2.2. Тяговий розрахунок автомобіля

У курсовій роботі виконують спрощений тяговий розрахунок, який враховує тільки деякі вимоги до тягово-швидкісних властивостей автомобіля, що проектується. Задачами його є попередній вибір швидкісної зовнішньої характеристики двигуна та передаточних чисел трансмісії.

2.2.1. Визначення вихідних даних для тягового розрахунку

Для виконання тягового розрахунку мають бути відомі транспортне призначення та галузь використання автомобіля, маса вантажу, що перевозиться, та (або) кількість пасажирів; тип кузова; прохідність; загальна кількість мостів і коліс, кількість і розташування ведучих мостів та (або) колісна формула; розташування і розміщення двигуна, тобто загальна схема компонування автомобіля – визначені у попередньому розділі курсової роботи.

У вирази для визначення потужності двигуна і передаточних чисел трансмісії входить ряд параметрів: максимальна швидкість V_max та сумарний коефіцієнт опору котінню - Ψv, тобто коефіцієнт опору, при якому автомобіль, що проектується, досягає заданої максимальної швидкості - Vmax; максимальне значення коефіцієнту опору котінню - Ψ_max, який має долатися на нижчій передачі; повна маса автомобіля - m_а і розподіл навантаження по осях; коефіцієнт корисної дії трансмісії - ηтр, радіуси коліс (кінематичний - r_к та динамічний - r_д), параметри обтічності (безрозмірний коефіцієнт аеродинамічної сили C_х, або коефіцієнт обтічності К_п та лобова площа F_а).

Радіуси колеса визначають за характеристиками шин з відповідної справочної літератури. При відсутності довідкових даних радіуси можуть бути вирахувані. Динамічний радіус r_д та радіус кочення r_к колеса (в розрахунках припускаємо, що г_д = г_к ) з достатньою точністю визначають з урахуванням коефіцієнта деформації – λ, який залежить від геометричних та конструктивних параметрів шин, навантаження на них та внутрішнього тиску. Для радіальних шин легкових автомобілів – λ = 0,8 ... 0,85; для вантажних λ = 0,85 ... 0,9; для низькопрофільних шин - λ = 0,90 ... 0,93.

При необхідності спочатку визначають висоту профілю шини з позначення розмірності:

Н = В  k, м. (2.26)

де :В – ширина профілю шини в метрах;

k – коефіцієнт висоти профілю шини у відношенні до ширини.

Радіус кочення становитиме:

г_к = 0.5  D + λ  Н , м. (2.27)

де : D – посадочний діаметр ободу в метрах;

λ – коефіцієнт деформації;

Н – висота профілю шини.

2.2.2. Розрахунок необхідної потужності двигуна,

Тяговий розрахунок починають з визначення потужності N_v на ведучих колесах, необхідної для руху по горизонтальній дорозі з постійною заданою максимальною швидкістю V_max.

Оскільки при русі автомобіля з максимальною швидкістю прискорення дорівнює нулеві, можна, виходячи із потужнісного балансу, записати вираз для визначення N_v,

N_v = N_ + N_п (2.28)

де : N_ – сумарна потужність необхідна на подолання опору котінню;

N_п – потужність необхідна на подолання опору повітря;

Потужність необхідну для подолання опору коченню при русі автомобіля на підйом можна визначити з виразу:

, (2.29)

де : m_а – маса автомобіля, автопоїзда (з урахуванням коефіцієнта завантаженості);

– сумарний коефіцієнт опору котінню (враховує опір котінню та опір подолання підйому) згідно з завданням;

g – прискорення вільного падіння – 9,81 м/с²;

Потужність на подолання опору повітря визначається,

N_п = К_п  F_а  V ³_max, (2.30)

де : К_п – коефіцієнт обтічності автомобіля (табл. 2.5). Для автомобілів з причепами К_п збільшують в 1,15 … 1,25 рази;

F_а – площа лобового опору автомобіля (для автопоїздів з урахуванням габаритів причепу).

Безрозмірний коефіцієнт обтічності - К_п = 0,5С_хρ_пов (тут ρ_пов - 1,229 г/см³ - густина повітря, С_х - коефіцієнт аеродинамічної сили) можна вважати такими, що залежать лише від конфігурації поверхонь автомобіля, яка значною мірою обумовлює опір форми, від шорсткості поверхонь автомобіля, яка обумовлює опір граничного тертя, та наявності щілин і каналів, які створюють внутрішній опір. Значення цих коефіцієнтів можна наближено прийняти за табл. 2.3.

Таблиця 2.3

Орієнтовні значення параметрів обтічності автомобіля

Тип автомобіля	Коефіцієнти
	Сх	Кп, Н-с2/м4
Легкові автомобілі	0,3...0,6	0,2...0,35
Вантажні автомобілі:	0,9...1,15	0,5...0,7
бортові
з кузовом фургон	0,8...1,0	0,5...0,6
цистерни, автокрани	0,9...1,1	0,55...0,65

Площа лобового опору – F_а може бути визначена за технічною документацією або вирахувана:

, м², (2.31)

де: k – коефіцієнт заповнення площі: для легкових автомобілів – 0,75 – 0,90; для автобусів та вантажних з кузовом фургон – 0,85 – 0,90; для вантажних – 0,75 – 0,85;

В_а та Н_а - відповідно габаритні ширина та висота автомобіля, м.

Отримана потужність - N_v, це потужність необхідна для руху автомобіля у заданих умовах з заданою максимальною швидкістю, що прикладена до ведучих коліс. Відповідну потужність двигуна визначаємо з урахуванням втрат у трансмісії через коефіцієнт корисної дії (на передачі, на якій досягається V_max ) - η_тр,

N V_max = N_v / ηтр V (2.32)

Коефіцієнт корисної дії (ККД) трансмісії - ηтр, залежить від кількості і властивостей кінематичних пар, які передають механічну енергію від колінчастого вала двигуна до ведучих коліс автомобіля. Його значення для механічних ступінчастих трансмісій можна приймати за табл. 2.4.

Таблиця 2.4

Орієнтовні значення ККД трансмісії автомобіля

Тип автомобіля	Колісна формула	ηтр
Вантажні автомобілі та автобуси з одинарною головною передачею	4x2	0,85...0,92
Вантажні автомобілі та автобуси з подвійною головною передачею	4x2	0,83...0,88
Вантажні автомобілі та автобуси з подвійною головною передачею	6x4	0,82...0,84
Вантажні автомобілі підвищеної прохідності	4x4	0,82...0,84
	6x6	0,78...0,80
Легкові автомобілі та автобуси особливо малого та малого класів	4x2	0,92...0,94
Легкові автомобілі та автобуси особливо малого класу з повним приводом	4x4	0,90...0,92

Якщо на автомобілі, що проектується, встановлено дизельний двигун чи карбюраторний з обмежувачем максимальних обертів колінчатого валу, його максимальну потужність приймають,

N_max = (1,1 ... 1,2)  Nv_max , (2.33)

для всіх інших двигунів - N_max = Nv_max.