ГАЗ 2310 «бортовой Соболь» для внедорожных экспедиций

 

 

На бортовой Соболь установлено дополнительное оборудование, в т.ч. передний мост от полноприводной модификации. Доработана тормозная система

Демонтированы штатные бамперы. На штатные места, с помощью стандартных крепежных элементов, установлены сертифицированные металлические передний (с защитой радиатора и фар) и задний бамперы марки «РИФ».

На переднем и заднем бамперах установлены электромеханические лебедки. Из моторного отсека выведен внешний воздухозаборник. Установлены проставки высотой 60 мм, гарантированной прочности.

На автомобиле демонтирована штатная передняя ось в сборе с элементами подвески и тормозными механизмами. Взамен установлен передний мост от а/м ГАЗ-22177 в сборе с полуосями, дифференциалом, рессорами, амортизаторами и тормозными механизмами.

Штатная коробка передач демонтирована, взамен установлена КП марки Dymos от а/м УАЗ-Патриот. Установлена раздаточная КП от а/м JEEP. Установлен карданный вал привода переднего моста.

Взамен штатных задних барабанных тормозных механизмов, установлены задние тормозные механизмы от автомобиля ГАЗ-3302 в сборе.

Установлены шины и диски размерностью 315/75R16. Произведена калибровка спидометра на соответствие условиям Правил ЕЭК ООН.

В связи с установкой проставок и шин большого диаметра проведен расчет поперечной статической устойчивости и эффективности тормозной системы в соответствии с методиками, разработанными ИЛ «УСЛУГИ-АВТО».

 

 

Проверка соответствия характеристик ГАЗ 2310 нормативам Технического Регламента Таможенного Союза «О безопасности колесных транспортных средств» по поперечной статической устойчивости.

Согласно раздела II ТР ТС 018/2011:

«техническая экспертиза конструкции транспортного средства» - анализ конструкции транспортного средства и технической документации на него без проведения испытаний;

Безопасность транспортного средства с установленным дополнительным оборудованием подтверждается расчетным методом.

Технический Регламент Таможенного Союза (ТР ТС 018/2011) предъявляет требования к поперечной статической устойчивости транспортного средства при испытаниях при опрокидывании для транспортных средств категорий M, N, O (применительно к категории М1 – только для транспортных средств категории G только в отношении подпункта 4.2.1, Приложение №3).

ТР ТС 018/2011 определяет, что под углом поперечной статической устойчивости αсу понимается угол наклона опорной поверхности α опрокидывающей платформы относительно горизонтальной плоскости, при котором произошел отрыв всех колес одной стороны одиночного транспортного средства максимальной массы от опорной поверхности платформы. Величина угла αсу, полученная в результате технического расчета, должна быть не менее нормативного значения αн, зависящего от коэффициента qs поперечной устойчивости транспортного средства и определяемого по следующим формулам:

αн=(15+25qs), градус, при qs>1,0                        (1)

αн=(-2,4+42,4qs), градус, при 0,55 ≤ qs ≤ 1,0      (2)

Коэффициент поперечной устойчивости qs  определяют по формуле (Приложение №3, п.4.2.2. Регламента):

  (3)

где (см. рис.1):

b – колея, приведенная к поперечному сечению автомобиля в плоскости, проходящей через его центр масс (см. рис.2);

h – высота центра масс над опорной поверхностью, мм.

По справочным данным угол поперечной статической устойчивости αсу автомобиля ГАЗ 2310 равен 43° (данный результат является справочным и используется в методике перерасчета угла поперечной статической устойчивости).

На основании формул (1), (2) и (3) находим, что высота центра масс (h) автомобиля ГАЗ 2310 максимальной массы равна 759 мм.

При установке на ТС дополнительного оборудования высота его центра масс увеличивается (см. рис. 3), следовательно, уменьшается угол поперечной статической устойчивости.

Перечень установленного дополнительного оборудования:

*в расчетах учитывается масса демонтируемого компонента.

Проставки (60 мм) увеличивают высоту на 60 мм

На основании уравнения статического равновесия проводится перерасчет высоты центра масс автомобиля с установленным дополнительным оборудованием.

Где rc – радиус-вектор центра масс, rk – радиус-вектор k-ой точки системы, mk – масса k-ой точки, M – масса всей системы.

hцт=(h2*m2+rст2*mk2+ hпбам*mпбам + hвнешн*mвнешн + hлеб*mлеб+ hмост*mмост)/( m2+ mk2+ mпбам + mвнешн + mлеб+ mмост)= 878 мм, где:

h2 – высота центра тяжести ТС без колес и дополнительного оборудования; rcт2 – высота центра тяжести внедорожных колес; hпбам - высота установки переднего бампера; hвнешн – высота установки внешнего воздухозаборника; hлеб – высота установки лебедок; hмост – высота центра масс переднего моста; m2 – масса ТС без колес и дополнительного оборудования; mk2 – масса внедорожных колес; mпбам – масса переднего бампера; mвнешн – масса внешнего воздухозаборника; mлеб – масса лебедок; mмост ­– масса переднего моста.

Высота центра масс ТС с установленным дополнительным оборудованием равна 878 мм.

Проведя перерасчет вышеприведенных формул для нового значения высоты центра масс, находим, что угол поперечной статической устойчивости ТС с дополнительным оборудованием равен 40°29', что превышает минимальный порог нормативного значения в 35° (см. рис. 4).

Рис.4. Зависимость угла aн опрокидывания АТС от коэффициента поперечной устойчивости qs АТС различных категорий и типов.

Г - диапазон значений qs для бортовых автомобилей категорий N1, N2, фургонов категории N1, автомобилей повышенной проходимости категории М1.

Вывод: транспортное средство с установленным дополнительным оборудованием соответствует требованиям пункта 4 Приложения №3 ТР ТС 018/2011.

 

Проверка соответствия характеристик тормозной системы ГАЗ-2310 нормативам Правил № 13 ЕЭК ООН по эффективности торможения и устойчивости/управляемости затормаживаемого транспортного средства

 

1. Исходные параметры автомобиля

1.1. Общие данные автотранспортного средства

N1 - категория АТС;

mС = 2040 кг - масса ТС без нагрузки (с водителем);

mА = 2800 кг - разрешенная максимальная масса ТС;

L = 2,76 м - колесная база автотранспортного средства (АТС);

L  L  - расстояние по горизонтали между передней осью и центром тяжести автомобиля с минимальным и максимальным уровнями загрузки;

Н  Н  - высота расположения центра тяжести АТС в снаряженном состоянии и с полной нагрузкой;

RK » 0,404 м - радиус качения шин автомобиля.

1.2. Привод тормозной системы, обеспечивающий штатный и аварийный режимы ее функционирования

Тип - гидростатический, с двумя разделенными по осям тормозными контурами;

F = 700 Н - нормативный максимум усилия на ножной педали штатного тормоза (см. Правила № 13 ЕЭК ООН);

IШ - передаточное число педали, управляющей штатным и аварийным режимами работы тормозов;

hШ » 0,9 - КПД педального узла штатной тормозной системы;

SВУ, см2 - эффективная площадь диафрагмы вакуумного усилителя (ВУ);

РВУ, бар - расчетный уровень разрежения в вакуумном трубопроводе усилителя;

d0, мм - диаметр главного тормозного цилиндра (ГТЦ).

 

1.3. Привод стояночной тормозной системы

Тип - механический, рычажно-тросовый, воздействует на барабанные тормоза задних колес АТС;

F = 600 Н - максимальная норма усилия на ручном рычаге привода стояночного тормоза (Правила № 13 ЕЭК ООН);

iС - передаточное число рычага управления стояночной тормозной системой;

hС » 0,9 - КПД рычажного узла привода стояночного тормоза;

hТР » 0,7 - КПД тросового звена привода стояночной тормозной системы.

1.4. Передние тормозные механизмы (ТМ)

Тип - дисковые, 1-цилиндровые тормозные механизмы, с плавающей скобой;

R1, мм r1, мм - наружный и внутренний радиусы рабочей поверхности тормозного диска;

m1 - расчетное значение коэффициента трения во фрикционных парах ТМ;

d1, мм - диаметр колесного тормозного цилиндра;

Р01 » 0 - давление в КТЦ, при котором тормоз кинематически замыкается.

1.5. Задние тормоза, активизируемые в штатном и аварийном режимах

Тип - барабанные;

R2, мм - радиус рабочей поверхности тормозного барабана;

m2 - расчетное значение коэффициента трения во фрикционных парах ТМ;

d2, мм - диаметр колесного тормозного цилиндра;

Р02 » 0 - давление в КТЦ, при котором тормоз кинематически замыкается.

1.6. Стояночные тормозные механизмы

Тип - барабанные, типа «симплекс», встроены в штатные задние тормоза и оборудованы механическими разжимными устройствами (РУ);

RС, мм - радиус рабочей поверхности тормозного барабана;

mC - расчетное значение коэффициента трения во фрикционных парах ТМ;

mО - коэффициент трения «сталь по стали» (без пыле- и виброзащиты) в точках контакта тормозных колодок с их опорами;

КEC » 2 - суммарный коэффициент эффективности обеих колодок барабанного тормоза;

= 1,5 мм - максимальный рабочий ход приводных концов колодок тормоза;

F0C » 150 H - уровень создаваемых РУ усилий, при котором тормоз кинематически замыкается;

hРУ » 0,8 - КПД механического разжимного устройства.

i ру - кинематическое передаточное число (отношение) разжимного устройства стояночного тормоза

2. Определение функциональных возможностей штатных тормозов АТС

Коэффициенты чувствительности WТ1 и WТ2 соответственно передних и задних систем «тормоз - колесо» к величине давления в тормозном гидроприводе равны 7,77 и 2,79 см2.

 

3. Расчет максимальной эффективности тормозной системы исследуемого АТС при штатном и аварийном режимах ее функционирования

Наибольшая величина давления в тормозном гидроприводе рассматриваемого автомобиля равна 13,332 МПа;

Достижимый максимум установившегося замедления для АТС полной массы равен 9,43 м/с2.

Полученная величина выше регламентированного минимума в JNOM = 5,0 м/с2 (Правила № 13 ЕЭК ООН).

Определим предварительно аварийный уровень эффективности тормозной системы автомобиль ГАЗ-2310 максимальной массы при наиболее неблагоприятном варианте ее частичного отказа, когда сохраняют работоспособность только относительно менее мощные тормоза динамически разгружающихся задних колес автомобиля. В этом случае замедление автомобиля равно 2,03 м/с2;

Данная величина ниже регламентированного минимума в 2,2 м/с2 (Правила № 13 ЕЭК ООН). Это означает, что для выполнения норматива необходимо принять меры по адекватному увеличению эффективности задних тормозных механизмов (выполнить нижеперечисленные действия):

-установить задние тормозные механизмы от а/м ГАЗ-3302

При выполнении вышеперечисленных требований величины установившегося замедления при штатном и аварийном режимах функционирования принимают значения 10,05 м/с2 и 2,65 м/с2 соответственно.

Обе величины выше регламентированных минимумов.

Сравним теперь с допустимым значением FNOM = 0,7 «аварийный» уровень реализуемого задними колесами АТС сцепления:

FПА2MAX = 0,613  <  FNOM

Лимит реализуемого сцепления не исчерпывается.

 

4. Проверка характеристик тормозной системы автомобиля на соответствие нормативным требованиям Правил № 13 ЕЭК ООН по устойчивости и управляемости затормаживаемого АТС (при доработке тормозной системы согласно п.3).

Исследовались следующие параметры описываемого автомобиля, необходимые для оценки правильности распределения тормозных сил по его осям (литерой «W» далее замещается индекс минимальной либо максимальной степени загрузки машины, т.е. «С» или «П»): тормозные силы в точках контакта с дорогой колес первой и второй осей АТС; уровень относительного замедления автомобиля; величины нормальных реакций, воздействующих со стороны дороги на колеса соответственно задней и передней осей АТС; уровни реализуемого сцепления для колес первой и второй осей автомобиля.

На основе исходных данных построены графики уровней реализуемого сцепления при снаряженном состоянии и с полной нагрузкой. При построении графиков не учитывалось влияние регулятора тормозных сил.

Полученные результаты (см. рис. 5 и 6) свидетельствуют, что при регламентированных весовых состояниях исследуемого автомобиля характеристики его тормозной системы полностью соответствуют нормативам Правил № 13 ЕЭК ООН для АТС категории N1.

 

5. Определение характеристик стояночной тормозной системы автомобиля

Определим для встроенного в стояночный тормоз разжимного устройства минимальную величину кинематического передаточного отношения, обеспечивающую удержание рассматриваемого ТС ГАЗ-2310 на уклоне 20 % (см. Правила № 13 ЕЭК ООН):

iру = 2,67;

Данная величина не превышает фактическое конструктивное значение.

Удержание рассматриваемого АТС на спуске является наиболее сложным статическим режимом работы для его стояночной тормозной системы, активизирующей только барабанные тормоза частично разгружающихся задних колес автомобиля. Сопоставим с пороговым значением FNOM = 0,7 уровень реализуемого задними колесами АТС сцепления:

FcMAX =0,435  <  FNOM;

Запас по сцеплению не исчерпывается. Полный ход рычага управления стояночным торможением не превысит 48,1 мм;

6. Выводы и рекомендации

6.1.  При минимальном и максимальном уровнях загрузки рассматриваемого автомобиля характеристики его рабочей тормозной системы соответствуют нормативам Правил № 13 ЕЭК ООН по реализуемой эффективности тормозов (см. п. 3) и по устойчивости/управляемости затормаживаемого АТС (см. п. 4) при увеличении силового потенциала рабочей тормозной системы.

-установить задние колесные тормозные механизмы от а/м ГАЗ-3302

6.2. Возможностей стояночной тормозной системы в заявленной спецификации (см. п.п. 1) достаточно для реализации нормативных требований к эффективности стояночного торможения рассматриваемого ТС (см. п.п. 4).