Вибір прототипу чи найближчого аналога

 

Розробникові автомобіля бажано час від часу звіряти отримувані результати з показниками якогось більш-менш близького за параметрами реального автомобіля. Їх велике розходження (у кілька разів) має насторожити виконавця і спонукати до уважної перевірки правильності обчислень.

Реальний автомобіль, який береться для порівняння, повинен бути близьким до розроблюваного автомобіля за концепцією і такими показниками:

▪ вантажопідйомність (основний показник);

▪ колісна формула (допоміжний показник).

Реальний автомобіль, який збігається з розроблюваним за концепцією і обома цими показниками, називають прототипом.

Якщо хоч один показник реального автомобіля не співпадає з показниками розроблюваного автомобіля, але є близьким до них, то такий автомобіль називають аналогом.

Прототип чи аналог обирають з множини автомобілів, технічні характеристики (специфікації) яких доступні для ознайомлення. Їх можна брати з таких джерел:

▪ з додатку 6 даних вказівок;

▪ з роботи ”Специфікації (технічні характеристики) деяких легкових і вантажних автомобілів, автобусів і причепів”, наявній у бібліотеці ННТІ НУБіПУ;

▪ з іншої технічної літератури чи сайтів виробників або дилерів автомобілів.

Прототип чи аналог потрібен студентові як деяка відправна точ-ка для проектування, як представник існуючої сьогодні техніки, яка потребує вдосконалення.

Завдання студента – відштовхуючись від прототипу чи аналога, розробити істотно більш досконалий автомобіль.

Це означає, що ні в якому випадку не слід копіювати прототип чи аналог. Перед розробником нової техніки завжди стоїть задача створити продукт завтрашнього дня, який повинен бути істотно кращим за прототип чи аналг, які являють собою продукт вчо-рашнього дня.

Тому не слід переписувати технічну характеристику прототипу чи аналога. І не можна у процесі виконання лабораторних робіт без потреби запозичувати числові значення того чи іншого показника прототипу. Це було б лише свідченням нездатності студента самостійно мислити і приймати грамотні технічні рішення.

Дані, які дозволяється запозичити у прототипу – це лише їх габаритні розміри та коефіцієнт навантаження задніх коліс .

Не слід також підганяти результати розрахунків до показників прототипу або аналога. Між ними завжди існуватиме розходження, яке може сягати 30 ... 50, а може і більше відсотків. Воно, як правило, обумовлене різними числовими значеннями вихідних даних, прийнятих при розробці прототипу і при виконанні лабораторних робіт.

Даний пункт лабораторної роботи закінчують записом: „Як прототип приймаємо автомобіль ..., який має вантажопідйомність …т і колісну формулу …”.

 

1.13. Визначення коефіцієнта навантаження задніх коліс

 

Цей коефіцієнт вказує, яка частка повної ваги автомобіля сприймається задніми колесами.

Приблизне значення даного коефіцієнта можна отримати шляхом простих міркувань.

Припустивши, що навантаження від повної маси автомобіля розподіляється порівну між усіма п його колесами, отримуємо, що навантаження на одне колесо дорівнює 1/п частці повної маси автомобіля. Якщо автомобіль має п2 задніх коліс, то вони разом сприймають п2 таких часток, сума яких і являє собою коефіцієнт навантаження задніх коліс:

. (1.7)

Таким чином, у першому наближенні коефіцієнт навантаження задніх коліс дорівнює:

а) у двовісних автомобілів з одинарними задніми колесами:

=2/4 = 0,5,

де 2 – кількість задніх коліс, 4 – загальна кількість коліс

Але слід враховувати ще і тип приводу ведучих коліс:

▪ якщо автомобіль передньоприводний, то коефіцієнт бажано мати трохи меншим, ніж 0,5, наприклад, 0,45. Це означатиме, що на задні колеса припадатиме 45 % маси, а на передні, ведучі – 65 %, що покращить їх зчеплення з дорогою;

▪ якщо автомобіль задньо- або повноприводний, то коефіцієнт можна приймати трохи більшим, ніж 0,50, наприклад, 0,55 … 0,65, що надасть такі переваги:

▪ ▪ збільшить силу зчеплення з дорогою ведучих (задніх) коліс автомобіля, бо вони сприйматимуть не 50, а 55 … 65 % його маси;

▪ ▪ полегшить умови роботи рульового керування, бо на передні, керовані колеса припадатиме 35 … 45 % маси;

б) у двовісних автомобілів зі здвоєними задніми колесами навантаження на них має складати приблизно 4/6 ≈ 0,67, де 4 – кількість задніх коліс, 6 – загальна кількість коліс. У реальнихавтомобілів згаданий коефіцієнт варіює у межах від 0,63 до 0,76;

в) у тривісних автомобілів з одинарними задніми колесами коефіцієнт їх навантаження такий же, як і у п. б – 0,63 … 0,76;

г) у тривісних автомобілів зі здвоєними задніми колесами
= 8/10 = 0,8, де 8 – кількість задніх коліс, 10 – загальна кількість коліс. У реальних автомобілів згаданий коефіцієнт варіює у межах від 0,71 до 0,80, але не більше. Це обумовлено тим, що з міркувань надійної керованості автомобіля навантаження його передніх (керованих) коліс не повинно бути меншим, ніж 20 % від повної маси автомобіля.

д) у чотиривісних задньо- або повноприводних автомобілів з одинарними задніми колесами – приблизно так, як у п. а – 0,55 … 0,65;

є) у чотиривісних автомобілів зі здвоєними задніми колесами:

▪ – при двох задніх мостах – 0,63 … 0,76;

▪ – при трьох задніх мостах – приблизно 0,80.

Якщо прототип чи аналог мають таку ж колісну формулу, як і розроблюваний автомобіль, то значення коефіцієнта можна приймати орієнтуючись на них − див. додаток 6, 7 чи інше джерело технічної інформації про прототип або аналог.

1.14. Визначення коефіцієнта зчіпної маси

 

Цей коефіцієнт вказує, яка частка повної маси автомобіля сприймається ведучими колесами, забезпечуючи їх зчеплення з дорогою. Він дорівнює:

• у повноприводних автомобілів – одиниці;

•у передньоприводних автомобілів з колісною формулою 4х2П – коефіцієнтові навантаження передніх коліс, тобто (1– );

•у задньоприводних зколісною формулою6х2 – 0,5·;

• у задньоприводних з колісними формулами 4х2, 6х4, 8х4 і 8х6 (у останнього – при трьох задніх ведучих мостах) – коефіцієнтові ;

•у задньоприводних зколісною формулою8х6 (ведучими є два задніх і один з передніх мостів) за умови однакового навантаження першого і другого передніх мостів:

=+0,5·(1–)=0,5(1+). (1.8)

1.15. Визначення найбільшого коефіцієнта опору дороги , на якій повністю завантажений автомобіль повинен розвивати задану максимальну швидкість руху

 

У загаьному випадку коефіцієнт опору дороги являє собою суму коефіцієнта опору перекочуванню коліс і кута поздовжнього підйому (або спуску) дороги , вираженого у радіанах (спуск позначається знаком мінус перед ):

. (1.9)

Бажано, щоб автомобіль був здатним розвивати задану максимальну швидкість руху не лише на горизонтальній дорозі (тобто при = 0), але і на деяких невеликих підйомах крутизною , які можуть зустрітись на маршруті руху.

Внаслідок цього розрахунок мінімально необхідної потужності двигуна автомобіля повинен проводитись виходячи із деякого наперед прийнятого значення коефіцієнта опору дороги , на якій автомобіль повинен бути здатним розвивати задану максимальну швидкість руху:

. (1.10)

 

При цьому можна виходити з таких орієнтовних значень коефіцієнта опору перекочуванню , наведених у будівельних нормах і правилах СниП 1.05.11-83 для автомобілів з нормальним (не пониженим) тиском повітря у шинах:

• на асфальтобетонній дорозі І категорії – 0,012 … 0,020;

• на асфальтобетонній дорозі ІІ і ІІІ категорій – 0,015 … 0,025;

• на сухій ґрунтовій дорозі – 0,025 … 0,035.

Що стосується підйому дороги , на якому автомобіль повинен бути здатним рухатись із заданою максимальною швидкістю , то його можна визначити за допомогою табл. 1.2, де наведено ряд значень максимально можливих кутів підйому , які з ймовірністю F можуть зуcтрітись на автомобільних дорогах у мало горбистій, горбистій і дуже горбистій місцевості.

Приклад. Припустимо, що ми вважаємо необхідним, щоб розроблюваний автомобіль був здатним розвивати задану максимальну швидкість руху не менше ніж на 25 % підйомів, які можуть йому зустрітись на автомобільних дорогах у горбистій місцевості.

Для визначення максимального кута підйому дороги виділяємо два таких елемента таблиці:

а) рядок ймовірності F = 25 %;

б) стовпчик „у горбистій місцевості”.

На перетині виділених рядка і стовпчика (затемнена клітинка) знаходимо шукане значення: = 0,00733 рад. Це означає, що 25 % підйомів, які зустрічаються на автомобільних дорогах у горбистій місцевості, мають крутизну не більшу, ніж 0,00733 рад. Отримане з табл. 1.2 значення кута підйому позначатимемо як – кут підйому дороги, на якому автомобіль повинен бути здатним розвивати задану максимальну швидкість руху .

 

1.2. Максимально можливі кути підйомів ,

які з ймовірністю F можуть зуcтрітись на автомобільних дорогах

Ймовірність F появи ділянок дороги з кутами підйому не більше, ніж , % Кути підйому дороги , рад, у місцевості з природним рельєфом крутизною до
мало горбистій (до 0,05 рад) горбистій (до 0,10 рад) дуже горбистій (до 0,20 рад)
0,00189 0,00289 0,00447
0,00221 0,00338 0,00500
0,00362 0,00500 0,00739
0,00380 0,00583 0,00862
0,00441 0,00676 0,0100
0,00478 0,00733 0,0108
0,00500 0,00767 0,0113
0,00578 0,00886 0,0131

 

Але не слід вимагати від автомобіля, щоб він був здатен розвивати максимальну швидкість руху на значній частині підйомів. Достатньо приймати такі підйоми, ймовірність появи яких на автодорогах не перевищує 20 … 30 %.

Отримавши за формулою (1.10) значення коефіцієнта опору дороги , на якій автомобіль повинен бути здатним розвивати задану максимальну швидкість руху, можна ознайомитись і з тими значеннями , якими характеризуються реальні автомобілі – див. табл. 1.3 [16, с.34].

 


1.3. Максимальні значення коефіцієнтів опору дороги ,

при яких існуючі автомобілі можуть розвивати максимальну швидкість

Автомобіль Автомобіль Автомобіль
ЗАЗ-966 0,024 УАЗ-451Д 0,032 КамАЗ-5320 0,015
ВАЗ-2101 0,025 ГАЗ-53А 0,022 КрАЗ-257 0,020
М-412 0,037 ЗиЛ-130 0,018 Урал-375С з причепом 0,013
М-24 Волга 0,025 ЗиЛ-131 0,013 КамАЗ-5410 з напівпричепом 0,010