2.2.9. Определение максимальной нагрузки на колеса и выбор шин

Так как в исходных данных не указано положение центра масс автомобиля, распределение нагрузки по осям задаем по статистическим данным таблицы 2.6. приложения 2. Для легкового автомобиля классической компоновки, с приводом на задние колеса, нагрузка на колеса передней оси составляет:

k_с.а = 53% - для автомобиля без груза (в снаряженном состоянии);

k_2.а = 53% - два человека на передних сидениях;

k_4.а = 49% - четыре человека (два на передних и два на задних сиденьях);

k_g.а = 43% - пять человек и багаж (полностью груженый автомобиль).

Распределение нагрузки по осям:

• для передней оси:

- в снаряженном состоянии

G_с.а = k_с.а · М_с· g = 0,53·1264·9,81 = 6572,0 Н.

Здесь k_с.а = 53% = 53/100 = 0,53 - коэффициент распределения массы на переднюю ось легкового автомобиля классической компоновки в снаряженном состоянии. Нагрузка на колесо

G_к.с.а = G_с.а / 2 = 7019/2 = 3286,0 Н (335 кгс).

- два человека

G_2.а = k_2.а · М₂· g = 0,53·1424·9,81 = 7403,8 Н.

Здесь масса автомобиля с двумя человеками в кузове

М₂ = М_с + М_г2 = 1264 + 160 = 1424 кг,

где масса груза М_г2 = n · (M_ч + М_б) = 2 · (70 + 10) = 160 кг.

Нагрузка на колесо G_к.2.а = G_2.а / 2 = 7403,8/2 = 3701,9 Н (377 кгс).

- четыре человека (проектная или конструктивная масса)

G_4.а = k_4.а · М₄· g = 0,49·1584·9,81 = 7614,1 Н.

Здесь масса автомобиля с четырьмя человеками в кузове

М₄ = М_с + М_г4 = 1264 + 320 = 1584 кг,

где масса груза М_г4 = n · (M_ч + М_б) = 4 · (70 + 10) = 320 кг.

Нагрузка на колесо G_к.4.а = G_4.а / 2 = 7614,1/2 = 3807,1 Н (388,1 кгс).

- пять человек (полная или допустимая масса)

G_g.а = k_g.а · М_g· g = 0,43·1714·9,81 = 7230,2 Н.

Нагрузка на колесо G_к.g.а = G_g.а / 2 = 7230,2/2 = 3515,1 Н (368,5 кгс).

• для задней оси

- в снаряженном состоянии

G_с.b = k_с.b · М_с· g = 0,47·1264·9,81 = 5828 Н.

Здесь k_с.b = 1- k_с.a = 1- 0,53 = 0,47 - коэффициент распределения массы на заднюю ось легкового автомобиля классической компоновки в снаряженном состоянии. Нагрузка на колесо

G_к.с.b = G_с.b / 2 = 5828/2 = 2914 Н (297 кгс).

- два человека

G_2.b = k_2.b · М₂· g = 0,47·1424·9,81 = 6565,6 Н.

Нагрузка на колесо G_к.2.b = G_2.b / 2 = 6565,6/2 = 3282,8 Н (334,6 кгс).

- четыре человека (проектная или конструктивная масса)

G_4.а = k_4.а · М₄· g = 0,51·1584·9,81 = 7924,9 Н.

Нагрузка на колесо G_к.4.а = G_4.а / 2 = 7924,9/2 = 3962,4 Н (404 кгс).

- пять человек (полная или допустимая масса)

G_g.b = k_g.b · М_g· g = 0,57·1714·9,81 = 9584,2 Н.

Нагрузка на колесо G_к.g.b = G_g.b / 2 = 9584,2/2 = 4792 Н (488,5 кгс).

Расстояние от оси передних колес до центра масс:

- для снаряженного автомобиля

мм;

- для двух человек

мм;

- для четырех (проектная масса)

мм;

- для полной массы

мм;

Высота центра масс:

Высоту центра масс определяем как 0,39·Н, где Н – высота автомобиля в снаряженном состоянии /3/. мм.

Выбор шин и размеров обода:

Максимальная нагрузка приходится на задние колеса.

G_к.b.max = G_к.g.b = 4792 Н (488,5 кгс).

По ГОСТ 4754-80 (см. таблицу приложения 8), учитывая максимальную нагрузку на колесо G_ш = G_к.b.max = 485 кгс и V_max = 180 км/ч, выбираем шину 165/80R14. Характеристика шины приведена в таблице 2.2.

Таблица 2.2

Характеристика шины

- Обозначение шины: 165/80R14 - Модель: МИ-180 - Тип конструкции: радиальная - Исполнение: бескамерная - Индекс грузоподъемности: 83 - Тип рисунка протектора: дорожный - Наружный диаметр: 620 мм - Ширина профиля (не более): 175 мм - Радиус: - статический: 284 мм - качения: 290 мм - Максимальная нагрузка: 485 кгс (4,758 кН) - Внутреннее давление при максимальной нагрузке: 2,4 кг/см2 (0,245 МПа) - Максимальная скорость: 180 км/ч - Профиль обода: 5J

Давление воздуха в шинах колес передней и задней оси соответственно p_ш.а = 1,8 кгс/см² и р_ш.в = 2,4 кгс/см², см. приложение 8.

Шины монтируются на обод 5J (ГОСТ 10408-74. Размеры элементов крепления колес по ГОСТ 10408-74. Ориентировочная масса колеса в сборе с шиной m_к = 18 кг (см. приложение10.). Суммарная масса вращающихся частей колеса, ступицы и тормозного механизма ≈ (1,5…1,6) · m_к = 1,6·18 = 28,8 кг – для дисковых тормозных механизмов и ≈ (1,35…1,4) · m_к = 1,4·18 = 25,2 кг – для барабанных.