Тяговая динамика автомобиля
5.1 Силовой (тяговый баланс автомобиля). Расчет и построение графика силового баланса
Последовательность расчета и построения графика силового (тягового) баланса следующая:
1) Строится тяговая характеристика автомобиля, т.е. зависимость касательной силы тяги (Рк, Н) от скорости (хi м/с) движения автомобиля. При построении тяговой характеристики делается допущение, что автомобиль движется равномерно по горизонтальному участку дороги.
Касательная сила тяги для каждой передачи автомобиля определяется по формуле:
(17)
где Мкр - крутящий момент двигателя (принимается из таблицы 1),Нм;
iтр - соответственно передаточное число и КПД трансмиссии (берутся из таблицы 3);
гк - радиус качения ведущих колес (принимается как и у автомобиля -прототипа гк =0,355), м;
Для первой передачи:
Для второй передачи:
Для третьей передачи:
Для четвертой передачи:
Для принятых частот вращения для двигателя с искровым зажиганием ni|=(0,2-1,2)nн (см. таблицу 1) скорость движения автомобиля на каждой передаче (хi м/с) может быть определена по формуле:
(17)
Для первой передачи:
Для второй передачи:
Для третьей передачи:
Для четвертой передачи:
Результаты расчета величин Рк и хi сводим в таблицу 4 и для каждой передачи строим график Рк =f (хi), называемый тяговой характеристикой (см. рисунок 3).
2) Рассчитываем силу сопротивления дороги (Pш, Н) при различных скоростях движения автомобиля определенных по формуле (17). Для определения силы Рш принимаем во внимание формулу (4):
- для легковых автомобилей
(18)
где f0 - коэффициент сопротивления качению при движении автомобиля со скоростью менее 54 км/ч (принимаем fo=0,018);
Для первой передачи:
Для второй передачи:
Для третьей передачи:
Для четвертой передачи:
Рассчитываем силу сопротивления воздуха (Pw, Н) для различных скоростей движения автомобиля (хi, м/с), по формуле:
(19)
WB - фактор обтекаемости автомобиля, Нс2/м2.
Для первой передачи
Для второй передачи
Для третьей передачи
Для четвертой передачи
Результаты расчета величин Pш и Pw для каждой скорости движения автомобиля заносим в таблицу 4.
На тяговую характеристику автомобиля наносим зависимость силы сопротивления дороги (Pш) от скорости (хi) движения автомобиля. Началом построения графика Pш=f (хi) является точка, определяемая при скорости хi=0 Значение силы Pш в данной точке составит:
для легковых автомобилей:
(20)
После построения зависимости Pш=f (хi), от полученного графика откладываем вверх значения силы сопротивления воздуха (Pw, Н) при различных скоростях (хi, м/с) движения автомобиля и получаем график
Pш+ Pw= f (хi)
"right">Таблица 4Данные для построения графика силового (тягового) баланса автомобиля
Номер передачи |
Расчетные точки |
Мкр, Нм |
iтр |
зтр |
хi м/с |
Pk H |
Pш H |
Pw H |
||
I |
1 |
0.2nн |
97,06 |
46,48 |
0,87 |
0,59 |
11056 |
416,4 |
0,197 |
|
2 |
0.4nн |
121,21 |
1,17 |
13807 |
416,68 |
0,774 |
||||
3 |
0.6nн |
117,99 |
1,76 |
13440 |
417,16 |
1,753 |
||||
4 |
0.8nн |
111,48 |
2,34 |
12698 |
417,82 |
3,099 |
||||
5 |
nн |
96,96 |
2,93 |
11044 |
418,68 |
4,85 |
||||
6 |
1.2nн |
74,33 |
3,5 |
8467 |
419,70 |
6,93 |
||||
II |
1 |
0.2nн |
97,06 |
23,07 |
0,87 |
1,18 |
5487 |
416,69 |
0,789 |
|
2 |
0.4nн |
121,21 |
2,36 |
6853 |
417,85 |
3,159 |
||||
3 |
0.6nн |
117,99 |
3,54 |
6671 |
419,78 |
7,106 |
||||
4 |
0.8nн |
111,48 |
4,73 |
6303 |
422,5 |
12,64 |
||||
5 |
nн |
96,96 |
5,91 |
5481 |
425,98 |
19,74 |
||||
6 |
1.2nн |
74,33 |
7,09 |
4202 |
430,24 |
28,42 |
||||
III |
1 |
0.2nн |
97,06 |
11,48 |
0,87 |
2,37 |
2730 |
417,86 |
3,185 |
|
2 |
0.4nн |
121,21 |
4,75 |
3410 |
422,56 |
12,76 |
||||
3 |
0.6nн |
117,99 |
7,12 |
3319 |
430,376 |
28,69 |
||||
4 |
0.8nн |
111,48 |
9,5 |
3136 |
441,33 |
51,04 |
||||
5 |
nн |
96,96 |
11,87 |
2727 |
455,39 |
79,73 |
||||
6 |
1.2nн |
74,33 |
14,24 |
2091 |
472,59 |
114,79 |
||||
IV |
1 |
0.2nн |
97,06 |
5,6 |
0,87 |
4,86 |
1332 |
422,86 |
13,39 |
|
2 |
0.4nн |
121,21 |
9,73 |
1663 |
442,59 |
53,62 |
||||
3 |
0.6nн |
117,99 |
14,60 |
1619 |
475,44 |
120,6 |
||||
4 |
0.8nн |
111,48 |
19,47 |
1529 |
521,48 |
214,5 |
||||
5 |
nн |
96,96 |
24,33 |
1330 |
580,6 |
335,07 |
||||
6 |
1.2nн |
74,33 |
29,19 |
1020 |
652,85 |
482,41 |
силовой мощностной скоростной автомобиль
Рисунок 2 - График силового (тягового) баланса автомобиля
Кривая Pш+ Pw= f (хi), изображенная на рисунке 3, определяет касательную силу тяги Рк, необходимую для движения автомобиля с постоянной скоростью. При любой скорости движения отрезок Р3, заключенный между кривыми Pk=f(хi) и Pш+ Pw= f (хi), характеризует запас касательной силы тяги. Этот запас может быть использован при данной скорости: а) для разгона автомобиля; б) для преодоления автомобилем дополнительного дорожного сопротивления (например, подъема); в) для перевозки дополнительного груза (например, при буксировке прицепа). Как видно из рисунка 3, при одной и той же скорости движения запас касательной силы тяги на низших передачах больше, чем на высших. Следовательно, при увеличении передаточного числа трансмиссии запас касательной силы тяги возрастает. Именно поэтому движение автомобиля в тяжелых дорожных условиях рекомендуется осуществлять на низших передачах.