Последовательность тягового расчета автомобиля

- при одинарных или сдвоенных шинах на всех мостах

n_мост = m_аg / P_м.доп; (12)

- при n₁мостах с одинарными шинами и n₂мостах со сдвоенными шинами

n_мост = + 0,5n₁, (13)

где P_м.доп – предельно допустимая осевая нагрузка на дорогу.

Полученное значение n_мост, округляется в большую сторону и производится распределение массы между мостами. Наиболее рациональное распределение достигается при условии равенства нагрузок на всех шинах. В этом случае масса автомобиля, приходящаяся на одну шину m_ш, и нормальная нагрузка на шину P_z определяются по формулам:

m_ш = ; (14)

P_z = m_ш ∙ g, (15)

где n_ш – суммарное количество шин на всех мостах автомобиля.

Распределение полной массы автомобиля между мостами при одинаковой нагрузке всех шин определяется по формулам:

m_а1 = m_ш ∙ n_ш1; m_а2 = m_ш ∙ n_ш2 , (16)

где m_а1 – масса, приходящаяся на передний мост;

m_а2 – масса, приходящаяся на задний мост или на тележку;

n_ш1 – количество шин переднего моста;

n_ш2 – количество шин заднего моста или тележки.

В таблице 6 приведены выражения для приближенной оценки значений массы, отнесенной к ведущему мосту двухосных автомобилей различных типов (сцепной массы m_φ), характерные для реальных автомобилей.

Таблица 6 - Выражения для предварительного выбора сцепной массы
двухосных автомобилей

После определения номинальных нагрузок на мосты автомобиля производится выбор шин. Тип шины выбирают в зависимости от назначения автомобиля с учетом предъявляемых к нему требований по проходимости, а размер шины зависит от нагрузки, приходящейся на наиболее нагруженное колеса проектируемого автомобиля.

Размеры шины оказывают влияние на параметры, характеризующие приемистость автомобиля, что особенно важно для легковых автомобилей. Поэтому предпочтительно использовать шину минимально возможного размера. Ограничением является допускаемая нагрузка на шину, указываемая в стандартах. Там же приводится информация о статическом радиусе шины r_ст при номинальных значениях давления воздуха р_ш и нормальной нагрузки P_z.

Колесную формулу автомобиля выбирают в зависимости от его назначения и условий эксплуатации. При этом необходимо обеспечить возможность надежного трогания автомобиля с места и движения без буксования ведущих колес. Это условие ставит задачу определения количества ведущих мостов большегрузного автомобиля.

У грузовых автомобилей с колесной формулой 4×2 на переднюю ось при полном использовании грузоподъемности приходится около 25–30 % нагрузки. На задней оси этих автомобилей обычно монтируются четыре шины (двухскатные колеса), однако каждая шина задней оси испытывает большую весовую нагрузку, чем шина переднего колеса, поэтому шины для грузового автомобиля подбирают по весовой нагрузке, приходящейся на одно заднее колесо.

По величине нагрузки подбирают размер шин с определенным статическим радиусом колеса, который в расчетах условно считают равным динамическому радиусу r_cт = r_д= r_к .

● Фактор обтекаемости W_а= к_вF_в характеризует аэродинамические свойства автомобиля, т. е. определяет сопротивление воздуха движению автомобиля. Для проектируемого автомобиля фактор обтекаемости к F_а определен быть не может и поэтому он берется из справочных данных таким же, как у автомобиля- прототипа (таблица 7).

Таблица 7 – Значения аэродинамических параметров автомобиля

Тип автомобиля	Коэффициент сопротивления воздуха, ,	Площадь лобовой поверхности автомобиля, ,	Фактор обтекаемости автомобиля,
Легковые: - с закрытым кузовом - с открытым кузовом	0,20…0,35 0,40…0,50	1,6…2,8 1,5…2,0	0,3…1,0 0,6…1,0
Грузовые	0,60…0,70	3,0…5,0	1,8…3,5
Автобусы	0,24…0,40	4,5…6,5	1,1…2,6

● тип трансмиссии принимается по типу трансмиссии автомобиля - прототипа.

● Механический КПДη_тр характеризует потери мощности в транс­миссии автомобиля и принимается таким же, как у автомобиля, близкого по классу и назначению к проектируемому. Для определения КПД трансмиссии η_тр.п необходимо принять техническое решение о структуре трансмиссии, представить ее компоновочную схему и определить для каждого механизма трансмиссии тип и количество ступеней, передающих энергию от входного к выходному валу на высшей передаче, на которой достигается автомобилем υ_max.

Таблица 8 – Значения механического КПД, η_тр

3.1.2.2. Определение максимальной мощности двигателя.

Для этогопервоначально определяют мощность двигателя при максимальной скорости автомобиля, используя уравнение мощностного баланса автомобиля:

, (17)

где ψ_υ – коэффициентом суммарного сопротивления при υ_max.

В рассматриваемых условиях движения автомобиля продольный уклон дороги i₀ принимается до 3%, тогда

ψ_υ= f_υ + i₀

Значение f_υ вычисляется при υ_max по эмпирической формуле (3). При этом значение f_о можно выбирать по таблице 4.

Далее находится максимальная мощность двигателя в зависимости от его типа в требуемом диапазоне частот вращения коленчатого вала двигателя:

, (18)

где N_{υ max} – мощность двигателя при максимальной скорости движения;

а, b и с – эмпирические коэффициенты можно принять равным a = b = c =1 для бензиновых двигателей, a = 0,53, b = 1,56, c = 1,09 для дизелей;

, для автомобилей с бензиновым двигателем без ограничителя оборотов λравно 1,05–1,25; для автомобилей с бензиновым двигателем, имеющим ограничитель оборотов, λ равно 0,8–0,9; для автомобилей с дизельным двигателем λ равно 0,9–1,0.

По расчетным значениям N_{е mах} и n_N определяются текущие значения эффективной мощности N_e и эффективного вращающего момента M_e двигателя по формулам:

, (19)

где N_e – текущее значение эффективной мощности;

N_{e max} – максимальное значение мощности;

n_e – текущее значение оборотов коленчатого вала;

n_N – обороты при максимальной мощности.

. (20)

Определение значений расчетных точек кривых N_е =f(n) и М_е =f(n) производится для нескольких значений частоты вращения вала двигателя n_е в интервале от n_еmin до n_еmax с шагом 400 мин^-1.

По полученным значениям зависимостей N_е =f(n) и М_е =f(n) строится внешняя скоростная характеристика двигателя (ВСХ). ВСХ представляет собой график зависимости эффективной мощности N_e и эффективного вращающего момента M_e двигателя от частоты вращения коленчатого вала n_e или скорости автомобиля.

Скорость автомобиля υ_а, км/ч, рассчитывается по формуле:

. (21)

Перед построением графика ВСХ расчетные данные необходимо свести в таблицу 9.

Таблица 9 – Расчетные данные для построения ВСХ

На основании полученных данных строится внешняя скоростная характеристика двигателя (рис. 1).

Рисунок 1 - График внешней скоростной характеристики двигателя

Проверка на возможность преодоления на прямой передаче заданного подъема.

Для определения максимальной скорости автомобиля на прямой передаче, на внешней скоростной характеристике двигателя строится график N_ψ – мощности, необходимой для движения на прямой передаче по дороге с коэффициентом суммарного сопротивления ψ при выбираемых значениях скорости. Значения N_ψ определяются по формуле:

(22)

Кривая мощности N_ψ должна пересекаться с кривой эффективной мощности двигателя автомобиля N_е или касаться ее. Точка пересечения кривых N_е и N_ψ определяет значение максимальной скорости автомобиля, с которой он может двигаться с учетом сил сопротивления.

Вычислив значение N_ψ, подбирается двигатель для проектируемого автомобиля с учетом требуемых показателей топливной экономичности, экологичности, массы, габаритов. Выбор типа и модели двигателя должен быть обоснован исходя из условий эксплуатации (задания).

После выбора двигателя составляется его краткая техническая характеристика, в которой указываются следующие параметры:

N_{e max} – максимальная мощность, кВт; М_к – вращающий момент при N_{e max}, H·м; n_N – частота вращения коленчатого вала при N_{e max} , об/мин; М_{e max} – максимальный вращающий момент, H·м; n_М – частота вращения коленчатого вала при М_{e max}, об/мин; об/мин; g_eN – удельный расход топлива при максимальной мощности, г/(кВт ∙ ч).