CC BY
67
Автомобильный транспорт, вып. 37, 2015
101
УДК 629.113.07
ПРО РОЗРАХУНКОВИЙ СПОСІБ ВИЗНАЧЕННЯ ВИСОТИ КООРДИНАТИ ЦЕНТРУ ВАГИ ТИПОВИХ АВТОМОБІЛІВ
Д.М. Леонтьев, ст. наук. співроб., к.т.н.,
Харківський національний автомобільно-дорожній університет
Анотація. Запропоновано метод визначення навантаження на задні колеса автомобіля під час встановлення його під кутом до опорної поверхні у горизонтальній площині. Проведено теоретичне порівняння результатів розрахунку координати центру ваги автомобіля з експериментальними даними.
Ключові слова: маса автомобіля, довжина бази, центр маси, висота підставки.
О РАСЧЕТНОМ СПОСОБЕ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ВЫСОТЫ КООРДИНАТЫ ЦЕНТРА ТЯЖЕСТИ ТИПИЧНЫХ АВТОМОБИЛЕЙ
Д.Н. Леонтьев, ст. науч. сотр., к.т.н.,
Харьковский национальный автомобильно-дорожный университет
Аннотация. Предложен метод определения нагрузки на задние колеса автомобиля при установке автомобиля под углом к опорной поверхности в горизонтальной плоскости. Проведено теоретическое сравнение результатов расчета координат центра тяжести автомобилей с экспериментальными данными.
Ключевые слова: масса автомобиля, длина базы, центр тяжести, высота подставки.
ABOUT THE CALCULATED METHOD OF DETERMINING THE COORDINATES OF THE CENTER OF WEIGHT OF TYPICAL VEHICLES
D. Leontiev, Sr. Researcher, Ph. D. (Eng.),
Kharkov National Automobile and Highway University
Abstract. Based on the analysis of experimental data there was provided a method for determining loading on the rear wheels when the front wheels are raised. By comparing the results of calculations and experiments, it was revealed that the calculation error does not exceed 5 %. A smaller error for the actual weighted vehicles.
Key words: vehicle, weight, base, mass, height, coordinate.
Вступ
Під час руху на автомобіль діють зовнішні сили, які в багатьох випадках визначають його безпеку. Їх можна поділити на сили, що рухають автомобіль, і сили опору. Відомо, що на деякі з цих сил впливає розміщення центру ваги транспортного засобу, і особливо розміщення його по висоті, тому що це впливає на стійкість автомобіля, який планується спроектувати.
Як відомо з курсу фізики, сила тяжіння завжди прикладена до центру ваги, який розміщеного в межах автомобіля на якійсь висоті від рівня дороги. Визначення ймовірного місця розташування центру ваги є непростою задачею, яка вирішується за рахунок почер-гового зважування автомобіля під різними кутами несучої частини, тому виникає питання: чи можливо визначити приблизно координату центру ваги, використовуючи тільки розрахункові методи.
102
Автомобильный транспорт, вып. 37, 2015
Аналіз публікацій
Розташування центру ваги спорядженого автомобіля в більшій мірі залежить від його комплектації та компонувальної схеми, тобто від взаємного розташування двигуна, трансмісії, рами (кузова), кабіни, вантажної платформи, а навантаженого автомобіля - ще й від розміщення та виду вантажу [1].
Залежно від призначення автомобіля його двигун може бути розміщений відносно рами декількома способами: вздовж або поперек. Також двигун може бути розташований попереду рами, посередині та в задній її частині. При цьому спосіб встановлення двигуна на раму по вертикалі може відрізнятися: так, центр ваги двигуна може бути розміщений над рамою, в межах рами та нижче центру ваги рами в межах розташування підвіски та рушіїв автомобіля [2].
Кожен сучасний автомобіль має трансмісію, яка за характером передачі крутного моменту може бути механічною, гідрооб’ємною, електричною й комбінованою. Найбільш розповсюдженою є механічна трансмісія, яка передає крутний момент на одну або більше осей. Центр ваги значної кількості елементів трансмісії знаходиться нижче центру ваги рами або кузова автомобіля (винятком є спортивні автомобілі, центр ваги кузова яких знаходиться в межах підвіски та рушіїв) [3].
Залежно від типу вантажу, що транспортується на автомобілі, та його об’єму, центр ваги автомобіля буде міняти своє положення. За умовою, що вантаж низький, але важкий, він буде сильніше змінювати центр ваги автомобіля, аніж високий і легкий вантаж. Якщо центр ваги вантажу розмістити не в центрі ваги спорядженого автомобіля, то навантаження від вантажу буде розподілено нерівномірно, що призведе до зміщення центру ваги автомобіля [7].
Аналіз літературних джерел показав, що на розташування центру ваги впливає чимало факторів, які у сукупності визначають параметри керованості та стійкості автомобіля під час його експлуатації.
Мета та постановка завдання
Таким чином, метою цієї роботи є дослідження зміни навантажень на колеса транспортного засобу при нахилі його несучої частини відносно горизонтальної площини опорної поверхні та його вплив на висоту розташування центру ваги автомобіля.
Теорія визначення висоти розташування координати центру ваги автомобіля
В теорії автомобіля координату центру ваги визначають експериментальним методом за допомогою зважування автомобіля.
Рама або кузов автомобіля є елементом, на який закріплюються всі основні агрегати, системи та інше навісне обладнання. Центр ваги рами, як і кузова, знаходиться над центром ваги підвіски та рушіїв (виключенням є тільки рами та кузови спортивних автомобілів) [4].
Зазвичай для визначення координати центру ваги автомобіля в літературі [1] наводиться така формула:
h
g
L-Кв -G2)
—-------- + r
Ga - tan (a)
(1)
Кабіна як частина структури автомобіля теж має свій центр ваги та може розміщатися як над рівнем рами, так і в її межах, змінюючи центр ваги всього автомобіля. В легкових автомобілях кабіни як такої немає, функції кабіни виконує кузов, що дозволяє знизити центр ваги і підвищити їх стійкість за більш високих швидкостей руху [5].
Наявність вантажної платформи в комплектації теж вносить свої корективи в положення центру ваги автомобіля. Так, розташування вантажної платформи в задній частині автомобіля переміщує центр ваги ближче до задніх коліс, а в передній - до передніх [6].
де hg - висота розташування центру ваги автомобіля від опорної поверхні, м; L - довжина бази автомобіля, м; Ga - повна вага автомобіля, м; гст - статичний радіус колеса автомобіля, м; a - кут нахилу автомобіля до горизонтальної площі, град; G2 - навантаження на задні колеса автомобіль при горизонтальному положенні, Н; G^ - навантаження на задні колеса автомобіль у нахиленому стані відносно горизонтальної площини, Н.
Формула (1) [2] може бути записана і в іншому вигляді:
Автомобильный транспорт, вып. 37, 2015
103
L
h =
■\Jl2 -(h - rCT )2
^2зв - ^2
•( h - rCT )
+ r0T, (2)
де hi - висота підставки, м.
При визначенні координати центру ваги за залежностями (1) або (2) необхідно знати навантаження на вісь, що зважується (G'2зв), під час встановлення автомобіля під кутом відносно горизонтальної площини. Тому постає питання, чи можна отримати значення цієї ваги, не зважуючи автомобіль під кутом відносно горизонтальної площини, лише за рахунок розрахункових методів.
с2розр = B • G2 і2 - cos A + r^tan (а)
де а - відстань від проекції центру ваги транспортного засобу до передньої його осі, м; В - коефіцієнт, який враховує ступінь зниження середнього значення розташування крайніх верхніх частин елементів транспортного засобу по відношенню до підвіски автомобіля.
Коефіцієнт В становить:
- для швидкісних автомобілів В=0,93;
- для легкових автомобілів та автобусів В=1;
- для вантажних автомобілів В=1,01.
Точної аналітичної залежності мабуть не існує, але якщо взяти до уваги деякі припущення, можна записати емпіричну залежність. Така залежність повинна відображати характер зміни навантаження на осі автомобіля при його нахилі відносно горизонтальної площини.
В роботі як припущення взято вираз (3), який отримано на основі аналізу експериментальних даних, наведених в табл. 1. Вираз (3) характеризує зміну навантаження на задні колеса (N2) автомобіля в момент початку його руху з місця на ухилі дороги (а)
N2 = G2C0S A, (3)
де А - коефіцієнт, який залежить від геометричних параметрів транспортного засобу.
Коефіцієнт А можна визначити за емпіричною залежністю
ґ л
A =
1 - cos
1
arctan
V
(4)
де H - середнє значення розташування крайніх верхніх частин елементів транспортного засобу (за відсутніх даних про розташування крайніх верхніх частин елементів транспортного засобу можна взяти значення H рівним висоті транспортного засобу).
Взявши припущення (3) та (4) та склавши рівняння моментів відносно переднього колеса автомобіля з використанням залежності (1), отримаємо залежність виду
Отримана залежність дозволяє розрахувати центр ваги автомобіля, не вдаючись до зважування осей транспортного засобу при нахилі автомобіля відносно опорної поверхні.
Для того щоб довести працездатність методу знаходження центру ваги за допомогою формули (5), було проведено стендові дослідження на макетних зразках у лабораторії кафедри автомобілів ХНАДУ та натурні дослідження на автомобілях лабораторії швидкісних автомобілів (ЛІІІА) ХНАДУ.
Також на основі аналізу науково-технічної літератури були співставлені розрахункові дані, отримані за допомогою залежності (5), зі значеннями координати центру ваги, наведені в літературі [1, 4-8] для окремих автомобілів.
Методика проведення експериментального дослідження
На стенді з вагами було встановлено два різних макетних зразки автомобіля (вантажний автомобіль вагою 60 кг та легковий автомобіль вагою 0,44 кг), було визначено навантаження на осі цих транспортних засобів і всі їх геометричні параметри. Після чого передні осі автомобілів були по черзі встановлені на підставки висотою h1 і зафіксовані навантаження на задні осі в нахиленому стані автомобіля відносно горизонтальної площини (згідно схеми, наведеної на рис. 1).
Макет вантажного автомобіля був також зважений в завантаженому стані. Координату центру ваги макетних автомобілів було розраховано за залежністю (1). Результати розрахунків за залежністю (2) не відрізняються від результатів, отриманих за залежністю (1).
104
Автомобильный транспорт, вып. 37, 2015
Таблиця 1 Результати експериментальних та теоретичних досліджень
№ Марка автомобіля Ga, Н G2, Н L а H r ст ^зам град
спор. 1 заван. спор. заван. спор. 1 заван.
Розрахунки за даними, які наведені в науково-технічній літе ратурі та довіднику НИИАТ
1 ЗАЗ-968А 8240 11380 4905 5788 2,16 1,286 1,099 1,425 0,317 —
2 ВАЗ-2101 9369 13293 7259 7259 2,42 1,878 1,324 1,440 0,28 ---
3 ВАЗ-210З 10104 14028 4650 7593 2,42 1,116 1,312 1,440 0,28 ---
4 Москвич 2137 10742 14666 4758 7603 2,4 1,063 1,244 1,440 0,28 ---
5 Москвич -412ИЭ 10251 14175 4807 7652 2,42 1,137 1,308 1,400 0,28 ---
6 ГАЗ-24 Волга 13930 17854 6524 9320 2,8 1,311 1,462 1,490 0,33 ---
7 ГАЗ-13 20601 12802 9516 13293 3,25 1,501 3,375 1,620 0,37 ---
8 ЗИЛ-114 30264 35414 15451 18884 3,88 1,981 2,069 1,500 0,35 ---
9 УАЗ-469 16187 24035 7456 14028 2,38 1,096 1,389 2,050 0,36 ---
10 УАЗ-452В 18345 26389 8240 13538 2,3 1,033 1,180 2,090 0,36 ---
11 МАЗ-5335 65972 146660 32373 98100 3,55 1,742 2,375 2,900 0,55 ---
12 МАЗ-53352 73085 156960 31883 98100 2,65 1,154 1,653 2,520 0,55 ---
13 УРАЛ-375 Д 76518 127775 41104 90497 3,53 1,894 2,497 2,715 0,58 ---
14 УРАЛ-377 70877 146660 37867 107910 3,53 1,883 2,594 2,680 0,58 ---
15 МАЗ-500 А 64746 145433 31883 98100 3,3 1,625 2,226 2,925 0,52 ---
16 ЗАЗ -968М 7848 11772 4905 7259 2,19 1,369 1,351 1,093 0,21 ---
17 ВАЗ -2106 10153 14077 4709 7632 2,42 1,124 1,314 1,440 0,21 ---
18 Москвич -412ИЭ 9810 13734 4513 7554 2,4 1,104 1,320 1,500 0,21 ---
19 ГАЗ -24-10 13734 17560 6426 9172 2,8 1,310 1,463 1,476 0,21 ---
20 ГАЗ -24-12 15107 19777 7995 10948 2,8 1,482 1,550 1,476 0,21 ---
21 ГАЗ -53-12 31392 77009 17315 58615 3,7 2,041 2,816 2,220 0,4 ---
22 ГАЗ -3307 31392 77009 17315 58615 3,77 2,079 2,870 2,350 0,4 ---
23 ГАЗ -66-11 33746 56604 12900 29970 3,3 1,261 1,747 2,490 0,4 ---
24 ЛуАЗ -1302 9516 13440 3630 6573 1,8 0,687 0,880 1,115 0,21 ---
25 УАЗ -31512 16481 21092 7456 12066 2,38 1,077 1,362 1,990 0,36 ---
26 УАЗ -3151 17266 24329 8044 14323 2,38 1,109 1,401 2,050 0,38 ---
27 ЗИЛ -341410 40957 102024 21288 77401 3,6 1,871 2,731 2,400 0,5 ---
28 ЗИЛ -433100 53955 115022 24525 78480 4,5 2,045 3,070 2,480 0,5 ---
29 ЗИЛ -133ГЯ 74654 174961 42379 131209 5,31 3,014 3,982 2,405 0,5 ---
30 ЗИЛ -157КД 49541 80442 28057 56211 4,23 2,393 2,952 2,360 0,45 ---
31 ЗИЛ -131Н 60184 99915 33207 69896 3,98 2,193 2,781 2,510 0,5 ---
32 КАЗ -4540 64844 120271 22367 60233 3,4 1,173 1,703 2,990 0,5 ---
Розрахунки за даними, наданими заводом УАЗ
33 3160 19718 24819 10055 14126 2,4 1,224 1,366 1,195 0,36 ---
34 3163 20895 25997 9614 14077 2,76 1,270 1,495 1,190 0,36 ---
35 315195 (st) 16481 23054 7456 13587 2,38 1,077 1,403 1,190 0,36 ---
36 315195 (ht) 17952 24525 8240 14715 2,38 1,092 1,428 1,190 0,36 ---
37 31512(st) 16481 23054 7456 13587 2,38 1,077 1,403 2,050 0,36 ---
38 31512(ht) 17952 24525 8240 14715 2,38 1,092 1,428 2,050 0,36 ---
39 3151 (st) 17266 24329 8044 14323 2,38 1,109 1,401 2,050 0,38 ---
40 3151 (ht) 18737 25800 8829 15451 2,38 1,121 1,425 2,050 0,38 ---
41 3153 18443 25506 8927 14911 2,76 1,336 1,614 2,025 0,36 ---
42 3159 20405 27468 9712 15598 2,76 1,314 1,567 2,100 0,38 ---
43 2206 18982 27272 8142 14225 2,3 0,987 1,200 2,064 0,36 ---
44 3962 18688 24525 7750 12341 2,3 0,954 1,157 2,100 0,36 ---
45 3741 17658 26683 7063 14028 2,3 0,920 1,209 2,100 0,36 ---
46 3303 16971 25997 6377 14028 2,3 0,864 1,241 2,355 0,36 ---
47 3909 18639 27664 7456 14126 2,3 0,920 1,174 2,100 0,36 ---
48 33094 19424 29921 7554 15990 2,55 0,992 1,363 2,400 0,36 ---
49 39095 19228 29921 6867 15990 2,55 0,911 1,363 2,400 0,36 ---
50 33036 17952 29921 6475 15990 2,55 0,920 1,363 2,355 0,36 ---
51 2360 19914 26978 9123 15304 3 1,374 1,702 1,970 0,36 ---
52 2363 21288 28351 9859 16137 3 1,389 1,708 2,000 0,36 ---
Розрахунки за даними, отриманими у стендових умовах (з урахуванням звітів)
53 КамАЗ 5511 9050 22200 5200 16700 3,5 2,011 2,633 2,708 0,48 ---
54 Модель формули 0,44 --- 0,26 --- 0,17 0,100 --- 0,100 0,03 15,15
55 Модель вантажівки завантажена вздовж 60,40 86,15 21,90 43,06 0,44 0,160 0,220 0,490 0,092 15,15
56 Модель вантажівки завантажена у поперек 39,1 0,200 0,610 0,092 15,15
Розрахунки за даними, отриманими у стендових умовах (швидкісні автомобілі ХНАДУ)
57 ХАДІ 31 5052 5572 3178 3375 2,58 1,623 1,563 0,900 0,29 20,42
58 ХАДІ 33 5121 5925 3218 3541 2,55 1,600 1,522 0,860 0,29 20,69
59 ЕСТОНІЯ 25 4866 5670 3100 3424 2,6 1,656 1,570 0,880 0,29 20,25
60 ЕСТОНІЯ 21 4699 5297 2914 3080 2,38 1,473 1,381 0,780 0,29 22,27
Автомобильный транспорт, вып. 37, 2015
105
Закінчення табл. 1
№ aзад, град G 2зв G 2розр h ' lg спор h flgзаван
спор. заван. спор. заван. при G '2зв при G 2розр А, % при G '2зв при G 2розр А, %
Розрахунки за даними, наведеними у науково технічній літературі та довіднику НИИАТ
1 15 --- --- 5357,0 6386,4 0,556 0,759 26,8 0,564 0,741 23,9
2 15 --- --- 7693,1 7812,3 0,562 0,694 19,0 --- 0,651 ---
3 15 --- --- 5061,4 8187,5 0,560 0,651 14,0 0,581 0,666 12,8
4 15 --- --- 5197,0 8225,6 0,601 0,649 7,4 0,617 0,663 7,0
5 15 --- --- 5220,1 8242,6 0,562 0,648 13,2 0,596 0,660 9,7
6 15 --- --- 7074,0 10040,3 0,552 0,747 26,1 0,62 0,756 18,0
7 15 --- --- 10269,7 13865,1 0,550 0,809 32,0 0,56 0,907 38,3
8 15 --- --- 16321,1 19910,3 0,621 0,763 18,7 0,628 0,767 18,1
9 15 --- --- 8481,2 15695,0 --- 1,371 --- 0,769 1,411 45,5
10 15 --- --- 9470,5 15399,7 0,705 0,940 25,0 0,83 0,970 14,4
11 15 --- --- 36519,1 108441,2 --- 1,386 --- --- 1,487 ---
12 15 --- --- 37921,3 112876,3 --- 1,369 --- --- 1,482 ---
13 15 --- --- 46036,5 99553,9 1,270 1,431 11,3 1,5 1,515 1,0
14 15 --- --- 42385,3 118335,6 1,415 1,422 0,5 1,81 1,518 16,1
15 15 --- --- 36280,6 109353,0 1,050 1,359 22,7 1,45 1,475 1,7
16 15 --- --- 5175,9 7664,3 0,574 0,492 14,3 0,572 0,491 14,1
17 15 --- --- 5041,1 8115,5 0,536 0,506 5,6 0,556 0,521 6,4
18 15 --- --- 4846,5 8049,6 0,538 0,515 4,3 0,561 0,533 4,9
19 15 --- --- 6803,0 9670,1 0,540 0,497 7,9 0,554 0,506 8,6
20 15 --- --- 8425,0 11518,3 0,562 0,507 9,7 0,568 0,511 10,0
21 15 --- --- 18587,2 62074,9 1,033 0,960 7,1 1,121 1,020 9,0
22 15 --- --- 18603,4 62145,4 1,041 0,978 6,1 1,133 1,045 7,8
23 15 --- --- 14457,3 32879,2 0,973 0,968 0,5 1,039 1,033 0,6
24 15 --- --- 4009,0 7141,1 0,525 0,478 9,0 0,555 0,494 11,0
25 15 --- --- 8462,0 13468,8 0,881 0,902 2,4 0,924 0,951 2,8
26 15 --- --- 9164,1 16045,8 0,921 0,951 3,2 0,966 1,004 3,8
27 15 --- --- 23381,2 83267,5 1,249 1,187 5,0 1,363 1,273 6,6
28 15 --- --- 26557,2 83267,3 1,223 1,133 7,4 1,335 1,199 10,2
29 15 --- --- 44762,1 137169,2 1,275 1,133 11,2 1,363 1,175 13,8
30 15 --- --- 29975,3 59517,3 1,162 1,062 8,6 1,222 1,099 10,1
31 15 --- --- 36018,2 74911,7 1,272 1,193 6,2 1,345 1,245 7,5
32 15 --- --- 26061,6 68041,7 1,188 1,223 2,9 1,273 1,324 3,8
Розрахунки за даними, наданими заводом УАЗ
33 15 --- --- 10989,1 15322,5 0,780 0,784 0,5 0,885 0,792 10,5
34 15 --- --- 10448,5 15138,9 0,795 0,771 3,0 0,915 0,781 14,7
35 15 --- --- 8229,2 14713,8 0,755 0,777 2,8 0,85 0,794 6,6
36 15 --- --- 9084,8 15917,6 0,770 0,778 1,0 0,87 0,796 8,6
37 15 --- --- 8485,9 15181,5 0,755 0,915 17,5 0,85 0,974 12,8
38 15 --- --- 9368,5 16424,1 0,770 0,918 16,1 0,87 0,979 11,1
39 15 --- --- 9164,1 16045,8 0,810 0,951 14,8 0,895 1,004 10,9
40 15 --- --- 10049,1 17290,9 0,830 0,953 12,9 0,925 1,008 8,3
41 15 --- --- 9870,5 16301,7 0,785 0,887 11,5 0,895 0,922 2,9
42 15 --- --- 10808,8 17166,4 0,830 0,929 10,6 0,925 0,963 4,0
43 15 --- --- 9372,8 16127,1 0,860 0,916 6,2 1,01 0,959 5,1
44 15 --- --- 8963,5 14054,1 0,850 0,917 7,4 0,96 0,960 0,0
45 15 --- --- 8195,6 15925,5 0,810 0,910 11,0 0,88 0,970 9,3
46 15 --- --- 7543,3 16119,6 0,830 0,950 12,6 0,95 1,051 9,6
47 15 --- --- 8650,9 16070,2 0,830 0,910 8,8 0,92 0,963 4,5
48 15 --- --- 8736,9 18071,3 0,810 0,940 13,8 0,94 1,022 8,0
49 15 --- --- 8002,0 18071,3 0,810 0,922 12,1 0,94 1,022 8,0
50 15 --- --- 7522,2 18032,1 0,810 0,915 11,5 0,94 1,009 6,9
51 15 --- --- 9999,1 16566,1 0,820 0,852 3,8 0,94 0,884 6,0
52 15 --- --- 10807,2 17480,6 0,795 0,859 7,4 0,915 0,890 2,7
Розрахунки за даними, отриманими у стендових умовах (з урахуванням звітів)
53 15 --- --- 5729,7 18693,3 0,960 1,244 22,9 1,900 1,653 13,0
54 15,15 0,26 — 0,29 --- 0,060 0,068 11,2 --- --- ---
55 15,15 27,64 52,16 27,22 51,68 0,246 0,235 4,6 0,264 0,255 3,5
56 15,15 49,46 49,14 0,287 0,281 2,1
Розрахунки за даними, от риманими у стендових умовах (швидкісні автомобілі ХНАДУ)
57 20,42 3188,3 3384,5 3196,6 3401,9 0,298 0,310 3,7 0,297 0,319 6,8
58 20,69 3256,9 3600,3 3242,5 3580,1 0,337 0,318 5,7 0,352 0,329 6,5
59 20,25 3129,4 3492,4 3111,0 3447,0 0,328 0,301 8,1 0,37 0,314 15,2
60 22,27 2972,4 3168,6 2975,4 3160,8 0,358 0,361 1,0 0,382 0,373 2,3
106
Автомобильный транспорт, вып. 37, 2015
Рис. 1. Схема зважування автомобіля під кутом відносно горизонтальної площини
Працівниками ЛША ХНАДУ Савченком Є.Л. та Чернишовим О.О. були виконані зважування швидкісних автомобілів ХАДІ-31, ХАДІ-33, ЕСТОНІЯ-25, ЕСТОНІЯ-21. Особливістю конструкцій швидкісних автомобілів є те, що центр їх ваги розташовано в межах підвіски автомобіля. При зважуванні автомобілів визначалася вага, яка припадає на ліві та праві колеса однієї осі швидкісного автомобіля, розробленого в ЛША ХНАДУ.
Результати розрахунків та експериментальних досліджень зведені до табл. 1 для зручності проведення аналізу використання залежності (5) задля визначення зміни ваги розрахунковим методом. Під час розрахунків припущення, що середнє значення розташування крайніх верхніх частин елементів транспортного засобу дорівнює максимальній висоті транспортного засобу.
У табл. 1 прийнято такі позначення: азам -кут, який був реально заміряний на стенді; азад - кут, який задавався при розрахунках; G 2розр - навантаження на задні колеса автомобіль в нахиленому стані відносно горизонтальної площини (отримане розрахунковим методом за формулою (5)); hg спор - висота розташування центру ваги автомобіля в спорядженому стані; hg заван - висота розташування центру ваги автомобіля в завантаженому стані; Д - різниця у відсотках між розрахованим значенням висоти розташування центру ваги та його значенням наведеним в науково технічній літературі, або визначеним в наслідок стендових досліджень.
Аналізуючи результати розрахунку, наведені в табл. 1, можна побачити, що при розрахунку ваги, яка діє на задню вісь автомобіля похибка розрахунку координати центру ваги у порівнянні з реальним його значенням не перевищує в середньому 10 % для спорядже-
них автомобілів та 9 % для завантажених. Причому менша похибка розрахунків спостерігається в даних, які розраховані для автомобілів координати центра ваги яких надані заводом виробником УАЗ (8 % у спорядженому стані автомобілів, 3% у завантаженому) та отриманих у ХНАДУ в стендових умовах (5 % у спорядженому стані автомобілів, 7 % - у завантаженому стані).
Більша похибка розрахунків виникла при порівнянні з даними координати центру ваги автомобілів, наведеними в науково-технічній літературі [1, 4-8]. Середня похибка розрахунків склала 12 % у спорядженому стані та 11 % у завантаженому стані автомобілів.
При порівнянні результатів розрахунку за формулою (5) та результатів виміру ваги автомобілів у стендових умовах середня похибка розрахунків не перевищує 3 % для спорядженого автомобіля та 4 % - для завантаженого.
Висновки
Аналіз результатів використання залежності (5) показав:
- використання залежності (5) з похибкою до 5 % дозволяє визначити зміну навантаження на задні колеса автомобіля при його нахилі відносно горизонтальної площини;
- похибка розрахунків може коливатися в межах 3 %, що обумовлено наступними припущеннями: 1) радіус колеса є постійною величиною при нахилі автомобіля відносно горизонтальної площини; 2) підвіска автомобіля жорстко зафіксована, що не дає змоги мосту автомобіля переміщатися відносно рами;
- використання залежності (5) при розрахунках висоти розташування координати центру ваги за формулою (1) збільшує похибку розрахунку в два рази.
Аналіз результатів розрахунків та значень координати центру ваги реальних автомобілів показав:
- розрахунок координати центру ваги автомобілів ЛША ХНАДУ виконано із середньою похибкою 5 % у спорядженому стані автомобіля та 7 % - у завантаженому стані;
Автомобильный транспорт, вып. 37, 2015
107
- розрахунок координати центру ваги автомобілів, що були наданні заводом виробником УАЗ, виконано із середньою похибкою 8 % у спорядженому стані автомобілів та 3 % -у завантаженому стані;
- розрахунок координати центру ваги макетних зразків автомобілів виконано із середньою похибкою 3 % для споряджених автомобілів та 4 % - для завантажених;
- розрахунок координати центру ваги автомобілів, які було взято з науково-технічної літератури [1, 4-8], виконано із середньою похибкою 12 % у спорядженому стані автомобілів та 11 % - у завантаженому.
Зростання середнього показника похибки спостерігається в розрахунках висоти координати центру ваги автомобілів, взятих з науково-технічної літератури; розрахунок висоти координати центра ваги автомобілів, реально зважених, мають найменшу похибку розрахунку.
Література
1. Тур Е.Я. Устройство автомобиля: учебник для учащихся автотранспортных техникумов / Е.Я. Тур, К.Б. Серебряков, Л.А. Жолобов. - М.: Машиностроение, 1990. - 352 с.
2. Расположение центра тяжести автомобиля и его влияние на устойчивость. Режим доступа: http://avtookav.ru/phvsics/ tsentr-tvazhesti-avtomobilva.
3. Алёкса Н.Н. Теория эксплуатационных свойств автотранспортных средств в примерах и заданиях: учеб. пособие / Н.Н. Алёкса, В.Н. Алексеенко, А.Б. Гре-дескул. - К.: УМК ВО, 1990. - 100 с.
4. Боровский Б.Е. Безопасность движения автомобильного транспорта / Б.Е. Боровский. - Л.: Лениздат, 1984. - 304 с.
5. Шасси автомобиля: Типы приводов / под ред. Й. Раймпеля; Пер. с нем. В.И. Губы. - М.: Машиностроение, 1989. - 232 с.
6. Краткий автомобильный справочник / А.Н. Понизовскин, Ю.М. Власков, М.Б. Ляликов и др. - М. АО «ТРАНС-КОСЛ ТИНГ», НИИАТ, 1994. -779 с.
7. Краткий автомобильный справочник. -10-е изд., перераб. и доп. - М.: Транспорт, 1985. - 220 с.
8. Краткий автомобильный справочник. -9-е изд., перераб. и доп. - М.: Транспорт, 1982. - 464 с.
References
1. Tur E.Ja., Serebrjakov K.B., Zholobov L.A.
Ustrojstvo avtomobilja: uchebnik dlja
uchashhihsja avtotransportnyh tehnikumov [The unit of the vehicle], Moscow, Mashinostroenie Publ., 1990, 352 p.
2. Raspolozhenie centra tjazhesti avtomobilja i ego vlijanie na ustojchivost [The center of mass of vehicle and its impact on stability] Available at.: http://avtookav.ru/ phvsics/tsentr-tvazhesti-avtomobilva.
3. Aljoksa N.N., Alekseenko V.N., Gredes-kul A.B. Teorija ekspluatacionnyh svojstv avtotransportnyh sredstv v primerah i zadanijah: ucheb. posb. [Theory of operating properties of vehicles in the examples and exercises], Kivv, UMK VO Publ., 1990, 100 p.
4. Borovskij B.E. Bezopasnost’ dvizhenija avtomobil’nogo transporta [Traffic safetv of road transport], Leningrad, 1984, 304 p.
5. Shassi avtomobilja: Tipy privodov [Vehicle Chassis: Tvpes of drives] Pod red. J. Raj-mpelja; Per. s nem. V.I. Gubv; Pod red. A.K. Millera, Moscow, Mashinostroenie Publ., 1989, 232 p.
6. Ponizovskin A.N., Vlaskov Ju.M., Ljali-kov M.B. Kratkij avtomobil’nyj spravo-chnik [A short vehicles guide], Moscow, AO «TRANSKOSLTING», NIIAT Publ., 1994, 779 p.
7. Kratkij avtomobil’nyj spravochnik [A short vehicles guide] 10-e izd., pererab. i dop., Moscow, Transport Publ., 1985, 220 p.
8. Kratkij avtomobil’nyj spravochnik [A short vehicles guide] 9-e izd., pererab. i dop., Moscow, Transport Publ., 1982, 464 p.
Рецензент: М.М. Альокса, професор, к.т.н.,
ХНАДУ.
Стаття надійшла до редакції 3 липня 2015 р.
