2.2 Мощность и момент на ведущих колесах автомобиля

В условиях эксплуатации автомобиль может двигаться на различных режимах: установившееся (равномерное), разгон (ускоренное), торможение (замедленное) и накат (по инерции). При всех режимах движения, кроме наката и торможения с отсоединенным двигателем, к ведущим колесам подводятся мощность и крутящий момент (рис. 2.1).

Рисунок 2.1 – Схема подвода мощности и крутящего момента к колесам

Мощность, подводимая от двигателя к ведущим колесам автомобиля, частично теряется в трансмиссии на преодоление трения Указанные потери мощности оцениваются коэффициентом полезного действия трансмиссии η_тр.

С учетом потерь мощности в трансмиссии подводимая к ведущим колесам мощность: Ν_кол = N_e 𝜂_тр

Угловая скорость коленчатого вала двигателя:

(2.1)

где ω_κ – угловая скорость ведущих колес;

u_т – передаточное число трансмиссии.

Передаточное число трансмиссии:

(2.2)

где и_к – передаточное число коробки передач;

u_д – передаточное число дополнительной коробки передач (раздаточная коробка, делитель, демультипликатор);

u_г – передаточное число главной передачи.

При постоянной угловой скорости коленчатого вала тяговая мощность, подводимая к ведущим колесам: Ν_т = N_e 𝜂_тр

При установившемся движении автомобиля тяговый момент, подводимый к ведущим колесам: M_т = М_е·u_т·η_тр

КПД трансмиссии равен произведению КПД механизмов, входящих в ее состав:

(2.3)

где η_κ, η_кар, η_д, η_г – КПД соответственно коробки передач, карданной передачи, дополнительной коробки передач и главной передачи.

2.3 Радиусы колес автомобиля

У колес автомобиля различают следующие радиусы: статический (r_с), динамический (r_д) и радиус качения (r_кач).

Статический радиус – расстояние от оси неподвижного колеса до поверхности дороги. Он зависит от нагрузки, приходящейся на колесо, и давления воздуха в шине.

Динамический радиус – расстояние от оси катящегося колеса до поверхности дороги. Он зависит от нагрузки, давления воздуха в шине, скорости движения и момента, передаваемого через колесо.

Радиус качения – отношение линейной скорости оси колеса к его угловой скорости: r_кач = v_к/ω_к. Он зависит от нагрузки, давления воздуха в шине, передаваемого момента, пробуксовывания и проскальзывания колеса, определяется экспериментально или вычисляется по формуле:

(2.4)

где n_к – число полных оборотов колеса;

S_k – путь, пройденный колесом за полное число оборотов.

На дорогах с твердым покрытием и хорошим сцеплением радиус качения, статический и динамический радиусы отличаются друг от друга незначительно, т.е. r_с ≈ r_д ≈ r_кач.

Для различных типов шин радиус колеса может быть определен по ГОСТ, в котором регламентированы статические радиусы для ряда значений нагрузки и давления воздуха в шинах. Кроме того, радиус колеса в метрах, можно рассчитать по маркировке шины, используя выражение:

(2.5)

где d – диаметр обода колеса, м;

В_ш – ширина профиля шины, м;

λ_ш = 0,8–0,9 – коэффициент смятия шины.