5.4 Нормальні реакції опорної поверхні

Нормальні реакції, діючі на колеса автомобіля при русі, постійно змінюються та істотно відрізняються від реакцій на горизонтальній дорозі при нерухомому автомобілі.

Для визначення реакцій R_z1, R_Z2, діючих на колеса переднього та заднього мостів, складемо рівняння моментів відносно центрів контакту коліс переднього та заднього мостів автомобіля з дорогою, точок А і В (див. рис.5.1).

Рівняння діючих моментів відносно точки А контакту коліс переднього моста запишемо:

.

Звідси маємо: .

Якщо автомобіль стоїть нерухомий на горизонтальній дорозі, тоді нормальна реакція дорівнює навантаженню на колеса:

R_z2=G₂= .

Аналогічно для визначення реакцій R_z1, які діють на колеса переднього моста, складемо рівняння моментів відносно центрів контакту коліс заднього моста, точки В (див. рис.5.1).

.

Тоді: .

Для нерухомого автомобіля на горизонтальній дорозі маємо:

R_z1=G₁= .

Відношення нормальних реакцій дороги автомобіля, що рухається, до навантажень на колесах нерухомого автомобіля на горизонтальній дорозі називається коефіцієнтом перерозподілу нормальних реакцій:

де К_R1, К_R2 – коефіцієнти перерозподілу нормальних реакцій відповідно на передніх і задніх колесах автомобіля. Деякі із значень коефіцієнтів К_R1, К_R2 для двовісних автомобілів наведено в табл.5.4.

Таблиця 5.4

Коефіцієнти перерозподілу нормальних реакцій

Умови руху	КR1	КR2
Розгін з максимальним прискоренням	0,85…0,9	1,05…1,12
Гальмування з максимальною інтенсивністю	1,2…1,4	0,85…0,75
Гальмування на спуску	1,4…1,6	0,45…0,55

5.5 Тяговий баланс автомобіля

При прямолінійному русі автомобіля на підйомі колова сила на ведучих колесах автомобіля витрачається на подолання сил опору коченню, підйому, повітря і на його розгін. Виходячи з цього, рівняння тягового балансу запишемо:

Р_к = Р_f + Р_п + Р_і + P_{j ,} (5.9)

де Р_к – колова сила на ведучих колесах автомобіля.

При несталому русі (розгоні) вона зменшиться порівняно зі сталим рухом на величину, необхідну для розгону маховика і пов'язаного з ним деталей трансмісії та коліс автомобіля. З урахуванням цього колова сила при несталому русі дорівнює:

, (5.10)

де и_тр=и_к.и₀.и_р – передаточне число трансмісії (и_к,и_0,и_р – передаточні числа відповідно коробки передач, головної передачі, роздавальної коробки);

P_f – сила опору коченню, яка згідно з наведеним раніше, дорівнює:

,

де m_а – маса автомобіля;

Р_і – сила опору підйому, яка визначається згідно залежності:

;

P_j – сила опору розгону поступальної маси автомобіля, що рухається. Зазначимо, що розгін маховика і коліс враховано вище при визначенні колової сили на ведучих колесах у формулі (5.10). Тоді силу опору розгону поступальної маси автомобіля під час руху запишемо:

P_j = .

Після підставлення до рівняння (5.9) значень колової сили і сили опору розгону поступальної маси маємо:

. 5.11)

Після елементарних перетворень отримаємо:

.

Якщо врахувати, що V=_кr_к; dV=r_кd_к; _е=и_тр_к; d_е=и_трd_к, тоді вираз у дужках запишемо:

, (5.12)

де  – коефіцієнт обертових мас автомобіля.

Рівняння (5.11), з урахуванням виразу (5.12), набуде вигляду:

. (5.13)

Для визначення коефіцієнта  використовують емпіричну залежність:

 = 1 + ₁ + ₂  , (5.14)

де – коефіцієнти, що враховують розгін відповідно коліс і маховика з деталями трансмісії. Ці коефіцієнти визначаються відповідними виразами:

,

де и_к – передаточне число коробки передач.

Рекомендується брати ₁ = 0,03…0,05; ₂ = 0,04…0,06. При цьому менше значення належить до великовантажних автомобілів, а більше – до легкових автомобілів.

Остаточно коефіцієнт обертових мас запишемо:

= 1 + 0,03…0,05 + 0,04…0,06 . (5.15)

Цей коефіцієнт більший за одиницю і враховує розгін як поступальної маси автомобіля, так і маховика з деталями трансмісії та коліс.

З урахуванням коефіцієнта обертових мас колова сила в рівнянні тягового балансу буде визначатися за формулою:

а сила опору розгону в цьому випадку враховує розгін як поступальної маси автомобіля, що рухається, так і маховика з деталями трансмісії та коліс. Цю силу визначимо за формулою:

Р_j . (5.16)

Тяговий баланс автомобіля зображають для наочності у вигляді графіків залежностей колової сили при сталому русі автомобіля на всіх передачах, сил опору коченню на горизонтальній дорозі та повітря від швидкості руху автомобіля. При цьому швидкість руху автомобіля визначається залежно від числа оборотів двигуна за формулою:

, (5.17)

де _е –_- кутова швидкість колінчастого вала двигуна, рад/с.

Графіки тягового балансу автомобіля наведено на рис. 5.3.

Зазначимо, що при V=0 сила опору коченню на горизонтальній дорозі P_f має значення:

P_f = f₀ m_ag ,

де f₀ – коефіцієнт опору коченню при V=0. Оскільки на будь-якій опорній поверхні для кожної шини f₀ 0, тому залежність P_f=f(V) на графіках тягового балансу починається не з нульової позначки.