Критерии выбора шин при конструировании легковых автомобилей


Основным критерием выбора шины для транспортных средств всех типов является грузоподъемность покрышки. Она устанавливается из нормативов либо фирменных каталогов. Проектируя легковой автомобиль, конструктор старается увязать упругую характеристику подвески автомобиля с упругой характеристикой шины. Для этой цели он стремится с помощью опытных и эксплуатационных данных среди различных покрышек одного размера выбрать ту, которая наилучшим образом будет отвечать необходимым требованиям.

При проектировании автомобиля обычно стараются добиться того, чтобы его масса равномерно распределялась на все колеса, поскольку только тогда обеспечивается равномерный износ покрышек. Полная масса автомобиля Gc состоит из собственной массы машины Gw и массы пассажиров с багажом Gz. Собственная масса легкового автомобиля принимается предварительно на основании собранных статистических данных и ориентировочных материальных и конструкционных перспектив. Масса пассажиров рассчитывается, исходя из того, что один пассажир в среднем весит 65 кг, а средняя масса багажа на одного пассажира принимается из расчета 35—50 кг.

Нагрузка, возникающая на покрышке, рассчитывается в соответствии со следующей формулой:

где i — количество колес автомобиля.

Часто при расчете этой нагрузки массу Gc увеличивают на 50 кг, и тогда

Когда известно значение из нормативов либо заводских каталогов выбирается покрышка, чья грузоподъемность Gn приблизительно равна значению Gk. Поскольку грузоподъемность покрышки Gn может несколько отличаться от значения предварительно высчитанной нагрузки Gky для дальнейшей конструкторской работы принимается фактическая грузоподъемность Gn выбранной покрышки и рассчитанная после этого полная масса машины

Затем оси проектируемой машины и ее механизмы размещают таким образом, чтобы получить наиболее равномерные статические нагрузки на все покрышки. При этом применяются следующие формулы (рис. 66):

где Gc — общая масса автомобиля вместе с пассажирами й грузом плюс 50 кг, кг; Q1— статическая нагрузка на передние шины, Н; Q2 — статическая нагрузка на задние шины, Н; а — расстояние между центром тяжести С и точкой А, местом соприкосновения передних колес с грунтом, м; Ь — расстояние между центром тяжести С и точкой В, местом соприкосновения задних колес с грунтом, м; I — межосевое расстояние, т. е. расстояние между точками соприкосновения передних и задних колес с грунтом А и В, м.

Рис. 66. Схема распределения нагрузок в автомобиле

Фактическая статическая нагрузка на одну шину равна:

для передней шины

для заднего колеса

Грузоподъемность выбранной покрышки Gn должна быть равна или больше статической нагрузки, которая приходится на покрышку для наиболее нагруженной оси.

Грузоподъемность покрышек для менее нагруженной оси корректируется путем понижения давления при накачке колеса в соответствии с таблицей грузоподъемностей и давлений, приведенных в соответствующем нормативе PN или в фирменном каталоге.

Хотя во время езды покрышки приводных колес, находящиеся под воздействием крутящего момента от двигателя, работают в более трудных условиях, этот факт за исключением особых случаев при выборе шин не принимается во внимание. Поступают так потому, что передние покрышки во время торможения испытывают нагрузки, в свою очередь, значительно превышающие статическую нагрузку. Таким образом, отличающиеся при эксплуатации условия работы колес на разных осях в некоторых ситуациях выравниваются.

Затем делается предварительный выбор рисунка протектора в соответствии с условиями предлагаемой эксплуатации конструируемой машины. Выбранный тип шины должен быть использован в течение всей жизни автомобиля.

Выбирая шины для уже существующих машин, обычно определяют при помощи взвешивания автомобиля наибольшую нагрузку, приходящуюся на одну покрышку, и в соответствии с этим из нормативов или заводских каталогов находят покрышку с соответствующей грузоподъемностью. В исключительных случаях допускается установка на задней оси автомобиля диагональных шин, хотя обычно используются радиальные шины.