снаряженном состоянии

Марка автошины: БЕЛ-8 Высота профиля: 80 %, 184 мм.

Посадочный диаметр: 200 дюймов

h_О @ 1,5· r_к,

h₀ = 1,5 · 0,41 = 0,61

где h_О - ордината центра масс ТС в снаряженном состоянии, h_О=0,61 м;

r_к - радиус качения колеса, r_к=0.41 м.

_k = 0,5 · 20 · 25,4 + 230 · 0,8 · 0,85 = 0,41

Где d-посадочный диаметр шины, d=200 дюймов;

N- отношение высоты профиля шины(Н) к ширине профиля (В), N=0,8;

В-ширина профиля шины, В=230мм;

Н - высота профиля, Н = 184 мм;

λ- коэффициент деформации шин, λ=0,8-0,9.

Нормальные реакции дороги на заднюю ось

R₂ = ,

Отсюда

где:

G_А - вес груженого автомобиля, G_А=6,55 т.

Х_А - абсцисса центра масс (ЦМА) груженого автомобиля, Х_А=2,2 м;

Нормальные реакции дороги на переднюю ось

R₁ = G_А - R₂.

Отсюда

Таблица № 2 - Результаты расчетов

.        Определение аэродинамических параметров ТС

Аэродинамические параметры ТС характеризуются величиной равнодействующей элементарных сил, распределенных по всей поверхности автомобиля. Равнодействующая называется силой сопротивления воздуха. Точку приложения этой силы называют метацентром автомобиля

Р_В = К_ВFV²,

где Р_В - сила сопротивления воздуха, Н; К_В - коэффициент обтекаемости, для грузовых автомобилей К_В =0,6 - 0,7 Нс²/м⁴; F - лобовая площадь ТС, для грузовых автомобилей F = 3 - 5 м²; V - скорость автомобиля, м/с. С учетом выражения строится зависимость Р_В = ¦(V).

Материалы раздела представляются описательной теоретической частью и зависимостью Р_В = ¦(V).

Р_в = 0,6 · 3 · 13,89² = 347,27 (Н)

V(м/c)

Рис. № 4 - График зависимости силы сопротивления воздуха от скорости.

Из рисунка 4 видно что при увеличении скорости движение возрастает сила сопротивления движению соответственно затрачивается большая часть мощности автомобиля, из этого следует что надо выбрать наиболее оптимальную скорость движения которая позволит эффективное маневрирование, безопасность движение и меньшее время доставки.

.        Расчет тяговой и динамической характеристик

При ускоренном движении часть энергии затрачивается на разгон вращающихся деталей автомобиля. Эта часть энергии учитывается коэффициентом d учета вращающихся масс ТС

d = 1 + ,

где J_Д - момент инерции маховика и связанных с ним деталей двигателя и сцепления, кгм²; J_К - момент инерции колеса, кгм²; i_ТР - передаточное число трансмиссии; h_ТР - кпд трансмиссии; m_а - масса груженого автомобиля, кг.

С учетом выражения строится зависимость d = ¦(номер передачи).

Список литературы

1.Литвинов А.С., Фаробин Я.Е. Автомобиль: Теория эксплуатационных свойств. - М.: Машиностроение, 1986. - 240 с.

.Афанасьев Л.Л., Дьяков А.Б., Илларионов В.А.Конструктивная безопасность автомобиля. - М.: Машиностроение, 1983. - 212 с.

.Боровский Б.Е. Безопасность движения автотранспортных средств. - Л.: Лениздат, 1984. - 305 с.

.Вахламов В.К. Техника автомобильного транспорта. М.: «Академия», 2004. - 528 с.

.Характеристики автомобильных двигателей: Справочно-методическое пособие по курсовому проектированию для студентов специальности 2401 - «Организация перевозок и управление на транспорте» и 1505 - «Автомобили и автомобильное хозяйства» / сост. В. Г. Анопченко, С. А. Воякин; КрПИ. Красноярск, 1993.-71 с.

.СТО 4.2- 07 - 2010. Стандарт организации. Система менеджмента качества. Общие требования к построению, изложению и оформлению документов учебной и научной деятельности. - Красноярск. СФУ, 2008 - 47 с.

. Краткий автомобильный справочник. Том 2. Грузовые автомобили. - М.: Компания «Автополис - плюс», ИПЦ «Финпол», 2005. - 560 с.

. Тарасик В.П. Теория движения автомобиля: Учебник для вузов. - СПб.: БХВ-Петербург, 2006. - 478 с.