1.2 Оценочные показатели

Для оценки тягово-скоростных свойств автомобиля используют различные единичные показатели, каждый из которых позволяет оценивать их в какой-либо ситуации движения, принимаемой за типичную.

Наиболее употребимыми и достаточными для сравнительной оценки являются следующие показатели:

1) максимальная скорость;

2) условная максимальная скорость;

3) время разгона на пути 400 и 1000 м;

4) время разгона до заданной скорости;

5) скоростная характеристика "разгон-выбег";

6) скоростная характеристика разгона на высшей передаче;

7) скоростная характеристика на дороге с переменным продольным профилем;

8) минимальная устойчивая скорость;

9) максимальный преодолеваемый подъем;

10) установившаяся скорость на затяжных подъемах;

11) ускорение при разгоне;

12) сила тяги на крюке;

13) длина динамически преодолеваемого подъема.

Существующие методы оценки тягово-скоростных свойств могут быть использованы для решения двух задач:

– задачи анализа – определения скоростей, ускорений и предельных дорожных условий, в которых возможно движение автомобиля с заданными конструктивными параметрами;

– задачи синтеза – определения конструктивных параметров, которые могут обеспечить заданные значения скоростей и ускорений в заданных дорожных условиях движения, а также нахождения предельных дорожных условий.

Решения первой задачи называют поверочным тяговым расчетом, а второй – проектировочным тяговым расчетом.

1.3 Проектировочный тяговый расчет

Тяговый расчет является одним из этапов проектирования АТС. Приводимая ниже методика проектировочного тягового расчета представляет собой упрощенный расчет основных параметров двигателя и трансмиссии, учитывающая только некоторые требования к тягово-скоростным свойствам. Полученные по такой методике параметры могут быть уточнены расчетами на ЭВМ.

1.3.1 Задачи расчета, задаваемые и выбираемые параметры

Задачей упрощенного расчета является предварительный выбор внешней характеристики двигателя, передаточных чисел трансмиссии, обеспечивающих требуемые тягово-скоростные свойства и топливную экономичность автомобиля при заданных условиях эксплуатации. Исходные данные для тягового расчета определяются в техническом задании, являющимся первичным документом, на основании которого выполняются эскизный и технический проекты АТС. В техническом задании для тягового расчета указываются: тип автомобиля, его назначение, условия эксплуатации, грузоподъемность или пассажировместимость; максимальная скорость ; максимальное дорожное сопротивление , которое должно преодолеваться на высшей передаче; тип двигателя и трансмиссии; колесная формула.

На основании технического задания и анализа технических характеристик, существующих близких по назначению автомобилей и оценки перспективы их развития, качества предполагаемых к использованию материалов, выбирают ряд характеристик АТС, необходимых для проведения тягового расчета. К таким характеристикам относятся весовые и размерные параметры, размеры шин, коэффициент полезного действия трансмиссии, параметры обтекаемости.

1.3.2 Порядок расчета

Порядок выполнения проектировочного тягового расчета определяется последовательностью расчета основных характеристик тяговых свойств и характеристик трансмиссии. К основным характеристикам тяговых свойств относятся: внешняя скоростная характеристика (ВСХ) двигателя, график силового баланса, динамическая характеристика, график ускорений, график величин обратных ускорениям, график времени и пути разгона, график мощностного баланса. К характеристикам трансмиссии, определяемым при тяговом расчета АТС, относятся: передаточное число главной передачи, диапазон передаточных чисел, количество ступеней в коробке передач и ряд передаточных чисел.

1.3.3 Построение внешней скоростной характеристики двигателя

Общее уравнение кривой внешней скоростной характеристики автомобильного ДВС с достаточной степенью точность определяется эмпирической формулой Р.С.Лейдермана:

, (1)

где , – мощность двигателя (кВт) и соответствующая частота вращения коленчатого вала двигателя мин^-1,

– частота вращения коленчатого вала двигателя, соответствующая максимальной мощности.

Величиной следует задаться и обосновать ее исходя из тенденции развития современных двигателей внутреннего сгорания. Рекомендуется частоту вращения коленчатого вала двигателя проектируемого АТС выбирать в следующих пределах:

• бензиновые двигатели легковых АТС, мин^-1;

• бензиновые двигатели грузовых АТС и автобусов, мин^-1;

• дизели легковых АТС, мин^-1;

• дизели грузовых АТС, мин^-1;

– коэффициенты, постоянные для определенного типа двигателя. Для бензинового или работающего на газе двигателя . Для дизельного двигателя в зависимости от типа камеры сгорания могут быть прияты следующие обобщенные значения коэффициентов:

неразделенная камера ; ; ;

предкамера ; ; ;

вихревая камера ; ; .

– максимальная мощность двигателя, кВт.

Методика определения и построения внешней скоростной характеристики двигателя различна для бензиновых двигателей без ограничителя числа оборотов – ВСХ без регуляторной ветви (легковые АТС и автобусы на базе легковых АТС), бензиновых двигателей с ограничителем числа оборотов – ВСХ с регуляторной ветвью (грузовые АТС и автобусы большой и средней пассажировместимости).

Построение внешней скоростной характеристики бензинового или работающего на газе двигателя без ограничителя числа оборотов

Максимальную мощность можно определить, если в уравнение (1) вместо и подставить соответственно значения и .

, (2)

где – мощность двигателя проектируемого АТС при максимальной скорости движения АТС, кВт. Величину возможно определить из уравнения баланса мощности АТС, которое в общем виде при установившемся движении представляет собой зависимость мощности двигателя, кВт, от величин сопротивления этому движению.

.

Для упрощения расчетов, возможно, пренебречь ошибкой, получающейся в результате замены величиной , представляющей коэффициент суммарного сопротивления дороги, тогда

.

Если в это выражение подставить значение заданной максимальной скорости и соответствующее ей заданное значение , то получим величину , т.е. величину мощности, кВт, которую должен развивать двигатель, чтобы обеспечить получение указанной максимальной скорости.

, (3)

– полная масса АТС, кг;

– ускорение силы тяжести, м/с;

– коэффициент суммарного сопротивления дороги при максимальной скорости АТС;

– максимальная скорость движения АТС, м/с;

– коэффициент сопротивления воздушной среды, Н·с²/м⁴;

– лобовая площадь АТС, м²;

– коэффициент полезного действия трансмиссии АТС.

– частота вращения коленчатого вала двигателя в мин^-1, соответствующая максимальной скорости движения АТС.

Значения величины можно определить из рекомендуемого соотношения для бензиновых и работающих на газе двигателей, не имеющих ограничителя частоты вращения .

По уравнению (1) определяем координаты шести-восьми точек внешней скоростной характеристики двигателя и по уравнению

,

(4)

найдем соответствующие значения крутящего момента двигателя .

Первой расчетной точкой ВСХ является точка, соответствующая минимально устойчивой частоте вращения коленчатого вала - . Для всех ДВС находится в пределах: мин^-1 (большие значения относятся к двигателям, имеющим ограничитель частоты вращения).

Данные произведенных расчетов заносят в таблицу 1.1.

Таблица 1.1 Результат расчета ВСХ без регуляторной ветви

	мин-1	(nmin)	…	…	…	(nev)
	кВт
	Н·м

Для проверки правильности полученных расчетов следует воспользоваться характерными для формулы Р.С. Лейдермана соотношениями

; .

(5,6)