Ярошенко І.Ф. Безпека життєдіяльності в інженерних рішеннях

Подождите немного. Документ загружается.

211

 усталене сповільнення, в процесі гальмування, повинне

становити не менше як 3,5м/с

;

 непрямолінійність руху, в процесі гальмування, не більше як

0,5м;

 зупинку і утримання машин на схилі, який передбачений

нормативно-технічною документацією;

 повний хід педалей гальм, що приводяться в дію ногою,

повинен бути не більше як 200мм;

 безвідмовна робота гальм протягом встановленого періоду.

3.6.2 Розрахунок поздовжньої стійкості

Поздовжня стійкість транспортних засобів визначає

вірогідність перекидання трактора, чи автомобіля через передню,

чи задню ось, яка проходить через вертикальну площину коліс до

ґрунту і місце контакту коліс з ґрунтом (О

і О

— рис. 3.13), або

їх ковзання у поздовжньому напрямку.

При наявності порівняно досить таки великої бази і низького

розташування центру мас, перекидання автомобіля через одну із

осей малоймовірне, а буксування і ковзання при подоланні

підйомів (спусків) у зимовий період зустрічається нерідко.

Нерідко зустрічається перекидання через одну із осей у тракторів

з причепом, особливо, коли причепи перевантажені, а кут

підйому (спуску) не відповідає нормативно-технічній

документації.

Визначимо найбільший кут підйому, на якому трактор, чи

автомобіль, можуть стояти не перекидаючись. Назвемо цей кут

граничним статичним кутом підйому і позначимо його

lim

На рис. 3.13а приведена схема зовнішніх сил і моментів, які

діють, в даному випадку, на колісний трактор.

Зовнішньою силою є вага трактора G. Перекидання може

наступити тоді, коли передні колеса трактора повністю

розвантажені. Тому, при стоянці на граничному підйомі,

нормальна реакція дороги на передні колеса F

= 0. Все вагове

навантаження сприймається задніми колесами, і діє на них

нормальна реакція дороги

lim

cosGF

. Під впливом складової

ваги

lim

sinG

трактор прагне скотитися вниз. Для того, щоб

цього не сталося, його потрібно загальмувати (на схемі це сила

). Скочуванню трактора перешкоджає момент опору кочення

задніх коліс М

, який діє по стрільці годинника, але, так як вплив

його невеликий, тому в розрахунок він не береться.

Із умови рівноваги трактора, відносно можливої осі

перекидання О

, маємо:

0sincos

limlim

hGaG

де a і h — відповідно, поздовжня і вертикальна координати центру тяжіння

трактора, звідки:

212

max

Величина максимального критичного кута підйому, при якому

починають ведучі колеса буксувати, визначається за наступною

формулою:

цсц

сц

hfL

max

де: f

сц

— коефіцієнт зчеплення шин з дорогою;

b — відстань по горизонталі від центру мас до передньої осі, м;

Максимальна величина кута підйому, за умов зчеплення, для

автомобіля, чи трактора з усіма ведучими колесами складає:

сц

ftg

max

де — коефіцієнт опору коченню.

На рис. 3.13б приведена схема зовнішніх сил і моментів при

визначені граничного статичного кута ухилу. Величина кута

може бути визначена при умові, коли при стоянці на граничному

куті схилу, повністю розвантажені задні колеса і реакція F

= 0.

Нормальна реакція дороги на передні колеса:

lim

cosGF

Момент опору перекочування М

передніх коліс в розрахунок

також не береться, так як він дуже малий. Умовно приймемо, що

від скочування вниз трактор утримується силою гальм Р

, яка

прикладена до його навантажених передніх коліс. Із умови

рівноваги, відносно можливої, в даному випадку, осі перекидання

, маємо:

0sincos

lim

hGaLG

Звідки:

lim

де:

— кут поздовжнього ухилу дороги, град.

Якщо потрібно визначити граничні статичні кути поздовжньої

стійкості трактора разом з начіпною машиною, то в наведених

формулах потрібно замінити координати центру тяжіння

трактора a і h координатами центру тяжіння начіпного агрегату

агр.

і h

агр.

, визначити які можна по формулам:

мм ,

нн

агр

аGGa

мм ,

нн

агр

hGGh

де: G — вага трактора;

— вага начіпної машини;

і h

— відповідно, поздовжня і вертикальна координати центру тяжіння

начіпної машини.

213

а)

lim

0Fп

fkM

lim

б)

Fп

fkM

lim

Рис. 3.13 Схема сил, що діють на колісний трактор при стоянці:

а — на граничному підйомі; б — на граничному спуску,

де: G — вага трактора, прикладена до центру мас, H;

a і h — відповідно, поздовжня і вертикальна координати центру тяжіння

трактора, м; L — поздовжня база трактора, м.

Приклади розрахунку поперечної та поздовжньої

стійкості

Розрахунок поперечної стійкості.

Приклад: Транспортний агрегат складається з трактора МТЗ–

82 і культиватора УСМК–5,4Б. Маса трактора G

= 3210кг,

культиватора G

= 860кг, центр тяжіння трактора знаходиться на

214

висоті h

= 0,878м, культиватора h

= 0,385м, відстань від центру

тяжіння до задніх коліс а = 0,92м, В = 1,4м. Центр тяжіння

зміщено вліво m = 0,02м. Загальна база трактора L = 2,16м. Радіус

повороту R = 10м. Дорога ґрунтова суха (коефіцієнт зчеплення

шин з дорожнім покриттям f

сц

= 0,6, бокового зчеплення f

бок

= 0,2,

коефіцієнт ефективності гальмування f

= 1,25. Кут поздовжнього

ухилу = 2º).

Визначити:

1. Граничний статичний кут поперечної стійкості.

2. Гранично допустиму швидкість транспортного агрегату.

3. Критичну швидкість руху на повороті.

4. Критичну величину ухилу, на якому почнеться перекидання.

5. Загальній шлях гальмування.

6. Максимальне усталене сповільнення руху.

7. Загальний час гальмування.

Рішення

Використавши формулу 1, визначимо граничний статичний

кут поперечної стійкості.

Враховуючи ту обставину, що можливе перекидання агрегату

може відбутися вліво, а зміщення координати центру тяжіння

трактора направлене вправо, визначимо граничний статичний кут

поперечної стійкості:

939,0

756,0

02,04,15,05,0

агр

ст

mВ

де: h

агр

— вертикальна координата центру тяжіння начіпного агрегату, може

бути визначена:

м 0,756

860032100

3,186000,87832100

нн

цнц

агр

СG

hGhG

Звідки,

ст

= 43,2º, тобто, для тракторів чотириколісного типу

знаходиться в межах допустимого 40-50º.

Тепер визначимо, що може статися раніше – занос, чи

перекидання транспортного агрегату:

агр

сц

Для наведених умов маємо:

83,0

756,02

4,1

9,06,0

Оскільки нерівність виконується, то в даних дорожніх умовах

спочатку наступить втрата поперечної стійкості — занос.

Визначаємо гранично допустиму швидкість транспортного

засобу на даній дільниці дороги, виходячи з умов заносу:

км/год.95,152,01081,96,36,3

бокзан

gRfV

215

Таким чином, гранична швидкість, яка дозволяє

транспортному засобу подолати без заносу дану ділянку дороги,

складає менше 15,95км/год.

Враховуючи те, що транспортний агрегат рухається по дорозі,

що має поперечний нахил, розрахуємо критичну швидкість на

горизонтальній ділянці дороги, при якій можливе перекидання:

км/год.16,29

756,02

4,11081,9

85,06,3

6,3

агр

кр

gRB

Зупиночний шлях транспортного агрегату визначається:

м38,20

32100

860032100

6,0254

16,2925,1

6,3

16,29

2,15,04,05,0

2546,3

5,0

3210

нT

сц

VfV

tttS

Повний час тільки гальмування буде складати:

c83,1

43,46,3

35,25

6,3

гал

Максимальне усталення сповільнення руху транспортного

засобу визначається:

sincos

сц

При умові, що кут поздовжнього ухилу дороги = 2º, тоді

sin = 0,034 .

Звідси:

м/с43,4034,0999,0

25,1

6,0

8,9

Загальний час зупинки складає:

с33,383,16,04,05,05,0

321 галЗ

ttttT

З урахуванням часу зупинки, сповільнення руху, зупиночний

шлях транспортного агрегату складає:

м52,19

43,426

16,29

6,3

16,29

6,04,05,0

266,3

5,0

3210

tttS

Зробимо перевірочний розрахунок шляху гальмування;

встановлений держстандартом:

м36,12

16,29

16,291,0

1,0

Таким чином, усталене сповільнення в процесі гальмування на

26,6%, або 0,93м/с

більше нормативного, що дає можливість

стверджувати про ефективність роботи гальм, але фактичний

шлях гальмування, з урахуванням усталеного сповільнення на

7,2м, або на 74%, більший нормативного. Це говорить про те, що

колеса транспортного засобу відрегульовані нерівномірно.

216

Поздовжня стійкість.

Вона визначає перекидання транспортного засобу через

передню, або задню ось, або його ковзання у поздовжньому

напрямку.

Для прикладу, візьмемо той же транспортний агрегат (МТЗ-

82+УСМК-5,4Б), який рухається на підйом по мокрій ґрунтовій

дорозі, яка має поздовжній підйом 6 градусів.

Необхідно вирішити такі питання:

Чи можливий рівномірний, без буксування, рух трактора з

культиватором на даній ділянці дороги?

Чи буде сповзати загальмований трактор МТЗ-82 на даній

ділянці дороги?

Рішення:

Визначено найбільший (критичний) кут підйому дороги, на

якому можливе буксування ведучих коліс трактора МТЗ-80:

агрсц

сц

hfL

max

де: f

сц

— коефіцієнт зчеплення з дорожнім покриттям, додаток 2, (f

сц

= 0,25);

b — відстань по горизонталі від центру мас до передньої осі трактора, м;

— висота центру мас, м (h

= 0,756м);

157,0

756,025,016,2

235,125,0

max

Звідси:

max

= 8,92º.

Максимальна величина поздовжнього кута, який, в даних

дорожніх умовах, трактор МТЗ-82 з культиватором УСМК-5,4Б

міг подолати без буксування, складає 8,92º.

Оскільки в даному випадку дорога має поздовжній підйом 6º,

то трактор його подолає.

Для вирішення питання про те, чи можливе ковзання

загальмованого трактора з культиватором на даній ділянці

дороги, використаємо таку залежність:

sincos

сц

155,0247,0

155,025,0988,0

В даному випадку, нерівність не виконується, тобто, ліва

частина більша від правої. Таким чином, на даній ділянці дороги

загальмований трактор не зможе сповзати.

Контрольні запитання

1. Дайте визначення стійкості транспортного засобу.

2. Обґрунтуйте виникнення бокового заносу і ковзання шин.

3. Як визначити граничний статичний кут поперечної стійкості?

4. Обґрунтуйте складові критичної швидкості, при якій

можливе перекидання.

217

5. Як визначити величину косогору, з якої починається

перекидання?

6. Обґрунтуйте складові зупиночного шляху транспортного

засобу.

7. Визначте повний час гальмування транспортного засобу.

8. Як визначити усталене сповільнення транспортного засобу?

9. Як визначити максимальний кут підйому?

Додаток 1

Варіанти задач для визначення поперечної та поздовжньої

стійкості тракторного агрегату

№

варіанта

кг

мм

сц

мм

а, мм

3000

3500

0,05

0,6

0,2

1400

1000

3200

1925

2750

3000

0,02

0,55

0,3

1500

1200

3160

900

2800

3100

0,03

0,5

0,25

1600

1100

5,5

2500

454

2850

3050

0,03

0,45

0,15

1700

1050

2360

875

2900

3100

0,035

0,65

0,35

1650

1300

2610

750

2950

3200

0,035

0,6

0,32

1750

1250

2160

629

3000

3300

0,025

0,55

0,28

1400

950

5,5

1700

454

3050

3400

0,025

0,6

0,3

1450

980

2800

1680

3110

3450

0,015

0,5

0,2

1500

1000

5,8

3050

1910

3200

3000

0,015

0,6

0,23

1600

1300

2360

800

Додаток 2

Коефіцієнт зчеплення шин з дорожнім покриттям f

сц

Вид дорожнього покриття

Стан покриття

Коефіцієнт зчеплення

Асфальтобетон, бетон

Сухий

Мокрий

Покритий гряззю

0,7-0,8

0,4-0,6

0,25-0,45

Булижник, щебінь

Сухий

Мокрий

0,6-0,7

0,4-0,55

Ґрунтова дорога

Суха

Змочена

0,5-0,6

0,25-0,5

Пісок

Сухий

Вологий

0,2-0,3

0,4-0,5

Сніг

Рихлий

Втоптаний

0,2-0,4

0,2-0,3

Ожеледиця

0,1

Додаток 3

Коефіцієнт ефективності гальмування, f

Категорія транспортного засобу

Без навантаження при

сц

З навантаженням 50%

при f

сц

З повним

навантаженням при f

сц

0,8

0,7

0,6

0,5

0,8

0,7

0,6

0,5

0,8

0,7

0,6

0,5

Одиночні

(легкові та автобуси)

1,28

1,42

1,56

1,12

1,24

1,37

1,0

1,07

1,17

1,0

1,40

1,50

1,60

1,22

1,37

1,46

1,05

1,07

1,25

1,00

1,04

1,60

1,74

1,32

1,52

1,13

1,30

0,90

1,00

1,09

Одиночні (вантажні та легкові з

причепами)

1,45

1,37

1,28

1,27

1,20

1,12

1,09

1,03

1,0

1,66

1,63

1,56

1,46

1,43

1,37

1,25

1,22

1,17

1,04

1,02

1,00

1,96

1,71

1,47

1,22

Автопотяги

1,66

1,60

1,56

1,46

1,40

1,37

1,25

1,20

1,17

1,04

1,0

1,82

1,78

1,74

1,59

1,56

1,52

1,36

1,33

1,30

1,14

1,11

1,09

1,96

1,71

1,47

1,22

218

Примітка: при f

сц

= 0,4 і менше, значення f

для автомобілів

усіх категорій складає 1,0, при наявності слідів гальмування всіх

коліс, також, f

= 1,0.

3.7 Блискавкозахист виробничих приміщень і споруд

3.7.1 Визначення категорії та типу зони блискавкозахисту

Прямий удар блискавки може бути причиною вибухів, пожеж

та ушкодження людей. Руйнуюча дія прямого удару блискавки

(першопочаткового прояву блискавки) дуже велика. Але існує ще

друге проявлення, яке полягає в тому, що під час розряду

блискавки, на ізольованих від землі металевих предметах,

внаслідок електромагнітної та електростатичної індукції,

виникають електричні струми силою 200-500кА, при цьому, тіла

нагріваються до 30000

С.

Від прямих ударів блискавки захищають блискавкоприймачі,

які беруть на себе заряд блискавки і відводять його в землю.

Всі приміщення і споруди, в залежності від ступеню

небезпеки уражень блискавки, діляться на 3 категорії:

I категорія – це промислові будови з вибухонебезпечними

приміщеннями класів В-I і В-II (в приміщеннях маються горючі

пари, гази та пил, які можуть утворювати з повітрям, або іншими

окислювачами, вибухонебезпечні суміші при нормальних

коротких режимах роботи);

II категорія – це промислові будови з приміщеннями класів В-

Iа, В-Iб, В-II, в яких, при нормальній роботі, вибухонебезпечні

суміші газів, парів, або пилу з повітрям, або іншими

окислювачами не утворюються (млини, склади деяких добрив та

отрутохімікатів, балони з горючими газами, цехи сінної муки,

комбікормів, і т. п.).

III категорія – це пожеженебезпечні приміщення класів П-I, П-

II, П-IIа, П-III в районах з середньою грозовою діяльністю 20год.

і більше на рік (склади, тваринницькі приміщення та пташники,

побудовані з займистих та важкозаймистих матеріалів). Ступінь

вогнестійкості III, IV, V, а також, дитячі садки, ясла, лікарні,

клуби, школи, і т. п.

Очікувана кількість (N) прямих ударів блискавкою в рік

приміщень та споруд, незахищених блискавкозахистом,

визначаються по формулі:

10)6()6( nhLhBN

де B, L, h — ширина, довжина, висота приміщення, м;

n — середня кількість ударів блискавки в рік на 1км

земної поверхні,

залежить від кількості гроз в даній місцевості:

Кількість грозових годин в рік

10-20

20-40

40-60

60-80

80-100

>100

Середня кількість уражень 1км, n

5,5

8,5

Якщо в приміщенні немає не тільки вибухо–, але й

пожеженебезпечних зон, тоді приміщення I і II ступенів

вогнестійкості не потребують блискавкозахисту, а приміщення

219

III-V ступенів потребують, при N > 0,1. Якщо в приміщенні є

пожеженебезпечні зони, то приміщення I і II ступенів

вогнестійкості потребують блискавкозахист III категорії, при N >

0,1, а приміщення III-V ступенів – при N > 0,02. При цьому,

приміщення повинні розміщуватися хоча б в межах зони

блискавкозахисту Б, яка забезпечує захист з ймовірністю 95%.

Якщо N > 2, тоді приміщення входить в зону А, де ймовірність

захисту 99,5%.

Зони захисту блискавковідводу – це кругові конуси, усередині

яких, будинки та споруди захищені від прямих ударів блискавки з

певним ступенем захищеності. Зона А — це більш вужчий і

нижчий конус, Б — ширший і вищий (при одній і тій же висоті

блискавковідводу).

3.7.2 Розрахунок зон захисту блискавковідводів

Розрахунок зони захисту одиночним стрижневим

блискавковідводом висотою до 150м

Зони захисту такого блискавковідводу мають такі розміри,

рис. 3.14:

межа зони захисту

на рівні землі

утворююча поверхня зони захисту

межа зони захисту на рівні h

Рис. 3.14. Зони захисту одиночним стержневим

блискавковідводом висотою до 150м:

h — висота одиничного стержневого блискавковідводу, м;

— висота зони захисту, м;

— радіус зони захисту на рівні землі, м;

— радіус зони захисту на висоті h

над землею, м.

Зона А:

220

85,0

002,01,1

;85,0

hhr

Зона Б:

92.0

5,1

;92,0

Для зони Б, при відомих величинах h

, r

, висота одиночного

стержневого блискавковідводу може бути визначена за

формулою:

5,1

63,1

Розміри зони захисту (рис. 3.15):

Зона А: при

; hhhL

XCX

при

)()10317,0(;

hLhhhhL

Зона Б: при

;5,1 hhhL

XCX

при

)5,1(14,0;5,1

hLhhhL