Для підбору шин і визначення їх розмірів радіусів кочення колеса необхідно знати розподіл навантаження мостами.
У легкових автомобілів розподіл навантаження від повної маси мостами залежить в основному від компонування. При класичному компонуванні на задній міст припадає 52-55% навантаження від повної маси, для передньопривідних автомобілів 48%.
Радіус кочення колеса вибирається в залежності від навантаження на одне колесо. Найбільше навантаження на колесо визначається положенням центру мас автомобіля, яке встановлюється за попереднім ескізом або прототипом автомобіля.
Отже, навантаження на кожне колесо передньої та задньої осі автомобіля відповідно можна визначити за формулами:
P 1 = G 1/2, (6)
P 2 = G 2 / 2. (7)
де G 1 G 2 - навантаження від повної маси на передню і задню вісь автомобіля відповідно.
Відстань від передньої осі до центру мас знайдемо за такою формулою:
a=G 2 *L/G a , (8)
де Ga – модуль сил тяжіння автомобіля (Н);
L – база автомобіля.
Відстань від центру мас до задньої осі
Вибираємо шини, виходячи з навантаження на кожне колесо по Таблиці 1.
Таблиця 1 – Шини автомобілів
| Позначення шини | Позначення шини | ||
| 155-13/6,45-13 | 240-508 (8,15-20) | ||
| 165-13/6,45-13 | 260-508P (9,00P-20) | ||
| 5,90-13 | 280-508 (10,00-20) | ||
| 155/80 R13 | 300-508 (11,00R-20) | ||
| 155/82 R13 | 320-508 (12,00-20) | ||
| 175/70 R13 | 370-508 (14,00-20) | ||
| 175-13/6,95-13 | 430-610 (16,00-24) | ||
| 165/80 R13 | 500-610 (18,00-25) | ||
| 6,40-13 | 500-635 (18,00-25) | ||
| 185-14/7,35-14 | 570-711 (21,00-78) | ||
| 175-16/6,95-16 | 570-838 (21,00-33) | ||
| 205/70 R14 | 760-838 (27,00-33) | ||
| 6,50-16 | |||
| 8,40-15 | |||
| 185/80 R15 | |||
| 220-508P (7,50R-20) | |||
| 240-508 (8,25-20) | |||
| 240-381 (8,25-20) |
Наприклад: 165-13/6,45-13 з максимальним навантаженням 4250 Н, 165 і 6,45 - ширина профілю мм і дюймах відповідно, посадковий діаметр обода 13 дюймів. За цими розмірами можна визначити радіус колеса, що у вільному стані
r c = + b, (10)
де b - Ширина профілю шини (мм);
d – діаметр обода шини (мм), (1 дюйм = 25,4 мм)
Радіус кочення колеса r до визначається з урахуванням деформації, яка залежить від навантаження
r до = 0,5 * d + (1 - k) * b, (11)
де k - Коефіцієнт радіальної деформації. Для стандартних та широкопрофільних шин k приймають 0,1…0,16.
Розрахунок зовнішньої характеристики двигуна
Розрахунок починається з визначення потужності N ev , необхідної для забезпечення руху із заданою максимальною швидкістю V max .
При встановленому русі автомобіля потужність двигуна в залежності від дорожніх умов може бути виражена наступною формулою (кВт):
N ev = V max * (G a * + K * F * V ) / (1000 * * K p), (12)
де - Коефіцієнт сумарного дорожнього опору для легкових автомобілів визначається за формулою:
0,01 +5 * 10 -6 * V. (13)
K в - коефіцієнт обтічності, K в = 0,3 Н * з 2 * м -4;
F - лобова площа автомобіля, м 2;
ККД трансмісії;
K p - Коефіцієнт корекції.
Коефіцієнт сумарного дорожнього опору для вантажних автомобілів та автопоїздів
= (0,015 +0,02) +6 * 10 -6 * V. (14)
Лобову площу для легкових автомобілів знаходимо з формули:
F A = 0,8 * B г * H г, (15)
де B г – габаритна ширина;
H г – габаритна висота.
Лобова площа для вантажних автомобілів
F A = B * H г, (16)
Частота обертання колінчастого валу двигуна
Частота обертання колінчастого валу двигуна n v , що відповідає максимальній швидкості автомобіля, визначається з рівняння (хв -1) :
n v = Vmax * , (17)
де - коефіцієнт спритності двигуна.
У існуючих легкових автомобілів коефіцієнт обертальності двигуна лежить у межах 30...35, у вантажних з карбюраторним двигуном - 35...45; у вантажних з дизельним двигуном - 30 ... 35.
Для підбору шин і визначення їх розмірів радіуса кочення колеса необхідно знати розподіл навантаження мостами.
У легкових автомобілів розподіл навантаження від повної маси мостами залежить в основному від компонування. При класичному компонуванні на задній міст припадає 52-55% навантаження від повної маси, для передньопривідних автомобілів 48%.
Радіус кочення колеса rк вибирається залежно від навантаження одне колесо. Найбільше навантаження на колесо визначається положенням центру мас автомобіля, яке встановлюється за попереднім ескізом або прототипом автомобіля.
G2=Ga*48%=14000*48%=6720Н
G1 = Ga * 52% = 14000 * 52% = 7280Н
Отже, навантаження на кожне колесо передньої та задньої осі автомобіля відповідно можна визначити за формулами:
P1 = 7280/2 = 3360 Н
P2 = 6720/2 = 3640 Н
Відстань від передньої осі до центру мас знайдемо за такою формулою:
L-база автомобіля, мм.
a = (6720 * 2,46) / 14000 = 1,18м.
Відстань від центру мас до задньої осі:
в = 2,46-1,18 = 1,27м
Тип шин (за таблицею ГОСТів) – 165-13/6,45-13. За цими розмірами можна визначити радіус колеса, що знаходиться у вільному стані:
Де b-ширина профілю шини (165 мм)
d - діаметр обода шини (13 дюймів)
1дюйм = 25,4мм
rc=13*25,4/2+165=330 мм
Радіус кочення колеса rk визначається з урахуванням деформації, яка залежить від навантаження:
rk=0.5*d+ (1-k) *b (9)
де k – коефіцієнт радіальної деформації. Для стандартних та широкопрофільних шин k приймають 0,3
rk = 0,5 * 330 + (1-0,3) * 165 = 280мм = 0,28м
Інші публікації:
Експлуатаційні економічні показники роботи порту
Розрахуємо та порівняємо показники економічної ефективності варіантів схем механізації. Розрахунок зробимо в табличній формі. Таблиця 4.1 Розрахунок техніко-економічних показників, порівняння економічної ефективності схем механізації Показник Варіант Відхилення Базовий...
Транспортно-перевантажувальна характеристика вантажу
На вибір способів перевезення та навантаження впливають фізико-хімічні та механічні властивості вантажів. Склад цих показників залежить від категорії вантажів (штучні, навалочные, лісові та інших.). Навалочними називаються вантажі, що транспортуються у транспортних засобах навалом. До навалочн...
Аналіз експлуатаційних витрат та собівартості перевезень
Витрати на перевезення (Е) складаються під впливом великої кількості факторів. Причому одні чинники є відділення зовнішніми, які залежать від його працівників, інші, навпаки, залежить від якості роботи колективу, його зусиль, вкладених у підвищення ефективності виробництва. Тому пра...
У зв'язку з великою різноманітністю видів деформації пневматичної шини її радіус не має одного певного значення, як у колеса з жорстким ободом.
Розрізняють такі радіуси кочення колеса з пневматичною шиною: вільний г 0 ,статичний r cvдинамічний г ата кінематичний р к.
Вільний радіус г 0- це найбільший радіус бігової доріжки колеса вільного від зовнішнього навантаження. Він дорівнює відстані від поверхні бігової доріжки до осі колеса.
Статичний радіус г ст є відстанню від осі нерухомого колеса, навантаженого нормальним навантаженням, до площини його опори. Значення статичного радіусу при максимальному навантаженні регламентовані стандартом кожної шини.
Динамічний радіус г я- це відстань від осі рухомого колеса до точки застосування результуючої елементарних реакцій ґрунту, що діють на колесо.
Статичний та динамічний радіуси зменшуються зі збільшенням нормального навантаження та зі зменшенням тиску повітря в шині. Залежність динамічного радіусу від навантаження моментом, отримана експериментально Е.А. Диваковим, показано на рис. 9, а,графік 1. З малюнка видно, що зі збільшенням моменту М веа,переданого колесом, його динамічний радіус зменшується. Це пояснюється тим, що відстань по вертикалі між віссю колеса та його опорною поверхнею зменшується внаслідок деформації скручування боковини шини. Крім того, під дією моменту, що крутить, виникає не тільки дотична сила, а й нормальна складова, яка прагне притиснути колесо до поверхні дороги.
Мал. 9. Залежно, отримані Е.А. Чудаковим: а - зміна динамічного (Я і кінематичного ( 2) радіусів колеса залежно від провідного моменту: б - зміна кінематичного радіусу колеса під дією провідного та гальмівного моментів
Величина динамічного радіусу залежить також від глибини колії при русі по грунту, що деформується, або грунті. Чим більша глибина колії, тим менший динамічний радіус. Динамічний радіус колеса є плечем застосування дотичної реакції ґрунту, що штовхає провідне колесо. Тому динамічний радіус називають ще силовим.
Кінематичний радіус або радіус кочення колеса - це поділений на 2кдійсний шлях колеса пройдений за один оберт. Ще кінематичний радіус визначають як радіус такого фіктивного колеса з жорстким ободом, яке за відсутності пробуксовування та прослизання має однакову з дійсним колесом кутову швидкість обертання та поступальну швидкість:
де v K – поступальна швидкість кочення колеса; з к - кутова швидкість обертання колеса; S K- Шлях колеса за один оборот з урахуванням буксування або ковзання.
З виразу (5) випливає, що при повному буксуванні колеса (v K = 0) радіус г до= 0, а за повного ковзання (з к = 0) кінематичний радіус дорівнює ©о.
На рис. 9, а(графік 2) представлена одержана Є.А. Чудаковим залежність зміни кінематичного радіусу колеса від на нього крутного моменту М вед. З малюнка випливає, що величина зміни динамічного та кінематичного радіусів залежно від дії моменту різна. Більш крута залежність кінематичного радіусу колеса порівняно із залежністю динамічного радіусу може бути пояснена дією на нього двох факторів. По-перше, кінематичний радіус зменшується на ту саму величину, на яку зменшується динамічний радіус від дії провідного моменту, як показано на рис. 9, я, графік/. По-друге, прикладений до шини провідний або гальмівний момент викликає деформацію стиснення або розтягування частини шини, що набігає. Процеси, що супроводжують ці деформації, легко простежити, якщо уявити колесо у вигляді циліндричної пружної спіралі з рівномірною навивкою витків. Як показано на рис. 10 а під дією провідного моменту набігає частина шини (передньої) стискається, внаслідок чого загальний периметр кола протектора шини зменшується, шлях колеса S Kза один оборот меншає. Чим більше деформація стиснення шини в частині, що набігає, тим більше зниження шляху S K ,що відповідно до (5) пропорційно зменшенню кінематичного радіусу р к.
При дії гальмівного моменту відбувається протилежне явище. До опорної поверхні підходять розтягнуті елементи шини
(рис. 10, б).Периметр шини та шлях колеса S K ,прохідний за його оборот, зростають у міру збільшення гальмівного моменту. Тому кінематичний радіус зростає.
Мал. 10. Схема деформації шини від дії моментів М вед(а) та М т(б)
На рис. 9, бпоказана залежність зміни радіуса колеса від дії на нього активного, що крутить, Л/ вед і гальмівного М 1моментів при стійкому зчепленні колеса із опорною поверхнею. Є.А. Чудаков запропонував таку формулу визначення радіуса колеса:
де г до 0 - радіус кочення колеса при вільному режимі кочення, коли провідний момент та момент опору кочення рівні між собою; А, т - коефіцієнт тангенціальної еластичності шини, що залежить від її типу та конструкції, що знаходять за результатами експериментів.
При інженерних розрахунках як динамічний і кінематичний радіус зазвичай використовують наведений у стандарті статичний радіус даної шини при встановленому тиску повітря і максимальному навантаженні на неї. Приймають, що колесо рухається незмінною поверхнею.
При русі колією статичний радіус - це відстань від осі колеса до дна колії. Однак при русі колеса по колії точка докладання рівнодіючої елементарних реакцій ґрунту, що утворює крутний момент (ведучий або опору), буде перебувати вище дна колії та нижче поверхні ґрунту (див. рис. 17). Динамічний радіус у цьому випадку залежить від глибини колії: чим вона глибша, тим більша різниця між статичним та динамічним радіусами коліс, тим більша похибка розрахунків від припущення г л = г ст
Усі сили, що діють на автомобіль із боку дороги, передаються через колеса. Радіус колеса, з пневматичною шиною, в залежності від ваги вантажу, режиму руху, внутрішнього тиску повітря, зносу протектора, може змінюватися.
У коліс розрізняють такі радіуси:
1) вільний; 3) динамічний;
2) статичний; 4) кінематичний.
Вільний радіус(r св) - це відстань від осі нерухомого та ненавантаженого колеса до найбільш віддаленої частини бігової доріжки. Для того самого колеса величина Rсв залежить тільки від величини внутрішнього тиску повітря в шині.
Вільний радіус колеса вказується у технічній характеристиці шини. Якщо зазначена характеристика відсутня у довідкових даних, то її значення можна визначити за маркуванням шини.
Статичний радіус(r ст) - ця відстань від центру нерухомого колеса, навантаженого лише нормальною силою, до опорної площини. Значення статичного радіусу менше вільного на величину радіальної деформації:
r ст = r св - h z = r св - R z / С ш, (5.1)
де hz = Rz/Сш - радіальна (нормальна) деформація шини, м;
Rz – нормальна реакція дороги, Н;
З ш - радіальна (нормальна) жорсткість шини, Н/м.
Нормальну реакцію дороги, що діє на одне колесо, можна визначити за формулою:
R z = G О / 2, (5.2)
де G О - вага автомобіля, що припадає на певну вісь.
З формули (1) знаходимо значення радіальної жорсткості шини:
З ш = R z / r св - r ст, (5.3)
Радіальна жорсткість шини залежить від її конструкції та внутрішнього тиску повітря р ш. Якщо відома залежність С ш від р ш, то величину деформації шини можна визначити за будь-якого внутрішнього тиску повітря. При номінальному тиску повітря та навантаженні значення статичного радіусу колеса можна знайти за формулою:
r ст = 0,5d про + (1 - l ш)Н ш, (5.4)
де d o - Діаметр обода колеса, м;
Н ш - висота профілю шини у вільному стані, м;
l ш – коефіцієнт радіальної деформації шини.
Для шин звичайного профілю, і навіть широкопрофільних шин l ш = 0,10 - 0,15; для арочних та пневмокатків l ш =0,20 - 0,25.
Номінальне значення r ст колеса стосовно номінального навантаження та внутрішнього тиску повітря вказується в технічній характеристиці шини.
Динамічний радіус(r д) - це відстань від центру колеса, що котиться до опорної площини. Величина r д залежить в основному від внутрішнього тиску повітря в шині, вертикального навантаження на колесо та швидкості його руху. При збільшенні швидкості автомобіля динамічний радіус дещо зростає, що пояснюється розтягуванням шини відцентровими силами інерції.
Кінематичний радіус(r к) - це радіус умовного колеса, що не дефомується, без ковзання, яке має з даним еластичним колесом однакові кутову і лінійну швидкості:
r до = V x / w к. (5.5)
Величину r до визначають дослідним шляхом, для цього заміряють шлях S, що проходить автомобілем за n до повних обертів:
r = V x / w = V x * t / w k * t = S/2p n к, (5.6)
де V x - лінійна швидкість колеса;
w до - кутова швидкість колеса;
t – час руху.
Різниця між радіусами r д і r обумовлена наявністю прослизання в області контакту шини з дорогою.
У разі повного буксування колеса шлях, прохідний колесом дорівнює нулю S = 0, а отже r до = 0. Під час ковзання загальмованих коліс, що не обертаються (блокованих), тобто. при русі юзом, n до = 0 і r до ® ¥.
При русі автомобіля дорогами з твердим покриттям і хорошим зчепленням наближено приймають r к = r д = r с = r.
