Анализ статистики ДТП с участием грузовых транспортных средств

 

 

 

 

 

   -Нагрузка на цепи или тросы и заднее крепление (cначала цепь или трос С подвергают воздействию нагрузки, равной примерно 1 кН. Затем натягивают четыре цепи или троса А и В и прилагают к цепи или тросу С растягивающую нагрузку не менее 10 кН. Угол, образуемый этой цепью или тросом С с горизонтальной плоскостью, не должен превышать 15°. В точке D между рамой и грунтом должна быть приложена вертикальная удерживающая нагрузка не менее 500 Н);

- Эквивалентная установка ( по просьбе изготовителя испытание может проводиться на кабине, установленной на специальной раме; однако должно быть доказано, что такая установка воспроизводит условия монтажа кабины на транспортном средстве);

                            Испытание передних стоек на удар:

- Кабина, установленная на транспортном средстве (см. рис 5)  ( Необходимо принимать меры по предотвращению заметных перемещений транспортного средства в ходе испытания. С этой целью должны быть включены ручной тормоз, одна из скоростей, а под передние колеса следует подложить клинья);

- Кабина, установленная на специальной раме ( Необходимо принимать меры по предотвращению заметных перемещений рамы в ходе испытания);

                                          Прочность крыши:

- Кабина, установленная на транспортном средстве ( Необходимо принимать меры по предотвращению заметных перемещений транспортного средства в ходе испытания. С этой целью должны быть включены ручной тормоз, одна из скоростей, а под передние колеса следует подложить клинья. Деформация различных элементов подвески (рессор, шин и т.д.) должна исключаться за счет установки жестких опор);

- Кабина, установленная на специальной раме ( Необходимо принимать меры по предотвращению заметных перемещений рамы в ходе испытания).

 

 

 

 

 

                              Рис. 5. Испытание на лобовой удар ( Кабина установлена на транспортном средстве).

 

 

 

 

               Исследование кабин грузовых транспортных средств.

  В качестве объекта исследования выбрана обычная кабина грузового автомобиля  (см. рис. 6), которая является массовой в России и имеет достаточно типичную и распространённую компоновку и конструкцию кабины, которая  имеет  повышенные  уровни  деформаций  при  ударе.

 

          

          Рис.6. Кабина бескапотной компоновки без спального места

 

  Проведение анализа и оценка соответствия требованиям Правил ЕЭК ООН № 29 при фронтальном ударе (удар спереди).

 Производится удар маятником по передней части кабины по Правилам  ЕЭК ООН N 29.

Анализ результатов включает оценки пассивной безопасности кабины по Правилам (проверка остаточного пространства), а также положения манекена в процессе испытания и картины деформированного состояния. В результате было выявлено, что практически не остается пространства для ног манекена. ( см. рис. 7) Таким образом, кабина должна быть существенно доработана.

 

 

 

                Рис.7. Картины деформированных состояний  кабины.

 

                     

Рис.8. Положение манекена в процессе испытания(дверь не показана)

 

   С помощью компьютерного моделирования предлагается так же оценить расчетное ускорение центра масс головы манекена в заданный промежуток времени, поскольку это очень важный параметр, позволяющий  из разных вариантов возможных изменений конструкции выбрать наилучший.      

 

   Проведение анализа и оценка соответствия требованиям Правил ЕЭК ООН №29 при испытании передних стоек на удар.

Производится удар маятником по передним стойкам кабины по Правилам  ЕЭК ООН N 29.

 

 

Рис.9. Исходное (а) и деформированные состояния кабины (б,в).

 

 

 

 

 

    

         

Рис.10. Положение манекена в процессе испытания (дверь не показана)

 

  Анализ включает в  себя оценки пассивной безопасности кабины (проверка остаточного пространства), а также положения манекена в процессе испытания и картины деформированного состояния. Было выявлено, что практически не остается пространства для ног манекена (см. рис. 10). Таким образом, кабина должна быть существенно доработана и для этого режима нагружения. Помимо определения  жизненного пространства, регламентируемого Правилами,  также  необходимо оценивать расчетное  ускорение центра масс головы манекена в заданный промежуток времени.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

                  Предлагаемые изменения конструкции кабины.

1)  Анализ влияния конструктивных факторов на пассивную безопасность  кабины автомобиля при фронтальном ударе.

Основные детали кабин изготовлены из листовой стали толщиной 0,8…1,2 мм. Известно, что толщина существенно влияет на основные параметры. На основании анализа поведения кабины при ударе маятником спереди были предложены изменения конструкции кабины в целях улучшения параметров ее пассивной  безопасности  (рис.  11).

 

          

 

Рис. 12. Предлагаемые изменения конструкции кабины

 

  Предлагается вводить  накладки в конструкцию кабины  для повышения несущей способности, помимо них предлагается использовать  конструкцию с пеноалюминием внутри лонжеронов, которые являются деталями основания (пола) кабины (пол кузова).

 

 

 

    Пеноалюминий (алюминий пенистый) – алюминий или сплав алюминия насыщенный водородом (85-90%) с целью образования пористого строения. Из пеноалюминия можно изготовить слитки практически любого строения, легко поддается механической обработке, пайке и сварке. Обладает хорошей прочностью на сжатие, ударной вязкостью и хорошим модулем упругости. Причем модуль упругости имеет довольно высокие значения. Пеноалюминий отличается низкой теплопроводностью, является коррозионно-стойким и герметичный материалом, выдерживает гидродавление до 100-130 ат. Все эти показатели позволяют считать пеноалюминий достаточно перспективным конструкционным материалом в машиностроении, а также в судостроении, строительстве и других отраслях.

Так же известно, что конструктивные параметры двери заметно влияют на характер и размеры деформаций кабины при ударе, поэтому для более полного анализа необходимо проводить испытания кабины с дверями и без них. Полученные результаты представлены на рис. 14.

 

               

 

Рис. 14. Положение манекена в процессе испытания (дверь не показана):

                       а — базовый вариант; б — измененный вариант

 

 

 

2) Анализ влияния конструктивных факторов на пассивную безопасность  кабины автомобиля при испытании передних стоек на удар.

Выполнен анализ поведения кабины при испытании передних стоек на удар. Рассмотрено влияние закрытых дверей исходной  конструкции,  а также дверей с продольным усилителем  (ребро) на пассивную безопасность кабины.

В результате всестороннего анализа поведения кабины с закрытыми дверями с ребром при ударе по передним стойками, предлагается внести изменения в  конструкцию кабины для улучшения  параметров ее пассивной безопасности (рис. 15).

 

                  

                    

 

              Рис. 15. Предлагаемые изменения конструкции кабины

Так же учитываем использование накладок внутренней стойки толщиной  1,5  мм и введение пеноалюминия. Получается 3 варианта усиления  ( накладки,  пеноалюминий, накладки и пеноалюминий).Полученные результаты представлены на рис.  16.

 

 

 

 

           

 

      Рис. 16. Положение манекена в процессе удара (дверь не показана): 

                      а — базовый вариант; б — измененный вариант

На рисунках видно, что перемещение маятника в осевом направлении уменьшилось по сравнению с базовой моделью, т. е. было достигнуто повышение значений параметров, влияющих на пассивную безопасность грузового автомобиля.

                                               

                                                

 

 

 

 

 

 

 

 

 

                                                 Заключение.

На основе проведенных исследований кабины можно сделать следующие выводы.

1. Увеличение толщины основных деталей кабины повышает параметры, влияющие на пассивную безопасность грузового автомобиля.
2. Целенаправленное применение локальных накладок также повышает параметры, влияющие на пассивную безопасность грузового автомобиля.
3. Введение пеноалюминия внутрь лонжеронов улучшает картину деформаций и повышает параметры, влияющие на пассивную безопасность.
4. Установлено, что двери кабины способствуют улучшению параметров пассивной безопасности.
5. При исследованиях пассивной безопасности кабины грузового автомобиля на стадии проектирования наряду с оценкой остаточного пространства (по Правилам ЕЭК ООН № 29) для выбора наилучшего варианта рекомендуется оценивать ускорение центра масс головы манекена.

 

  

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Манекен, используемый для проверки остаточного пространства.

 

                                 (50-й процентиль взрослого мужчины)

 

 

                  

Рис. 17. Схема манекена Hybrid III

 

Манекен Hybrid III 50-й процентиль мужчины представляет собой очень сложное устройство, имеющее форму и распределение масс, аналогичные живому человеку. Он в точности воспроизводит поведение тела человека в условиях фронтального столкновения автомобиля и способен проводить измерения сил, перемещений и ускорений в различных частях тела. Манекен должен быть тщательно изготовлен и сертифицирован по множеству критериев, таких как внешние габариты и массы, параметры грудной клетки, головы, шеи, коленного сустава, голени и стопы.