Выбор колесной формулы автомобиля и геометрических параметров колес

 

Количество и размеры колес (диаметр колеса d_к и масса, передаваемая на ось колеса) определяются исходя из грузоподъемности автомобиля.

При полностью груженом автомобиле 65…75%от общей массы машины m_а приходится на заднюю ось и 25…35% -на переднюю. Следовательно, коэффициенты нагрузки передних l_п и задних ведущих l_о колес составляют соответственно 0,25…0,35 и 0,65…0,75.

Автомобиль трехосный, тогда масса, приходящаяся на одно колесо задней тележки:

 

P_к=0.7∙m_г∙(1+1/η_г)/8

 

P_к=0.7∙10000∙(1+1/2)/8=1312,5 кг

Выбираем ширину профиля шин b_п=0,260 м и диаметр посадочного обода d_o=0,508 м.

Тогда расчетный радиус ведущих колес будет:

 

r_к=0,5d_o+0,85b_п,

 

r_к=0,5∙0,508+0,85∙0,26=0,495 м

Определим распределение полной массы автомобиля, а также снаряженной массы через передний и задний мосты.

Распределение полной массы:

 

P_з=(m₀+m_г)·0,75=19091·0,75=14318,25 кг

P_п=(m₀+m_г)·0,25=19091·0,25=4772,75 кг

 

Распределение снаряженной массы:

 

P_з=(m₀+m_г·1,1) 0,75=20000·0,75=15000 кг

P_п=(m₀+m_г·1,1)·0,25=20000·0,25=5000 кг

 

Определение вместимости и геометрических параметров платформы

 

По грузоподъемности m_г выбираем вместимость платформы V_к в м³, из условия:

 

V_к=k_г∙m_г,

 

k_г=0,6…0,75.

V_к=0,7∙10=7 м³

Подбираем внутренние размеры платформы автомобиля в м:b_к, h_к, l_к.

 

V_к=b_к∙h_к∙l_к

 

V_к=2,57∙0,5∙5,44=6,99 м³

Ширина платформы b_к=1,39∙В. В-колея автомобиля по задним колесам. b_к=1,39∙1,85=2,57 м.

Высота кузова: h_к=k_к∙m_г, примем коэффициент k_к=0,05 тогда h_к=0,05∙10=0,5 м.

Тогда длина платформы:

 

l_к=V_к/(b_к∙h_к),

 

l_к=7/(2,57∙0,5)=5,44 м

По внутренней длине l_к определим базу L (расстояние между осями передних колес и осью задней тележки):

 

L=k_L∙l_к,

 

где: k_L=0,75…0,8.

L=5.44∙0.75=4.08 м.

 

Тормозные свойства автомобиля

 

Торможение – процесс создания и изменения искусственного сопротивления движению автомобиля с целью уменьшения его скорости или удержания неподвижным относительно дороги.

Тормозные свойства – совокупность свойств, определяющих максимальное замедление j_{т max} автомобиля при его движении на различных дорогах в тормозном режиме, предельные значения внешних сил, при действии которых заторможенный автомобиль надежно удерживается на месте или имеет необходимые минимальные установившиеся скорости при движении под уклон.

Тормозной режим – режим, при котором ко всем или нескольким колесам подводятся тормозные моменты.

Оценочными показателями эффективности рабочей и запасной тормозных систем является установившееся замедление j_{т уст}, соответствующее движению автомобиля при постоянном усилии воздействия на тормозную педаль, и минимальный тормозной путь S_{т min} – расстояние, проходимое автомобилем от момента нажатия на педаль до остановки.

Для автопоездов дополнительный оценочный показатель – время срабатывания тормозов t_ср – время от момента нажатия на тормозную педаль до достижения j_{т уст}.

 

Установившееся замедление при движении автомобиля

Замедление j_{т уст} на горизонтальной дороге:

 

j_{т уст}=g∙φ_сц/δ_вр,

 

Где g - ускорение свободного падения, м/с; φ_сц – коэффициент сцепления колес с дорогой; δ_вр – коэффициент учета вращающихся масс. δ_вр=1,05…1,25. j_{т max}=6,5…7 м/с.

j_{т уст}=9,81∙0,7/1,15=5,97 м/с.

 

Минимальный тормозной путь

Длина минимального тормозного пути S_{т min} может быть определена из условия, что работа, совершенная машиной за время торможения, должна быть равна кинетической энергии, потерянной ею за это время.

 

S_{т min}=(V₁²-V₂²)/2∙j_{т уст},

 

Где V₁,V₂ – скорости автомобиля в начале и в конце торможения м/с.

Если торможение осуществляется на горизонтальной дороге (α=0) с замедлением j_{т уст}=g∙φ_сц/δ_вр до остановки машины:

 

S_{т min}=δ_вр∙V₁²/2∙g∙φ_сц=0,051∙δ_вр∙V₁²/φ_сц.

S_{т min}=0,051∙1,15∙14²/0,7=16,4 м

S_{т min}=0,051∙1,15∙22²/0,7=40,6 м

S_{т min}=0,051∙1,15∙24²/0,7=48,3 м

 

Динамические свойства автомобиля

 

Динамические свойства автомобиля в значительной мере определяются правильным выбором количества передач и скоростным режимом движения на каждой из выбранных передач.

Для автомобилей сельскохозяйственного назначения с механической ступенчатой трансмиссией количество основных передач не превышает 5…6.

Последняя передача прямая, т.е. привод главной передачи осуществляется непосредственно от коленчатого вала двигателя.

 

Выбор передач автомобиля

Передаточное число i_тр трансмиссии автомобиля:

 

i_тр=i_к∙i_о,

 

где: i_к – передаточное число коробки передач; i_o – передаточное число главной передачи.

Передаточное число главной передачи:

 

i_o=0,105∙r_к∙n_v/V_max=(π∙n_v/30∙V_max)∙r_к,

 

где: r_к – расчетный радиус ведущих колес, м; n_v – частота вращения коленчатого вала двигателя при максимальной мощности и максимальной скорости движения автомобиля. n_v=2100 мин^-1.

i_o=(3,14∙2100/30∙24)∙0,495=4,35

Передаточное число трансмиссии на первой передаче:

i_тр1=D_{l max}∙G∙r_к/M_{к max}∙η_{тр l},

 

где: D_{l max} – максимальный динамический фактор, допустимый по условиям сцепления ведущих колес автомобиля.

i_тр1=0,49∙187091,8∙0,495/1391,5∙0,876=35,74

 

D_{l max}=φ_сц∙λ_к,

 

где: φ_сц – коэффициент сцепления ведущих колес с дорогой, в зависимости от дорожных условий φ_сц=0,5…0,75. λ_к – коэффициент нагрузки ведущих колес автомобиля; λ_к=0,65…0,8.

D_{1 max}=0,7∙0,7=0,49

М_{к max} – максимальный крутящий момент двигателя (Н∙м); G – полный вес автомобиля, Н. η_тр – КПД трансмиссии автомобиля на первой передаче.

 

,

 

где: η_х=0,95…0,97 – КПД двигателя при холостом прокручивании коленчатого вала; η_ц=0,98…0,985 – КПД цилиндрической пары шестерен; η_к=0,975…0,98 - КПД конической пары шестерен; n_ц и n_к – количество цилиндрических и конических пар, участвующих в зацеплении на первой передаче.

η_{тр 1}=0,96∙0,98²∙0,975²=0,876,

В первом приближении при предварительных расчетах передаточное число автомобиля будем подбирать по принципу геометрической прогрессии, образуя ряд:i_o,i_o∙q,…i_тр1, где q – знаменатель прогрессии; подсчитаем его по формуле:

 

 

где: z – число передач.

=1,7

Посчитаем КПД трансмиссии остальных передач.

 

i_тр2= i_тр1/q

 

i_тр2=35,74/1,7=21,11

i_тр3=21,11/1,7=12,47

i_тр4=12,47/1,7=7,37

i_тр5=7,37/1,7=4,35