К вопросу о пассивной безопасности кабин грузовых автомобилей

На сегодняшней день повышение безопасности автомобиля является важной задачей. В статье проводится анализ повреждений грузовых автомобилей в дорожно-транспортных происшествиях. Предлагается использование метода конечных элементов при проектировании кабин грузовых автомобилей с целью повышения их пассивной безопасности.

Ключевые слова: пассивная безопасность, автомобиль, дорожно-транспортные происшествия, метод конечных элементов, проектирование.

При создании любой грузовой машины необходимо соблюдать необходимые стандарты безопасности. Самыми главными признаны те стандарты, которые определяют безопасность автомобиля в полном объеме, и пассивную надежность его кабины [1, 2].

Как в России, так и заграницей, в машинной индустрии при реализации новых автомобилей проблема пассивной безопасности очень важна. Эту проблему можно выделить и в войсках национальной гвардии Российской Федерации, потому что грузовые машины имеют широкое применение при решении различных служебно-боевых вопросов.

Так же имеется проблема высокоточной оценки ударно — прочностных свойств кабин грузового транспорта на начальной стадии создания, когда еще нельзя провести испытания [1, 2].

В связи с этим необходимо создать методику теоретического оценивания пассивной безопасности машинных кабин на этапе проектных работ. Это позволит уменьшить количество времени и затрат на разработку, а также уменьшить количество испытаний новых машин, снизить объем опытных экземпляров.

В данное время с этой проблемой можно справиться, применяя методику конечных элементов (МКЭ). Использование новой методики позволяет решать задачи на прочность, получая точный результат для любых конструкций простых и сложных геометрических форм и при различных смежных показателях [4]. Также при использовании способа автоматизированного конструирования, возможно соединить ход расчета и автомобильное моделирование, применяя который на базе поливариантного исследования и обобщения, есть возможность выбрать самое правильное решение с наименьшими потерями времени. Но, чтобы рассчитать оценку пассивной безопасности кабины, нужны большие затраты, а также проектирование точных математических моделей как самой исследуемой кабины, так и процесса ее деформирования то же признано достаточно трудоемким вопросом.

Имеющиеся методики не могут в достаточном объеме определить защитные свойства кабины, так как способствуют проведению нелинейных вычислений всего лишь стержневых машинных конструкций, а общую работу каркаса и панелей обшивки машины следует рассчитывать не более чем для эластичной стадии.

Практическая важность исследования заключается в том, что созданный метод оценивания разрешает осуществить исследовании напряженно-деформированного состояния кабины машины (НДС), чтобы найти их ударно-прочностные качества для анализа неактивной безопасности машины на этапе создания и сформулировать предложения для усовершенствования.

Надежность транспортного средства обладает такими направлениями, как [3]:

– пассивная безопасность — свойство машины снижать тяжкие последствия автомобильных аварий, проявляется в момент, когда водитель не может предотвратить происшествие;

– послеаварийная безопасность машины — это свойство транспортного средства снижать тяжкие последствия транспортных происшествий, когда оно остановилось;

– безопасность по защите окружающей среды — качество транспортного средства, с помощью которого можно снизить ущерб, который сказывается на другие транспортные средства и на природу при использовании машины.

Пассивная защищенность машины является ключевым моментом многих трудов. Большой вклад внесли исследования Рябчинского A. M., Фролова В. В., Орлова Л. Н., Дмитриченко С. С, Перельцвайга И. М. [1, 2].

На данный момент изучение данного вида защищенности бывает экспериментальным (натурные испытания), экспериментально-теоретическим и теоретическим.

Исследования Рябчинского А. М., Фролова В. В. Посвящены пассивной защищенности машины в целом, учитывая опытные и вероятные результаты. В данных работах находятся положения, которые оценивают защищенность машины, анализируются результаты, которые появляются при аварии. Главные свойства пассивной защищенности обозначены в таблице 1.

Таблица 1

Свойства пассивной защищенности

Изучая статистику дорожно-транспортных происшествий, можно сделать выводы, что большие грузовые машины часто попадают в аварию с лобовым ударом в помеху и столкновение в тыльную стену кабины перевозимой тяжести. Так же учитывая статистику в Российской Федерации, 19.7 % ДТП с большими грузовыми машинами случается с переворачиванием, что является 20 % от всего количества дорожно-транспортных происшествий, на локальных дорожных путях — 30 % [4].

В настоящее время любая новая машина должна обладать целым рядом правил защищенности. Главными мировыми правилами, которые определяют совпадение машин по различным параметрам защищенности, признаны правила Европейской экономической комиссии при Организации Объединенных Наций (ЕЭК ООН). Принимая во внимание данные документы, были разработаны отечественные стандарты, которые действуют на территории Российской Федерации.

Обеспечение пассивной безопасности имеет вид централизованной структуры [2]. Руководить данной структурой можно главным образом на этапе создания каждой части. Допустимости на этапе использования имеют ограничения и имеют связь, главным образом, с ограничением скорости машины.

Координирование на начальном этапе создания (доводка) ведет к повышению эффективности данных частей системы конструкции (подсистемы).

Следовательно, ударно-прочностные качества кабины машины — это главные показатели пассивной защищенности машины, оценка которых осуществляется по перегрузкам (которые воздействуют на субъекта) и изменениям (которые при текущих показателях не могут быть выше уже имеющихся), оставляя не тронутым в кабине на каждом месте необходимое пространство для жизни.

Таким образом, главный критерий пассивной безопасности кабин — это ее ударно-прочностные свойства, которые устанавливаются в результате опытных исследований, имитируя основные аварийные случаи.

Литература:

1. Focus on car body structures and skins. // Automotive Engineer. 1987.- № 4.-P.14–17.
2. Simulating manufacturing process //Automotive Engineering. 1997.- № 4.– P.31–33
3. Определение скоростей после соударения автомобилей и применение теории тонкостенных стержней к расчету их конструкций: Учебное пособие/ Е. А. Жариков, Л. В. Шкураков, В. Б. Логвинов и др.- Новочеркасск: ЮрГТУ, 2000.-75 с.
4. Дж Фентон. Несущий каркас кузова автомобиля и его расчет.Пер.с англ. К. Г. Бомштейна. -М.: Машиностроение, 1984–200 с.