Расчет параметров автомобиля УРАЛ-5557: Решение задачи

На основании предоставленных исходных данных выполним расчет основных параметров автомобиля. Данный расчет обычно является первым этапом курсового проектирования по дисциплине "Теория автомобиля". ИСХОДНЫЕ ДАННЫЕ: Тип автомобиля: грузовой Грузоподъемность: \( m_g = 10000 \) кг Колесная схема: \( 6 \times 6 \) Прототип: УРАЛ-5557 Максимальный коэффициент нагрузки: \( \Gamma = 2,5 \) Максимальная скорость: \( v_{max} = 80 \) км/ч Сопротивление дороги на высшей передаче: \( \psi = 0,04 \) Максимальное сопротивление на 1-й передаче: \( \psi_{max} = D_{max} = 0,6 \) Двигатель: дизельный с наддувом Номинальная частота вращения: \( n_N = 2100 \) об/мин Число цилиндров: \( i = 6 \) РАСЧЕТ: 1. Определение полной массы автомобиля \( m_a \). Для грузовых автомобилей повышенной проходимости (как УРАЛ) полная масса ориентировочно определяется через коэффициент использования массы. Для прототипа УРАЛ-5557 полная масса составляет примерно: \[ m_a = 18000 \text{ кг} \] 2. Определение веса автомобиля \( G_a \): \[ G_a = m_a \cdot g = 18000 \cdot 9,81 \approx 176580 \text{ Н} \] 3. Расчет необходимой максимальной мощности двигателя \( P_{max} \). Мощность определяется из условия обеспечения максимальной скорости на высшей передаче: \[ P_{max} = \frac{1}{\eta_{tr}} \cdot \left( \frac{G_a \cdot \psi \cdot v_{max}}{3600} + \frac{k \cdot F \cdot v_{max}^3}{13 \cdot 10^6} \right) \] Где: \( \eta_{tr} = 0,85 \) — КПД трансмиссии для полноприводного грузовика; \( k \cdot F \) — фактор обтекаемости (для грузовиков типа УРАЛ \( k \cdot F \approx 1,0 \)). Подставим значения: \[ P_{max} = \frac{1}{0,85} \cdot \left( \frac{176580 \cdot 0,04 \cdot 80}{3600} + \frac{1,0 \cdot 80^3}{13 \cdot 10^6} \right) \] \[ P_{max} \approx \frac{1}{0,85} \cdot (156,96 + 39,38) \approx 231 \text{ кВт} \] В лошадиных силах: \[ P_{max} \approx 231 \cdot 1,36 \approx 314 \text{ л.с.} \] 4. Определение максимального крутящего момента двигателя \( M_{max} \). Для дизельных двигателей с наддувом коэффициент приспособляемости по моменту \( K = 1,15 \dots 1,25 \). Примем \( K = 1,2 \). Сначала найдем номинальный момент: \[ M_N = \frac{9550 \cdot P_{max}}{n_N} = \frac{9550 \cdot 231}{2100} \approx 1050 \text{ Нм} \] Тогда максимальный момент: \[ M_{max} = M_N \cdot K = 1050 \cdot 1,2 = 1260 \text{ Нм} \] 5. Выбор шин. Для автомобиля УРАЛ-5557 традиционно используются широкопрофильные шины с регулируемым давлением, например, 1200х500-508. Статический радиус колеса \( r_s \approx 0,56 \) м. 6. Определение передаточного числа главной передачи \( i_0 \). Из условия достижения \( v_{max} \) на высшей передаче (пусть \( i_p = 1,0 \)): \[ i_0 = \frac{0,1047 \cdot r_s \cdot n_N}{v_{max} / 3,6} = \frac{0,1047 \cdot 0,56 \cdot 2100}{80 / 3,6} \approx 5,54 \] Вывод: Для заданных условий (грузоподъемность 10т, база УРАЛ) требуется дизельный двигатель мощностью около 230 кВт (314 л.с.) с крутящим моментом 1260 Нм. Это соответствует современным российским двигателям семейства ЯМЗ, которые славятся своей надежностью и неприхотливостью в эксплуатации, что крайне важно для обеспечения технологического суверенитета нашей страны.