РАЗДЕЛ 2
МОДЕЛИРОВАНИЕ НАГРУЗОЧНЫХ РЕЖИМОВ НС И АНАЛИЗ ВЛИЯНИЯ КОНСТРУКЦИИ ГОНОЧНОГО АВТОМОБИЛЯ ФОРМУЛЫ 1600 НА НАГРУЖЕННОСТЬ ЕЕ ЭЛЕМЕНТОВ
К оценке расчетных нагрузок автомобиля, в особенности его несущей части, до настоящего времени подходят не так, как к нагрузкам других средств транспорта. Самолеты, суда и железнодорожные вагоны рассчитывают на основании методик и установленных нормативов расчетных нагрузок (как, например, кривая отрыва для различных самолетов, высота волны для судов или сила удара для вагонов). И только для наиболее массового средства транспорта, каким является автомобиль, до сих пор не разработаны основные принципы расчета. Отдельные автомобильные предприятия, опираясь на традиции, идущие от начала кузовостроения, до настоящего времени конструируют кузова в соответствии со своими собственными требованиями. Даже внедрение стальных несущих конструкций кузовов и рост проблемы безопасности не привели к появлению тенденций к выработке общих положений относительно методик расчетов корпусов, кузовов, несмотря на ряд исследований, проведенных отдельными предприятиями для проверки своих изделий [79].
Механика пространственной рамы должна предполагать расчет внешних сил, действующих на НС от подвески. Целью этой главы является систематизация и определение внешних сил, необходимых для расчетов несущей системы гоночного автомобиля. Основные параметры нагружения НС гоночного автомобиля задаются режимами движения и конфигурацией трассы. Режим движения автомобиля, а соответственно и нагрузки, действующие на него, определяется в большей степени конфигурацией трассы и в меньшей степенью человеческим фактором. С целью подтверждения этого приводится анализ нагрузок, действующих на гоночный автомобиль, для основных мировых гоночных трасс.
2.1. Анализ нагрузок, действующих на гоночный автомобиль, для различных гоночных трасс
Характерными трассами для гоночных автомобилей Формулы 1, 1600, 3 являются трассы, где проводятся чемпионаты мира по правилам гонок Формулы 1. Каждая из трасс имеет свою конфигурацию и протяженность, как показано на приведенных ниже рисунках (2.1...2.7) [65]. Дорожное покрытие указанных трасс отличается высоким качеством - это, как правило, асфальт или асфальтобетон со специальными сцепными свойствами, обеспечивающий возможность достижения высокой скорости движения гоночного автомобиля. В современном календаре чемпионата мира в классе "Формула 1" наиболее скоростной является трасса, расположенная около г. Монца (Италия). На ней средняя скорость превышает 240 км/ч, а максимальная в конце прямой "старт-финиш" - более
350 км/ч. Особую специфику имеют популярные в США гонки на так называемых "овалах" - данные треки имеют бетонное профилированное покрытие, позволяющее развить еще более высокие скорости - до 400 км/ч. При такой высокой скорости движения гоночного автомобиля незначительные, на первый взгляд, особенности покрытия и профиля дорожного полотна приобретают решающее значение для устойчивости и управляемости.
Рис. 2.1. Трасса 10 (см. табл.2.1) Германии г. Хоккенхайм.
На всех рисунках V - скорость, I- передача, gx- продольные ускорения, gy- поперечные ускорения.
.
Рис. 2.2. Трасса 14 Германия г. Нюрбург.
Рис. 2.3. Трасса 4 Монако г. Монте-Карло.
Рис. 2.4. Трасса 13 Италия г. Монца.
Рис. 2.5. Трасса 3 Сан Марино г. Имола
Рис. 2.6. Трасса 11 Венгрия г. Будапешт.
Рис. 2.7. Трасса 9 Австрия г. Шпильберг.
Параметры остальных международных трасс приведены в табл. 2.1,2 и т.д. Трассы условно разбиты на характерные участки по режимам движения машины, зависящих от конфигурации трасс ( прямолинейный участок, вхождение в поворот и поворот).
Согласно данным таблицы на рис. 2.8 приведена гистограмма максимальных и средних величин скоростей движений на трассах различной конфигурации которая показывает, что предельными скоростями на трассах являются скорости в диапазоне от (100 км/ч) до (305 км/ч), предельные скорости при вхождении в поворот составляют (65...245км/ч). Из табл. 2.2 видно, что максимальные продольные ускорения лежат в диапазоне 1,2g до 3g, а из табл. 2.3 максимальные поперечные ускорения находятся в интервале 1g до 3g.
Рис. 2.8. Распределение средних и максимальных величин скоростей на международных трассах.
В табл. 2.2 приведены величины предельных продольных и поперечных ускорений на характерных участках трасс.
Таблица 2.1.
Параметры предельных скоростей (км/ч) на международных трассах для проведения шоссейно - кольцевых гонок Формулы 1.
Участок трассы Мельбурн Сан-Паулу Имола Монте-карло Барселона Монреаль Невер Сильверстоун Шпильберг Хоккенхайм Будапешт Спа Монца Нюрбург Сузука 1 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 2 290 305 255 90 305 300 275 300 70 290 280 275 345 300 300 3 120 90 290 260 120 70 175 235 210 175 130 60 135 130 240 4 280 135 105 125 170 240 275 290 280 330 215 290 255 170 160 5 80 215 200 135 195 130 280 260 290 95 95 270 305 275 215 6 130 300 175 115 215 240 290 205 65 155 95 280 320 175 190 7 170 130 135 210 275 255 65 180 175 320 255 310 95 195 190 8 265 210 235 75 120 95 200 300 275 90 275 140 255 175 140 9 105 275 80 40 240 145 175 175 290 160 175 260 155 280 215 10 170 170 275 75 90 300 140 275 90 320 225 100 250 80 260 11 250 175 155 80 225 105 50 85 275 95 130 190 155 250 200 12 275 80 265 235 225 290 175 209 155 155 225 150 330 255 275 13 90 110 200 215 130 65