2.2 Визначення спорядженої і повної мас автомобіля, і їх розподілу по осях

Оціночним показником конструкції автомобіля є коефіцієнт використання маси η_G, який визначаємо за формулою:

(2.5)

де М_а- повна маса автомобіля;

М₀ – споряджена маса автомобіля; складається з сухої маси автомобіля та маси палива, охолоджувальної рідини, запасного колеса (коліс), інструмента, обов’язкового обладнання;

М_в – вантажопідйомність автомобіля.

Повну масу автомобіля, який проектується, визначаємо за виразом:

, кг (2.6)

де – споряджена маса автомобіля, кг;

= 75 кг – маса пасажира та водія;

=50 кг– маса багажу (для легкових автомобілів і автобусу), кг; для легкового автомобіля приймаємо масу багажу М_б =50 кг. z = 4 – число місць для пасажирів;

Прийнявши для легкового автомобіля споряджену масу М₀ = 1035 кг, z =4 і , за формулою визначаємо повну масу автомобіля:

У нашому випадку чисельні значення:

Для легкових автомобілів і автобусів η_G залежить від класу автомобіля і знаходиться в межах η_G = 0,2…0,8.

Для легкових автомобілів і автобусів пасажиромісткість перераховуємо у вантажопідйомність і далі визначають повну масу за формулою:

_(2.7)

де m_p – розрахункова маса пасажира. Приймаємо у розрахунках m_p = 75 кг.;

m_б – розрахункова маса ручного багажу. Приймають m_б = 10 кг.;

N_сум – сумарна кількість пасажирів включно з водієм.

Розподіл мас по осях автомобіля визначаємо, враховуючи конструкцію автомобіля, дані автомобілів прототипів, рекомендації, які наведено в відповідних довідниках і технічній літературі, а також за наступними формулами:

(2.8)

(2.9)

де а₀, b₀ – відстані від центра мас до передньої і задньої осей автомобіля в спорядженому стані;

а_а, b_а – відповідні відстані при повному завантажені автомобіля.

При наявності значень відстаней а₀, b₀ а_а і b_а для автомобіля – прототипу розподіл мас по осях приймають за аналізом розподілу мас по відповідних осях прототипу.

Розподіл мас по осях автомобілів визначаємо, виходячи з того, що в існуючих конструкціях значення мас, які приходяться на ведучі осі, становить ( індекси 2,3 відносяться до ведучих коліс):

– у повнопривідних легкових автомобілів:

М2 = ( 0,51 …0,56) Ма. (2.10)

М1 = Ма  М₂ (2.11)

де М_а – повна маса автомобіля, кг;

М₂ – маса, що припадає на задню вісь, кг.

Тоді:

М₂ = 0,53 ⋅1460 = 773,8 кг;

М₁ = 1460  773,8 = 686,2 кг;

Повна вага автомобіля (Н) визначається за формулою:

G_а = М_а ⋅ g, Н. (2.12)

де g – прискорення вільного падіння, яке дорівнює g = 9,81 м/с²

G_а = 1460 ⋅ 9,81 = 14322,6 Н.

Вага легкового автомобіля, що приходиться на кожну з осей визначають за формулами:

G₁ = М₁ · g, Н (2.13)

G₂ = М₂ · g, Н (2.14)

G₁ = 686,2 ⋅9,81 = 6731,6 Н;

G₂ = 773,8 ⋅9,81 = 7591,0 Н;

У якості прототипу приймаємо автомобіль ЛуАЗ 1301, маси і розподіл у якого наближені з нашими розрахунковими значеннями.

2.4 Вибір шин

Шини для автомобіля вибираємо, виходячи з призначення автомобіля; найбільшого навантаження G_кmax, що припадає на одне колесо автомобіля відповідно до визначених навантажень на його осі, та допустимих згідно з технічними характеристиками шин навантажень на них. При цьому враховуємо відповідність швидкісних характеристик шин максимальній швидкості автомобіля, вказаній у вихідних даних.

Навантаження на одне колесо будь-якої осі становить:

G_кi = G_i /n_кi (2.15)

де Gi = M_i ·g – відповідно навантаження на к – те колесо і – тої осі;

і – номер осі;

n_кi – кількість коліс, встановлених на осі.

Інколи навантаження, що доводиться на одну ширину, знаходиться як середнє значення по автомобілю за формулою:

_(2.16)

де: М_a - повна маса автомобіля, кг;

m - кількість шин на автомобілі.

g – прискорення вільного падіння, яке дорівнює g = 9,81 м/с²

Знаходимо значення середнього навантаження на шину:

Н.

Згідно з прототипом вибираємо шини 175/80R13 98R

Характеристики шин для легкових, вантажних автомобілів та автобусів наведено і відповідних державних стандартах або технічних умовах на шини.

Умовні позначки на бічній поверхні шини вказують на її параметри : В – ширина, Н –висота її профілю, посадковий d і зовнішній D діаметри покришки.

Більшість вітчизняних шин мають позначення розмірів у мм ( у дужках – розміри в дюймах).

Наприклад, В – d→ 165 – 330 ( 6,5 – 13).

Інколи зустрічається у позначеннях сполучення.

Наприклад, D Х В – d → 1100 Х 470 – 381.

Індекси швидкості вказують на максимальні швидкості руху автомобіля з даними шинами. Вони позначаються латинськими буквами : L - до 120 км/год; P – до 150 км/год; Q – до 160 км/год; R – до 170 км/год; S – до 180 км/год.

Індекси вантажопідйомності вказують на максимальне навантаження на шину:

75→ 3870Н ; 85 → 5750 Н ; 98 → 7357Н 103 → 8750Н.

Важливим показником автомобільної шини є її радіус. Розрізняють наступні радіуси :

­ номінальний r_н ( вказано у маркуванні шини) ;

– вільний r_о – радіус шини з номінальним внутрішнім тиском повітря і за відсутності навантаження на колесо;

– статичний r_с – відстань від геометричної осі колеса до його опорної поверхні при дії лише вертикального навантаження;

– динамічний r_д – відстань від геометричної осі колеса до його опорної поверхні при його коченні;

– кінематичний r_к – відстань від геометричної осі колеса до миттєвого центра його обертання.

Статичний радіус визначається за формулою :

r_с = 0,5 d + λz ∙ Н , м (2.17)

де d – внутрішній діаметр шини, м

d = 14 ∙ 2,54 = 35,56 см = 0,3556 м;

λz = 0,88…0,92 (менші значення беруть для легкових автомобілів, більші – для вантажних і автобусів);

Н – висота профілю шини, м

Н = 175 ∙ 80% = 175 ∙0,8 = 140 мм = 0,14 м.

r_c = 0,5 ∙ 0,3556 + 0,9 ∙ 0,14 = 303,8 мм = 0,3038

При виконанні тягового розрахунку орієнтовне значення радіуса r_к колеса можна визначити також по емпіричній формулі:

r_к = 0,5 d + В (1 – λ) (2.18)

де d - внутрішній діаметр шини;

λ – коефіцієнт, що враховує вертикальну деформацію шини;

В – ширина профілю шини, мм.

Приймаємо В= 175 мм = 0,175 м.

Для стандартних і широкопрофільних шин: λ = 0,1…0,16, для арочних шин і пневмокатків: λ = 0,2…0,3. Також часто приймають r_к= r_с.

r_к = 0,5 ∙ 0,3556 + 0,175 ∙ (1 – 0,16) = 0,32 м.

Згідно з прототипом для шин 175/80R14 98R статичний радіус шини становить r_с = 0,3038 м., кінематичний радіус шини становить r_к = 0,32м