1.3. Определение максимального передаточного числа кп

Максимальное передаточное число КП u_кп1 выбирают на основании сравнения трёх величин:

- максимального передаточного числа u_{кп1 ψ} , обеспечивающего преодоление транспортным средством максимального дорожного сопротивления ψ_max при равномерном движении на первой передаче, пренебрегая при этом сопротивлением воздуха ввиду малой скорости движения:

= P_max ≥ G_а ψ_max, откуда

u_{кп1 ψ} = , (1.6)

где P_max – максимальная сила тяги автомобиля, Н; G_a – полный вес автомобиля, Н; Т_max – максимальный крутящий момент двигателя, Нм; u₀ – передаточное число главной передачи; η_T – КПД трансмиссии.

Механический КПД трансмиссии находится в пределах:

- для грузовых автомобилей η_T = 0,85…0,88;

- для легковых автомобилей η_T = 0,90…0,95;

- для полноприводных автомобилей η_T = 0,80…0,85.

Безразмерный суммарный коэффициент сопротивления движению ψ_max, равный отношению силы сопротивления движению F_ψ к полному весу автомобиля G_а, учитывает вид дорожного покрытия и его состояние, а также конструкцию и состояние шин и давление в них и определяется по следующему выражению:

ψ_max = ,

ψ_max = , (1.7)

где f_c – коэффициент сопротивления качению колеса; α – угол продольного уклона дороги (таб. 1.3).

Таб. 1.3

Колёсная формула автомобиля	Наибольший продольный уклон дорог с покрытием α, град,
	твёрдым	грунтовым
4×4 и 6×6	8,53…9,65	6,84…7,4
4×2	3,43…4,57	2,29…2,86

Коэффициент сопротивления f_c определяют экспериментально при движении транспортного средства по горизонтальному участку дороги. Он практически не зависит от конструкции автомобиля, и определяется в основном дорожными условиями. Значения f_c в зависимости от дорожных условий при номинальном давлении в шинах приведены в таб. 1.4.

Таб. 1.4

Дорога	fc
Асфальтобетонное покрытие	0,012…0,025
Булыжная дорога в удовлетворительном состоянии	0,020…0,030
Грунтовая дорога в удовлетворительном состоянии	0,025…0,035

- максимального передаточного числа u_{кп1 φ}, обеспечивающего реализацию максимально возможной силы тяги по условию сцепления колёс с дорогой (буксованию):

= P_max ≤ φ_хG_сц , откуда

u_{Tmax φ} = , (1.8)

где G_сц – сцепной вес автомобиля, Н; φ_х – продольный коэффициент сцепления колёс с дорогой.

Значение сцепного веса автомобиля зависит от его колёсной формулы. Для полноприводного автомобиля G_сц = G_a , для автомобиля с приводом на переднюю ось G_сц = G_I , на заднюю G_сц = G_II (G_I и G_II – вес автомобиля, приходящийся на переднюю и заднюю ось соответственно).

При движении автомобиля на подъём необходимо учитывать некоторое снижение сцепного веса автомобиля с учётом угла подъёма продольного профиля дороги. Для полноприводного автомобиля G_сц = G_a , с приводом на переднюю или заднюю ось – G_сц = G_I и G_сц = G_II . Значение φ_х в зависимости от дорожных условий приведено в таб. 1.5.

Таб. 1.5

Дорога	Значение коэффициента φх
Асфальтобетонное покрытие	0,7…0,8
Булыжная дорога в удовлетворительном состоянии	0,6…0,7
Грунтовая дорога в удовлетворительном состоянии	0,5…0,6

- максимального передаточного числа u_{кп1 υ} , обеспечивающего устойчивое движение транспортного средства с требуемой минимальной скоростью V_min:

V_min = 0,3768 , откуда

u_{кп1 υ} = 0,3768 , (1.9) где n_min – частота вращения коленчатого вала двигателя, соответствующая минимальной скорости автомобиля, об/мин; r_k – радиус качения колеса, м; V_min – минимальная скорость автомобиля, км/час.

Значение минимальной скорости движения принимается:

- для легковых автомобилей V_min = 4…5 км/ч;

- для грузовых автомобилей с колёсной формулой 4×4 и 6×6 V_min = 2…5 км/ч.

Сначала сравнивают значения u_{кп1 ψ} и u_{кп1 φ}. Полученное неравенство u_{кп1 ψ} > u_{кп1 φ} свидетельствует о том, что автомобиль при существующей силе тяги P_max не сможет преодолеть заданные дорожные сопротивления. В этом случае:

- задают более благоприятные условия для движения автомобиля (например, движение только по дороге с асфальтовым покрытием, что приведёт к увеличению коэффициента φ_х и снижению коэффициента ψ_max );

- изменяют конструкцию автомобиля (в частности, изменяют центр тяжести неполноприводного автомобиля, что приведёт к перераспределению нагрузки на ведущую ось в сторону её увеличения, или переходят на полноприводную схему).

Коэффициенты перераспределения нагрузки на ведущую переднюю k_R1 или ведущую заднюю k_R2 ось находятся в пределах k_R1 = 0,8…0,9; k_R2 = 1,1…1,3. В общем случае сцепной вес, приходящийся на ведущую ось с учётом коэффициентов перераспределения нагрузки:

- с передними ведущими колёсами G_сц = k_R1G_I;

- с задними ведущими колёсами G_сц = k_R2G_II.

При u_{кп1 ψ} < u_{кп1 φ} можно принять u_кп1 = u_{кп1 ψ} , чтобы уменьшить диапазон коробки передач Д_к и тем самым снизить её размеры и массу. Однако обычно даже в этом случае стремятся полностью реализовать силу тяги P_max по условию максимального сцепления колёс с дорогой (отсутствию пробуксовывания) и принимают u_кп1 = u_{кп1 φ} .

Для полноприводных автомобилей всегда стремятся обеспечить реализацию максимально возможной силы тяги P_max по условию максимального сцепления колёс с дорогой и принимают u_кп1 = u_{кп1 φ} .

Далее выбранное передаточное число сравнивают с максимальным передаточным числом u_{кп1 υ}, обеспечивающим устойчивое движение автомобиля с требуемой минимальной скоростью V_min, и максимальное из них окончательно принимают за u_кп1. Если выбранное по первому сравнению u_кп1 < u_кп1υ, то принимая u_кп1 = u_{кп1 υ}, обеспечивается требуемая минимальная скорость автомобиля, но максимальная сила тяги в контакте колеса с дорогой будет больше, чем это необходимо по условию максимального сцепления колеса с дорогой.