1.1.1. Весовые параметры автомобиля. Собственная масса, полезная нагрузка и т.Д.

Многие требования к конструкции автомобиля могут быть ре­ализованы лишь в случае, если будут выдержаны определенные инерционные (весовые) ее показатели. К ним относятся масса и моменты инерции автомобиля, а также положение центра масс.

Собственная масса

В зависимости от состояния автомобиля его масса может из­меняться в достаточно широких пределах, (у грузового авто при погрузке масса увеличивается более 100%).

Три взаимосвязанных показателя масс:

масса неснаряженного автомобиля, то есть масса автомобиля без снаряжения (инст­румента, запасного колеса) и за­правки. Этот показатель позволяет судить о материалоемкости, однако не может дать представления о поведении автомобиля в реальных эксплуатационных условиях.

масса снаряженного ав­томобиля, то есть масса автомобиля с заправкой и снаряжением, но без водителя и пассажиров. При этой массе производится оценка предельно воз­можной динамики разгона.

полная масса автомобиля — сум­марная масса снаряженного автомобиля, полезной нагрузки, води­теля и пассажиров. Оценка ос­новных эксплуатационных качеств автомобиля. Указанные величины являются оценочными показателями.

Благодаря наличию подвески, некоторые элементы конструкции автомобиля имеют возможность относительного перемещения. Часть конструкции автомобильного транспортного средства, которая от­делена от колес или мостов упругими элементами подвески, называется подрессоренной. Части конструкции шасси автомобильного транспортного средства, масса которых не воспринимается упругими элементами подвески, называются неподрессоренными. Чем меньше отношение массы неподрессоренных частей к массе подрессоренной части конструкции, тем лучше плавность хода автомобиля. Следовательно, при одинаковых собственных массах более комфортабельным будет автомобиль, у которого неподрессоренные части конструкции имеют меньшую массу.

Полезная нагрузка

Полезная нагрузка грузового автомобиля называется грузоподъ­емностью и указывается в его паспортных данных всего одной цифрой. Легковые автомобили и автобусы предназначены для пе­ревозки пассажиров и их багажа, поэтому характеризуются не гру­зоподъемностью, а пассажировместимостью. При этом у легковых автомобилей указывается число мест, включая водителя, а у автобусов - число мест для сидения, общее число мест и общее число мест для перевозки людей в часы пик. Поскольку масса пассажиров и их багажа неизвестна, они задаются некоторыми условными значениями, с помощью которых можно рассчитать пол­ную нагрузку. В нашей стране массу пассажира принимают равной 75 кг, массу багажа - 10 кг на одного пассажира легкового авто­мобиля, 5 кг на одного пассажира городского и 15 кг на одного пассажира междугородного автобуса.

Положение центра масс

С позиций реализации ряда заложенных в конструкцию авто­мобиля эксплуатационных качеств важными являются не только показатели собственной массы и полезной нагрузки автомобиля, но распределение нормальных реакций по колесам автомобиля. Это распределение определяется положением центра масс.

Центр масс автомобиля располагается, как правило, в продольной плоскости симметрии, хотя его небольшое отклонение от этого положения возможно при изменении загрузки автомобиля. Оче­видно, что чем ближе центр масс к какой-либо из осей автомобиля, тем больше приходящаяся на нее нагрузка. Распределение масс влияет на устойчивость и управляемость автомобиля, его проходи­мость, тормозные качества и плавность хода. В связи с этим в справочной литературе указываются значения масс, приходящихся на разные оси автомобиля. Эти показатели могут быть представлены в абсолютных величинах или в виде соотношения (обычно про­центного) масс. С точки зрения обеспечения проходимости особое значение имеет масса автомобиля, приходящаяся на ведущие колеса. Этот показатель называется сцепной массой.

В большинстве стран в целях обеспечения сохранности авто­мобильных дорог регламентированы предельно допустимые осевые нагрузки. Поэтому характеристики распределения масс являются также основанием для принятия решения о возможности исполь­зования автомобиля в конкретных эксплуатационных условиях. При­менение в конструкциях тяжелых автомобилей (грузовых, а иногда автобусов) более двух осей, определяется обычно необходимостью уменьшения осевых нагрузок до допустимых значений. Автомобили, осевая нагрузка которых превышает допустимую, относят к внедорожным. Положение центра масс по высоте автомобиля оказывает влияние на его управляемость, тормозные свойства, устойчивость против опрокидывания, при этом безусловные преимущества с этих точек зрения имеют автомобили с более низким расположением центра масс.

Моменты инерции

При одинаковом положении центра масс и равных массах ав­томобили могут иметь разные значения моментов инерции. В целом инерционные свойства конструкции, наряду с указан­ными выше показателями масс, могут быть охарактеризованы тремя значениями моментов инерции (относительно трех взаимно пер­пендикулярных осей, проходящих через центр масс). Момент инер­ции относительно вертикальной оси оказывает большое влияние на управляемость автомобиля и устойчивость его против заноса. Момент инерции относительно горизонтальной поперечной оси влияет на плавность хода автомобиля. Момент инерции относительно горизонтальной продольной оси может оказать влияние на устой­чивость автомобиля против поперечного опрокидывания.

В процессе проектирования конструктор имеет возможность вли­ять на величины моментов инерции автомобиля в основном за счет изменений в его компоновочной схеме.