книги / Эксплуатационные свойства автомобилей. Тягово-скоростные свойства и топливная экономичность

Excel для графика, не подходит для качественного его восприятия, что вынуждает использовать не автоматический, а ручной режим отображения графиков функций.

ОГРАНИЧЕНИЯ ПО СЦЕПЛЕНИЮ

Сила сцепления ведущих колес с дорогой в продольном направлении рассчитывается по формуле:

Pсц = ϕxmведg,

где ϕ x – коэффициент сцепления в продольном направлении;

mвед – масса, приходящаяся на ведущую ось, кг; mвед g – сцепной вес автомобиля, Н.

Коэффициент сцепления ϕ x зависит в основном от типа и

состояния опорной поверхности. Кроме того, существует его взаимосвязь с типом автомобильной шины, рисунком протектора, степенью его износа и скоростью движения. В расчётах тяго- во-скоростных свойств используются значения коэффициента сцепления колёс в диапазоне 0,1…0,8. Выбор значения при выполнении курсовой работы осуществляется в зависимости от типа и состояния дорожного покрытия.

Сила сцепления ведущих колес с дорогой в продольном направлении может ограничивать величину тяговых сил автомобиля. В том случае, если тяговая сила меньше силы сцепления, происходит буксование колёс, и тяговая сила не превышает сил сцепления. Следовательно, в некоторых дорожных условиях, тяговая сила не может быть полностью реализована. Линия ограничения по сцеплению тяговой силы Pсц приведена на рис. 8.

Сцепной вес автомобиля можно увеличить использованием полного привода, что приводит к возрастанию суммарной силы сцепления ведущих колес с дорогой примерно вдвое (справедливо для большинства легковых автомобилей). Это повышает возможность реализации большой тяговой силы в сложных дорожных условиях принедостаточностисцепныхсвойствдорожногопокрытия.

21

ДИНАМИЧЕСКАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА АВТОМОБИЛЯ

Динамическая характеристика автомобиля позволяет использовать метод решения уравнения движения автомобиля в относительной форме, что дает возможность сравнивать тяговодинамические свойства автомобилей, различающихся по снаряженной массе, по грузоподъёмности.

Под динамическим фактором по тяге D понимается отношение свободной силы тяги Pт– Pв к силе тяжести автомобиля mag:

D = Pт − Pв . ma g

Для расчёта составляется таблица (табл. 6), основу которой составляют данные табл. 4. Учитывая, что табл. 6 включает в себя данные расчётов табл. 4, следует использовать при выполнении курсовой работы не две таблицы, а одну. По данным одной такой таблицы необходимо построить две графические зависимости – тяговую характеристику (см. рис. 8) и динамическую характеристику (рис. 9). Если автомобиль полноприводный, то при увеличении суммарной тяговой силы возможно увеличение динамического фактора примерно вдвое против аналогичного по массе моноприводного автомобиля.

Таблица 6 Расчёт тяговой характеристики и динамического фактора

22

Окончание табл. 6

23

Величина динамического фактора будет зависеть от массы автомобиля. В состоянии снаряжённой массы и водителя динамический фактор будет иметь наибольшие значения. При увеличении массы автомобиля его динамический фактор уменьшается. Поэтому для пересчёта параметров автомобиля динамическая характеристика обычно снабжается номограммой, которая позволяет учесть изменение массы автомобиля. Такая характеристика, дополненная номограммой, называется динамическим паспортом автомобиля. Полвека назад она была актуальной. Сегодня благодаря развитию вычислительной техники необходимость в построении номограммы нагрузки отпала.

РАЗГОН АВТОМОБИЛЯ

Ускорение автомобиля при разгоне

Разгон автомобиля может осуществляться с различной интенсивностью. С целью установления предельных характеристик интерес представляет разгон автомобиля при полной топливоподаче, т.е. с использованием внешней скоростной характеристики.

Ускорение автомобиля при его движении на каждой передаче может быть получено решением уравнения силового баланса относительно инерционных сил:

Однако более удобным является решение уравнение силового баланса в безразмерной форме.

Ускорение автомобиля, которое он может реализовать на каждой передаче, определяется ускорением свободного падения g и безразмерными параметрами: динамическим фактором D, коэффициентом сопротивления дороги ψ = f + i, и коэффициентом учёта вращающихся масс δвр:

24

Коэффициент учёта вращающихся масс непосредственно зависит от номера включённой передачи и может быть приближенно определён по формуле

δвр = 1+ δ1uкп2 + δ2.

Для одиночных автомобилей принимают δ1 =δ2 = 0,04; для автопоезда массой ma и числом колёс zка при массе автомобиля-тягача

25

График ускорений, выполненный по результатам вычислений, представлен на рис. 10.

Рис. 10. График ускорений

ВРЕМЯ И ПУТЬ РАЗГОНА

Оценочными критериями скоростных свойств автомобиля [13] являются:

–время разгона до заданной скорости 60, 80, 100 км/ч – выбирается в зависимости от типа автомобиля;

–время прохождения мерного отрезка: 400 м (1/4 мили),

1000 м.

26

Достаточно часто, особенно в специальной технической литературе и журналах, используется такой параметр, как эластичность разгона в диапазонах 60–100 км/ч и 80–120 км/ч – также выбирается в зависимости от включенной передачи автомобиля.

Основные параметры разгона известных легковых и спортивных автомобилей можно найти в интернете [19].

При расчете времени и пути разгона при выполнении курсовой работы принимают ряд условий и допущений, а именно:

–разгон осуществляется с полной топливоподачей по внешней характеристике двигателя;

–начало разгона с места; используется сцепление, но при этом пренебрегают его буксованием и условно считают, что работа сцепления заканчивается при достижении автомобилем скорости, соответствующей минимально устойчивой частоте вращения двигателя и ускорения на ней;

–ускорение автомобиля на этапе разгона с использованием сцепления выбирают равным половине ускорения на минимально устойчивой частоте вращения двигателя;

–расчёт параметров разгона по внешней характеристике ведется в заданном интервале скоростей;

–границы интервала скоростей выбирают в соответствии

сшагом оборотов двигателя, принятым ранее;

–в пределах выбранного интервала считается, что ускорение неизменно и равно среднему значению ускорений на краях интервала скоростей;

–переключение передач осуществляется при достижении максимально допустимых оборотов двигателя или в момент, когда ускорение на следующей передаче будет больше ускорения на текущей передаче.

Время разгона автомобиля ti в диапазоне скоростей vк – vн вычисляют по известному соотношению для равноускоренного движения, сделав допущение о постоянстве ускорения автомобиля в диапазоне скоростей:

27

Путь разгона в том же диапазоне скоростей vк – vн следует определять из условия движения автомобиля с постоянной скоростью vсрi , равной её среднему значению в интервале скоростей:

Для расчёта времени и пути разгона потребуется сделать несколько таблиц. Первая – табл. 8, в ней будем рассчитывать разгон автомобиля в начале его движения при включении сцепления. Отметим, что для вычислений времени и пути разгона требуется учитывать интервал движения, поэтому в таблице не-

обходимо указывать начало интервала и конец интервала. Для маленькой таблицы это допустимо.

Следующая таблица – это параметры разгона автомобиля при включённой первой передаче – табл. 9. Основой построения таблицы являются обороты двигателя, поэтому для того, чтобы перекрыть весь диапазон, требуется 7 интервалов. Поскольку для обозначения интервала нам потребуется указать его начало и конец, то количество столбцов таблицы для задания интерва-

28

лов движения возрастёт вдвое – до 14. Это означает, что таблица не может быть размещена на странице отчёта без принятия специальных решений. Самое простое решение – уменьшать шрифт – не является допустимым и правильным. Поэтому условимся, что левая граница рассматриваемого интервала скорости находится непосредственно в рассматриваемом столбце таблицы, а правая граница интервала, как и положено справа от этого столбца (см. табл. 9). Именно поэтому в последнем столбце таблицы отсутствуют данные.

Таблица 9

Параметры разгона автомобиля (разгон на 1-й передаче)

Данные табл. 8, 9 взаимосвязаны. Если время в интервале скоростей табл. 8 – 1,29 – сложить со временем в интервале скоростей первого столбца – 0,16, то получим – 1,45 с, что и занесено в первый столбец строки «Время (нарастающим итогом)». Подобные операции с данными таблиц дают – 2,05 + 0,28 = 2,33 – получим «Путь (нарастающим итогом)».

По достижению максимальных оборотов двигателя или в случае, если движение на следующей передаче обеспечивает большее ускорение, необходимо переключение на следующую передачу. Время переключения передач, определяющее время движения автомобиля на нейтрали, зависит от квалификации во-

29

дителя и особенностей силового агрегата. Так, для автомобилей с механической ступенчатой коробкой передач и бензиновыми двигателями время переключения передач выбирают в пределах 0,5…1,2 с. Для автомобилей с дизельными двигателями в пределах 1,0…3,0 с – большие значения берутся для автомобилей категорий M3 и N3.

При движении автомобиля накатом во время переключения передач происходит снижение скорости, величину которого находят решением уравнения силового баланса. Поскольку тяговая сила равна нулю, потерями в трансмиссии автомобиля можно пренебречь, а правила испытаний предусматривают движение автомобиля на горизонтальной дороге, то уравнение силового баланса можно записать так:

Pи = Pf + Pв ,

где Pf – сила сопротивления качению колёс. Раскрывая значения сил, получим:

maδврg = ma fg + cx ρ2в Fav2 .

Поскольку замедление при движении накатом определяется так:

При движении накатом двигатель автомобиля отсоединён от трансмиссии, в связи с чем коэффициент учёта вращающихся масс деталей двигателя δ1 = 0, поэтому общий коэффициент

учёта вращающихся масс учитывает только колёса автомобиля и принимается равным 1,04, т.е. δвр = 1,04.

30