3

2 ВИБІР СХЕМИ КОМПОНУВАННЯ, ТИПУ КУЗОВА ТА РОЗРОБКА ЗАГАЛЬНОГО ВИГЛЯДУ АВТОМОБІЛЯ

2.1. Вибір схеми компонування та типу кузова

Для вантажних автомобілів відмітною ознакою усіх можливих компонувань є взаємне розташування кабіни та двигуна.

У даний час застосовуються капотна (кабіна за двигуном), безкапотна (кабіна над двигуном) та напівкапотна (кабіна частково насунута на двигун) компонувальні схеми вантажних автомобілів

Капотна компонувальна схема склалася на автомобільних заводах дуже давно, тому її часто називають традиційною. При компонуванні автомобіля за такою схемою двигун його розташовують над переднім мостом, а кабіну – за двигуном. Цю компонувальну схема використовують для автомобілів, призначених для руху по дорогах всіх категорій. Таким чином виконано автомобілі Кременчуцького автомобільного заводу, більшість автомобілів Заводу імені Ліхачова, Горьківського автомобільного заводу (наприклад, КрАЗ-6505, ЗІЛ-431410, ГАЗ-3307), досить розповсюджене таке компонування і у далекому зарубіжжі.

При капотному компонуванні позитивним є:

– забезпечення легкого доступу до двигуна,

– простота конструкції привода зчеплення і коробки передач,

– розташування сидінь водія і пасажира (пасажирів) у зоні пониженої вібронавантаженості,

– висока пасивна безпека при фронтальному ударі.

Але останнім часом сильно проявилися такі недоліки цієї схеми:

– погіршення оглядовості для водія;

– найменша (порівняно з двома іншими схемами) довжина вантажного відсіку у межах однакової габаритної довжини;

– нерівномірний розподіл маси по осях, при якому лише 27…30 % повної маси автомобіля припадає на передню вісь (щоправда, при такому розподілі маси надійно навантажені ведучі колеса, що забезпечує хорошу прохідність по дорогах із твердим покриттям; але неможливо, враховуючи існуючі обмеження щодо навантажень на осі, збільшувати вантажопідйомність автомобілів з такою компонувальною схемою без збільшення кількості осей, що, у свою чергу, призводить до загального ускладнення конструкції АТЗ).

Більш прогресивною вважається безкапотна компонувальна схема, при якій двигун розташовують над переднім мостом або за ним, кабіну – над двигуном або максимально змістивши її вперед. За такою схемою скомпоновано автомобілі Камського автомобільного заводу, Мінського автомобільного заводу (наприклад, КамАЗ-5320, МАЗ-6422), більшість вантажівок далекого зарубіжжя (MAN, DAF, SCANIA).

Безкапотне компонування має певні переваги порівняно із капотним, оскільки забезпечує:

– добру оглядовість;

– більш раціональний розподіл маси по осях, при якому на передню вісь припадає 33…35 % повної маси автомобіля, що дозволяє збільшувати вантажопідйомність (звичайно, до певної межі), не виходячи за дорожні обмеження;

– найбільшу (порівняно з двома іншими схемами) можливу величину вантажного відсіку у межах однакової габаритної довжини або можливість зменшити габарити АТЗ (довжину) порівняно з автомобілями, виконаними за іншими компонувальними схемами, при однаковій вантажопідйомності.

Але у цієї схеми є і свої недоліки:

– утруднений доступ до двигуна (необхідність відкидання кабіни вперед або її підйому при ремонті та обслуговуванні двигуна);

– ускладнення конструкції привода зчеплення та коробки передач;

– понижена пасивна безпека при фронтальному ударі;

– необхідність додаткових заходів для запобігання впливу на водія і пасажирів шуму і вібрацій;

– велика висота підлоги кабіни (через що небажано використовувати таку схему компонування для автомобілів, призначених для роботи у міських умовах).

Останнім часом все частіше, особливо для автомобілів малої вантажопідйомності, застосовується напівкапотна компонувальна схема, при якій кабіна частково розміщена над двигуном. Приклад такого компонування – вантажівки “ГАЗель”, Iveco. Вона дає можливість досягти розумного компромісу між довжиною вантажного відсіку, рівномірністю розподілу повної маси автомобіля по його осях, легкістю доступу до двигуна, висотою підлоги кабіни. Щоправда, при такій схемі зменшена ширина дверей.

Для автомобіля, що проектується, з огляду на умови його експлуатації та виходячи з аналізу існуючих конструкцій автомобілів доцільно обрати безкапотну схему компонування. Важливо, що така схема компонування дозволяє збільшувати вантажопідйомність (звичайно, до певної межі), не виходячи за дорожні обмеження, та забезпечує найбільшу можливу величину вантажного відсіку у межах встановленої габаритної довжини.

Загальна кількість осей автомобіля, що проектується, як було визначено вище, – три, адже тільки при такій мінімальній кількості осей автомобіль може мати повну масу 24000 кг. Ведучими є дві задні осі.

Колеса передньої осі одинарні, середньої та задньої осей – здвоєні.

Кузов, оскільки автомобіль, що проектується, буде загального призначення (не спеціалізований), матиме вигляд бортової платформи, що не перекидається, з металевими відкидними бортами.

2.2 Визначення основних масових параметрів автомобіля

Власну масу M_о автомобіля можна прийняти, орієнтуючись на існуючі конструкції (таблиця 2.1), для яких M_о = (0,308...0,538)M_а.

Приймаємо M_о = 0,405∙M_а = 0,405∙24000 = 9720 кг.

Тоді, з урахуванням можливості проїзду у кабіні трьох осіб, включаючи водія, маса вантажу, що перевозиться автомобілем, який проектується, може становити М_в = 14000 кг.

Навантаження від повної маси на кожну з осей автомобіля визначають виходячи з того, що в існуючих конструкціях тривісних вантажних автомобілів капотного компонування зі здвоєними колесами задніх осей навантаження на ведучі осі становить

G₂+G₃=(0.75...0.78)G_a (2.1)

де G₂ та G₃ – навантаження від сили тяжіння від повної маси автомобіля відповідно на середню та задню осі, Н,

G_а – сила тяжіння від повної маси автомобіля, Н.

G_a =g∙M_a = 9.81∙24000 = 235440 Н

g=9.81 м/с² – прискорення вільного падіння;

G₂+G₃= 0,76∙235440 = 178934 Н.

При балансирній підвісці середнього та заднього мостів тривісних автомобілів навантаження на середню та задню осі приймають однаковим:

Таблиця 2.1 – Автомобілі-аналоги автомобіля, що проектується

Параметри	КамАЗ 65117	МАЗ 630105	МАЗ 630300	КамАЗ 53215	Renault-Premium 340.24	Mercedes-Benz-Actors 2541 LL	Iveco-Stralis AS 260 S43 Y/FS
Клас автомо­біля, у т.ч. за Європейською класифікацією	Шостий, N3	Шостий, N3	Шостий, N3	П'ятий, N3	Шостий, N3	Шостий, N3	Шостий, N3
Тип кузова	бортовий	бортовий	бортовий	бортовий	Бортовий	Бортовий	Бортовий
Колісна формула	6х4	6х2	6х4	6х4	6х2/2	6х2/2	6х2/2
Компонувальна схема	Кабіна над двигуном	Кабіна над двигуном	Кабіна над двигуном	Кабіна над двигуном	Кабіна над двігуном	Кабіна над двігуном	Кабіна над двігуном
Паливо	Дизельне	Дизельне	Дизельне	Дизельне	Дизельне	Дизельне	Дизельне
Повна маса, та вантажопідйомність, кг	24000 14000	23000 10700	24500 13000	19355 11300	24263 16064	25700 17715	26000 18000
Довжина, мм, ширина, мм, висота, мм, дорожній просвіт, мм, база, мм, коліЇ, мм: передня задня	10245 2500 2990 289 4970+1320 2047 1902	10230 2500 3160 264 3200+1400 2032 1790	10230 2500 3250 260 5100+1400 2032 1790	8535 2500 2990 285 3690+1320 2046 1890	11622 2500 3430 270 5575+1375 2029 1820	9647 2495 2938 158 4800+1350 2036 1885	10203 2500 4000 265 5100+1395 2039 1890
Радіус повороту, м	10,5	11,5	12,5	10	11,5	9,2	9,6-11,0
Максимальна швидкість, км/год	90	90	100	80	85	85	85
Витрата палива, л/100км	33	23	24	30	24	25	23
Максимальна потужність, кВт, при об/хв, максимальний крутний момент двигуна, Нм, при об/хв	206 при 1900 1177 при 1300:1350	287 при 1900 1715 при1300	243 при 2000 1325 при 1200-1400	182,6 при 2200 919 при (1300-1500)	266 при 1900 1670 при 1100-1300	300 при 1800 2000 при 1080	316 при 1900 2100 при 1100
Тип трансмісії	Механічна, 10-ти ступінчаста	Механічна, 8-ми ступінчаста	Механічна, 8-ми ступінчаста	Механічна, 10-ти ступінчаста	Механічна, 16-ти ступінчаста	Механічна, 16-ти ступінчаста	Механічна, 12-ти ступінчаста

Навантаження від сили тяжіння від повної маси автомобіля на передню вісь автомобіля G₁:

G₁=(1 – 0,76)∙ G_a = 0,24∙235440 =56506 Н.

Слід визначити також розподіл навантаження на осі від сили тяжіння G_о від власної маси автомобіля, яка становить M_о =9720 кг.

З аналізу існуючих конструкцій можна прийняти: G_о2 + G_о3 = 0,55∙ G_о.

Сила тяжіння від власної маси автомобіля, що проектується, Н:

G_о =g∙M_о = 9.81∙9720 = 95353 Н.

Навантаження G_о2 та G_о3 від сили тяжіння від власної маси автомобіля відповідно на середню та задню осі, Н:

G_2о+G_3о= 0,55∙95353 = 52444 Н.

Навантаження від сили тяжіння від власної маси автомобіля на передню вісь автомобіля G_1о:

G_1о=(1 – 0,55)∙ G_о = 0,45∙95353 =42909 Н.

Шини для автомобіля, що проектується, вибирають виходячи з призначення автомобіля; найбільшого навантаження G_{к max} , що припадає на одне колесо автомобіля відповідно до визначених навантажень на його осі, та допустимих згідно з технічними характеристиками шин навантажень на них. При цьому необхідно врахувати відповідність швидкісних характеристик шин максимальній швидкості автомобіля, вказаній у завданні.

Навантаження на одне колесо будь-якої осі становить:

де і – номер осі;

n_кі – кількість коліс, встановлених на осі (кожне здвоєне колесо враховується як два).

H

H

H

Вибираємо шини 11,00R20 (300R505) з максимально допустимим значенням навантаження 32860/26730 Н, (3350/3000 кгс) кгс.

Призначені для вантажних автомобілів, які експлуатуються на дорогах різної категорії при температурі оточуючого середовища до – 45^оС.

Тип рисунка протектора (Д), що означає дорожній рисунок для роботи на дорогах з удосконаленим твердим покриттям.

Маса шини 63 кг, норма шаровості – 12, означення обода - 7.50-20(7.0-20, 8.0-20), зовнішній діаметр – 1082 мм, ширина профілю – 286 мм, статичний радіус – 505 мм, тиск, що відповідає цьому навантаженню - 6,5 кгс/см², мінімальне допустиме значення тиску – 820 кРа, допустима швидкість - 110 км/год.