Конструирование и расчет нежестких дорожных одежд

Государственное образовательное учреждение

высшего профессионального  образования

 

 «Магнитогорский  государственный 

технический университет  им. Г.И. Носова»

 

Кафедра промышленного  транспорта

 

 

 

Расчётно-пояснительная  записка к курсовой работе

по дисциплине:

«Пути сообщения , технологические сооружения »

на тему:

«Конструирование  и расчет нежестких дорожных одежд  »

 

Вариант 25

 

 

 

Исполнитель: Ишмухаметов  Р. Р.

Группа: ГТ-12

Руководитель: Цыганов  А. В. доцент, к. т. н.

 

 

 

 

 

 

 

Магнитогорск 2013

Содержание

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Введение

Устройства  и эксплуатация автомобильных дорог  — учебная дисциплина, рассматривающая  принципы технико-экономического обоснования  размеров всех элементов дороги на основе комплексного учета ее народнохозяйственного значения, природных условий и требований эффективности, экономичности и безопасности автомобильных перевозок, а также методы выбора направления дороги на местности и составления проекта ее постройки.

Дороги должны обеспечивать безопасность автомобильного движения. Проложенные с учетом психофизиологических особенностей восприятия водителями дорожных условий, они должны предоставлять водителям всю необходимую информацию, как бы подсказывая им правильные режимы движения, обеспечивая высокую пропускную способность и исключая возможность серьезных дорожно-транспортных происшествий.

Современные автомобильные  дороги обслуживают массовые пассажирские и грузовые перевозки. Они стали  местом повседневной работы миллионов водителей, ими пользуются пассажиры автобусов и многочисленные туристы. Все это делает необходимым предъявлять к автомобильным дорогам столь же обязательные высокие архитектурно-эстетические требования, как и к любому инженерному сооружению массового использования. Постройка дорог должна сопровождаться созданием широкой сети предприятий, предназначенных для обслуживания как водителей и пассажиров, так и автомобилей (придорожных столовых, гостиниц, а также станций технического обслуживания, автозаправочных станций, моечных пунктов и других объектов). Все эти комплексы сооружений должны вводиться в действие одновременно со сдачей дороги в эксплуатацию.

Автомобильная шоссейная дорога состоит  из земляного полотна, основания, одного или нескольких покрытий проезжей части (дорожная одежда), обочин, мостов, дренажных устройств и средств регулирования дорожного движения.

В данной работе главной целью является самостоятельное определение основных норм проектирования автомобильных  дорог в зависимости от объёма перевозок и состава движения. Выполнение данной курсовой работы способствует формированию навыков по трассированию дороги на карте с оценкой вариантов трассы путём их упрощённого сравнения. Работа помогает закрепить знания по теоретическим основам проектирования автомобильных дорог.

Задачами курсовой работы являются:

1. Научиться выполнять расчёты и технико-экономические обоснования технических нормативов, применяемых при проектировании дороги;
2. Закрепить навыки по основным приёмам трассирования, методам проектирования продольного и поперечного профилей дороги, конструкции к расчёту дорожных одежд.
3. Научиться пользоваться справочной литературой, СНиПами, типовыми проектами, методическими пособиями.

 

 

 

1 Исходные  данные

1.1 Исходные  данные по курсовой работе

 

Таблица 1. 1- Исходные данные по курсовой работе

Вариант	Наименование груза	Годовой объем перевозок, млн. нетто т/год	Марка автомобиля	Тип дороги	Климатическая зона
25	Руда	5,5	Урал	К	V

 

 

1.2 Климатические  условия района проектирования

Средняя температура  января от -16 до -18 С, июля 17-18 С. Осадков 200 - 400 мм в год. Характерно значительное увлажнение в отдельные годы.  По почвенным типам зона располагается в пределах оподзоленных почв лесостепи и щелочных черноземов, грунтовые воды залегают глубоко. Зона характеризуется избыточным увлажнением весной и осенью. Среднегодовой коэффициент увлажнения для разных районов зоны находится   в пределах 0,9 - 0,6 . Условия увлажнения непостоянны. [2].

2 Определение  грузонапряженности автомобильной дороги и ее категории

 2.1 Обоснование расчетного автомобиля

В качестве расчётного автомобиля принимается  Урал - 6563, так как он является подходящим для перевозки руды.

                            Рисунок 2.1 - Расчётный автомобиль Урал– 6563

 

 

2.2 Определение грузонапряженности  дороги и её категории

 

Таблица 2.1 - Основные характеристики расчетного автомобиля

Показатели	Единица измерения	Характеристика автомобиля
Модель		Урал 6563
Снаряженная масса в т.ч нагрузка на ведущие колеса	кг кг	15850 8200
Допустимая полная масса в т.ч нагрузка на ведущие  колеса	кг кг	41000 26000
Номинальная грузоподъемность	кг	25000
Число осей,  в том числе ведущих		4 2
Габаритные размеры: длина ширина высота	м м м	8,91 2,55 3,68
Колея передних колес	м	2
Колея задних колес	м	2
Диаметр колес	м	1,3
Колесная формула		8 4
Максимальная скорость с полной нагрузкой по твердому покрытию	км/ч м/с	100 2,79
Максимальная мощность двигателя	кВт	293
Передаточные числа: - главной передачи - колесной передачи - ступеней коробки  передач: I передачи II передачи III передачи IV передачи V передачи VI передачи VII передачи VIII передачи IX передачи		4,8 1   12,24 6,88 4,86 3,5 2,74 1,97 1,39 1,00 0,78
Число оборотов двигателя при максимальной мощности	об/мин об/с	1900 31,7

 

Интенсивность движения определяется по формуле:

,

где   - интенсивность движения грузовых автомобилей, авт/сут, выполняющих основной объем перевозок, рассчитывается по формуле

- годовой объем перевозок, т/год;

- число рабочих дней автопарка  в году, принимаем 365;

- грузоподъемность автомобиля, т;  при использовании в перевозках  автомобилей различной грузоподъемности  определяется как среднеарифметическое;

- коэффициент использования грузоподъемности  машин, принимаем 1;

- коэффициент использования пробега  автомашин, принимаем 0,5.

 и  - интенсивность движения грузовых автомобилей, выполняющих мелкие перевозки по хозяйственно-эксплуатационному обслуживанию производства и населения   и специальных автомобилей , авт/сут принимается в долях от потока основных грузовых автомобилей по формулам

где  а, b – поправочные коэффициенты; для дорог в густонаселенной местности с высокоразвитыми производительными силами (с расстоянием между населенными пунктами 10 км и менее) принимают и ;

 и  - интенсивность движения легковых автомобилей и автобусов, авт/сут; при отсутствии данных экономических изысканий рассчитывается в долях от суммарной интенсивности движения автомобилей, занятых на перевозках грузов и хозяйственном обслуживании по формулам

c, d - поправочные коэффициенты; для дорог в густонаселенной местности, описанной выше, принимают и ;

- коэффициент сезонной неравномерности  перевозок, принесется 1,1 – 1,4, в расчетах принимаем 1,4.

 авто/сутки,

  авто/сутки,

  авто/сутки,

  авто/сутки,

  авто/сутки,

  авто/сутки,

     При данной  интенсивности движения 4900 авто/сутки и годовом объеме перевозок 5,5 млн. нетто т/год принимаем по СНиП’у 2.05.07-91 III-к категорию дороги.

3 Обоснование  основных технических параметров проектируемой дороги

3.1 Определение расчетной скорости

Исходя из выбранной  категории дороги, расчетная скорость  30 км/ч (8,4 м/с), а максимальная скорость, с которой может двигаться выбранный 100 км/ч            ( 27м/с). Поэтому за расчетную скорость принимаем  30 км/ч.

• 3.2 Тяговый расчет автомобиля

При проектировании дороги  и организации перевозок необходимо выяснить ряд вопросов, касающихся условий движения автомобиля по дороге. Наиболее важными из них являются:

• максимальный уклон, преодолеваемый автомобилем на постоянной расчетной скорости;
• постоянная скорость движения на затяжном подъеме;
• возможность трогания с места при вынужденной остановке на максимальном уклоне проектируемой дороги.

Тяговый расчет автомобиля проводится для груженого и порожнего состояния:

1. По основной характеристике двигателя определяют крутящие моменты на валу двигателя для нескольких значений числа оборотов

,

где - крутящий момент на валу двигателя, Нм;

- мощность двигателя, Вт;

- число оборотов вала двигателя,  соответствующее этой мощности,

 

Математическое выражение  основной характеристики двигателя  можно представить в следующем виде:

где - максимальная мощность двигателя, Вт;

a, b, c – эмпирические коэффициенты; для карбюраторных двигателей a=b=c=1;

- отношение частоты вращения вала двигателя к частоте вращения, соответствующей максимальной мощности;

 

Вт

 

2. Для каждого  значения передаточного числа коробки передач находят силу тяги на колесе автомобиля:

,

где - сила тяги на ободе колеса, Н;

- передаточное число j ступени коробки передач;

- передаточное число главной  передачи;

- передаточное число колесной  передачи; если у рассматриваемого автомобиля нет колесной передачи, то =1.

- радиус колеса, м;

- коэффициент полезного действия  трансмиссии, принимаем 0,85.

Пример расчета для  первой передачи при :

 

 

3. Для тех же значений  и передаточных чисел определяются значения скорости движения автомобиля:

м/с

где  V-скорость автомобиля, м/с.

 

м/с

 

 

4. По известным значениям скорости движения автомобиля в тех же точках определяют сопротивление воздушной среде:

где - сопротивление воздушной среды, Н;

k – коэффициент сопротивления воздушной среды, принимается для средних автомобилей равным 0,54-0,69, для тяжелых 0,64-0,74 Нс²/м⁴; в данной работе принято значение 0,65.

F – лобовая площадь автомобиля, м², определяется по формуле

где В, Н – габаритные ширина и высота автомобиля, м.

 

5. Для полученных значений F_к, W_в для всех передач находят динамические факторы для груженого и порожнего автомобиля по формуле:

где G – вес автомобиля, Н. 

Пример расчета для 1-ой передачи:

   Таблица 3.1 - Данные для построения динамических характеристик

Все значения для пяти передач при  сводятся в таблицу:

ƛ		0,2	0,4	0,6	0,8	1	1,2
n		5,3	10,6	15,9	21,2	26,5	31,8
Nd		46786,24	114809,1	188738,9	253245,8	293000	292671,8
Md		1405,7	1724,7	1890,2	1902,2	1760,6	1465,5
Fk	1	107996,8	132507,1	145222,1	146142,0	135266,5	112595,9
	2	60704,1	74481,1	81628,1	82145,1	76032,2	63289,2
	3	42881,1	52613,1	57661,7	58027,0	53708,8	44707,2
	4	30881,4	37890,1	41525,9	41789,0	38679,2	32196,5
	5	24175,8	29662,5	32508,9	32714,8	30280,3	25205,3
	6	17381,8	21326,7	23373,2	23521,2	21770,8	18122,0
	7	12264,3	15047,8	16491,7	16596,2	15361,1	12786,6
	8	8823,3	10825,7	11864,6	11939,7	11051,2	9199,0
	9	6882,1	8444,1	9254,4	9313,0	8619,9	7175,2
V	1	0,37	0,74	1,10	1,47	1,84	2,21
	2	0,66	1,31	1,97	2,62	3,28	3,93
	3	0,93	1,85	2,78	3,71	4,64	5,56
	4	1,29	2,58	3,86	5,15	6,44	7,73
	5	1,64	3,29	4,93	6,58	8,22	9,87
	6	2,29	4,58	6,86	9,15	11,44	13,73
	7	3,24	6,49	9,73	12,97	16,21	19,46
	8	4,51	9,01	13,52	18,03	22,54	27,04
	9	5,78	11,56	17,34	23,11	28,89	34,67
Wb	1	0,6	2,6	5,8	10,3	16,0	23,1
	2	2,0	8,1	18,3	32,5	50,7	73,0
	3	4,1	16,3	36,6	65,1	101,6	146,4
	4	7,8	31,4	70,6	125,4	196,0	282,2
	5	12,8	51,2	115,1	204,7	319,8	460,5
	6	24,7	99,0	222,7	395,9	618,6	890,8
	7	49,7	198,8	447,3	795,3	1242,6	1789,3
	8	96,0	384,1	864,3	1536,5	2400,8	3457,2
	9	157,8	631,4	1420,6	2525,5	3946,1	5682,4
Dгруж.	1	0,26	0,32	0,35	0,36	0,33	0,27
	2	0,15	0,18	0,20	0,20	0,19	0,15
	3	0,10	0,13	0,14	0,14	0,13	0,11
	4	0,08	0,09	0,10	0,10	0,09	0,08
	5	0,06	0,07	0,08	0,08	0,07	0,06
	6	0,04	0,05	0,06	0,06	0,05	0,04
	7	0,03	0,04	0,04	0,04	0,03	0,03
	8	0,02	0,03	0,03	0,03	0,02	0,01
	9	0,02	0,02	0,02	0,02	0,01	0,00
Dпор.	1	0,68	0,84	0,92	0,92	0,85	0,71
	2	0,38	0,47	0,51	0,52	0,48	0,40
	3	0,27	0,33	0,36	0,37	0,34	0,28
	4	0,19	0,24	0,26	0,26	0,24	0,20
	5	0,15	0,19	0,20	0,21	0,19	0,16
	6	0,11	0,13	0,15	0,15	0,13	0,11
	7	0,08	0,09	0,10	0,10	0,09	0,07
	8	0,06	0,07	0,07	0,07	0,05	0,04
	9	0,04	0,05	0,05	0,04	0,03	0,01