Подбор размера шин и расчет радиуса качения

 

Для подбора шин и определения по их размерам радиусов качения колеса необходимо знать распределение нагрузки по мостам.

У легковых автомобилей распределение нагрузки от полной массы по мостам зависит в основном от компоновки. При классической компоновке на задний мост приходится 52…55% нагрузки от полной массы, для переднеприводных автомобилей 48%.

Радиус качения колеса r_к выбирается в зависимости от нагрузки на одно колесо. Наибольшая нагрузка на колесо определяется положением центра масс автомобиля, которое устанавливается по предварительному эскизу или прототипу автомобиля.

Следовательно, нагрузку на каждое колесо передней и задней оси автомобиля соответственно можно определить по формулам:

 

P₁ = G₁ / 2, (6)

 

P₂ = G₂ / 2. (7)

 

где G₁, G₂ - нагрузки от полной массы на переднюю и заднюю ось автомобиля соответственно.

Расстояние от передней оси до центра масс найдем по формуле:

 

a=G₂*L/G_a, (8)

 

где G_a – модуль сил тяжести автомобиля (Н);

L – база автомобиля.

 

Расстояние от центра масс до задней оси

 

в = L-а. (9)

 

Выбираем шины исходя из нагрузки на каждое колесо по Таблице 1.

 

Таблица 1 – Шины автомобилей

 

Обозначение шины	Максимальная нагрузка, Н	Обозначение шины	Максимальная нагрузка, Н
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)

 

Например: 165-13/6,45-13 с максимальной нагрузкой 4250 Н, 165 и 6,45 - ширина профиля мм и дюймах соответственно, посадочный диаметр обода 13 дюймов. По этим размерам можно определить радиус колеса, находящегося в свободном состоянии

 

r_c = + b, (10)

 

где b – ширина профиля шины (мм);

d – диаметр обода шины (мм), (1 дюйм = 25,4 мм)

 

Радиус качения колеса r_к определяется с учетом деформации, зависящей от нагрузки

 

r_к = 0,5 * d + (1 - k) * b, (11)

 

 

где k – коэффициент радиальной деформации. Для стандартных и широкопрофильных шин k принимают 0,1…0,16.

 

Расчет внешней характеристики двигателя

 

Расчет начинается с определения мощности N_ev, необходимой для обеспечения движения с заданной максимальной скоростью V_max.

При установившемся движении автомобиля мощность двигателя в зависимости от дорожных условий может быть выражена следующей формулой (кВт):

 

N_ev = V_max * (G_a * + K_в * F * V ) / (1000 * * K_p), (12)

 

где - коэффициент суммарного дорожного сопротивления для легковых автомобилей определяется по формуле:

 

=0,01+5*10^-6* V . (13)

 

K_в – коэффициент обтекаемости, K_в = 0,3 Н*с^2*м^-4;

F – лобовая площадь автомобиля, м²;

- КПД трансмисии;

K_p – коэффициент коррекции.

 

Коэффициент суммарного дорожного сопротивления для грузовых автомобилей и автопоездов

 

=(0,015+0,02)+6*10^-6* V . (14)

 

Лобовую площадь для легковых автомобилей находим из формулы:

 

F_A = 0,8 * B_г * H_г, (15)

 

где B_г – габаритная ширина;

H_г – габаритная высота.

Лобовая площадь для грузовых автомобилей

 

F_A = B * H_г, (16)

 

где B – колея,м.

 

При рекомендуемых температурах масла в агрегатах механической трансмиссии = 0,8…0,95. Коэффициент коррекции в данном случае рекомендуется применять K_p =0,6…0,8.

 

 

Частота вращения коленчатого вала двигателя

 

Частота вращения коленчатого вала двигателя n_v, соответствующая максимальной скорости автомобиля, определяется из уравнения (мин^-1):

 

n_v = Vmax * , (17)

 

где - коэффициент оборотистости двигателя.

У существующих легковых автомобилей коэффициент оборотистости двигателя лежит в приделах 30…35, у грузовых с карбюраторным двигателем – 35…45; у грузовых с дизельным двигателем– 30…35.

 

Максимальная мощность двигателя

 

Максимальную мощность двигателя найдем из формулы:

 

N_max = N_ev / [ a * + b * ()² – c * ()³ ], (18)

где - отношение частоты вращения коленчатого вала двигателя при

максимальной скорости движения автомобиля к частоте

вращения при максимальной мощности двигателя;

a, b, c – коэффициенты, постоянные для каждого двигателя.

В случае упрощенного расчета можно применять для бензиновых двигателей a = b = c = 1; для дизелей с непосредственным впрыском а=0,5, в=1,5,с=1; для дизелей предкамерных а=0,8, в=1,4, с=1, для двухтактных дизелей а=0,87, в=1,13, с=1.

Для построения внешней характеристики при известной мощности N_max и выбранных коэффициентах a, b, c, принимаем частоту вращения коленчатого вала при максимальной мощности от 5500 до 6500 мин^-1.