Передач

Примерные значения максимальных ускорений автомобилей с номинальной нагрузкой на различных передачах (в м/с²):

Передача …………………Первая Высшая

Легковые автомобили………..2,5…3,5 0,8….1,2

Грузовые автомобили………..1,7…2,0 0,15…0,5

Автобусы …………………….1,8….2,3 0,4 ….0,8

Автопоезда……………………1,0… 1,2 0,1… .0,5

Сравнивая графики ускорения (рис. 2.10) и тягового баланса (рис.2.7), очевидно, что ускорения автомобиля прямо пропорциональны тяговому усилию на ведущих колесах или динамическому фактору и обратно пропорциональны силам сопротивления движению и коэффициенту учета вращающихся масс. Этот коэффициент больше на низших передачах, чем на высших.

В формулах (2.60) и (2.61) не учтено влияние на ускорение уклона дороги, коэффициента сцепления шин и изменение сцепного веса в режиме разгона автомобиля. Для определения ускорения в реальных условиях автомобилей с различной колесной формулой используется понятие – потенциальное ускорение.

Практически все производители выпускают легковые автомобили малого и среднего класса с колесной формулой 2×4. Такая компоновка позволила повысить КПД трансмиссии и тяговую динамичность, улучшить управляемость и устойчивость. Однако, при разгоне, особенно на подъеме, снижается сцепной вес. Вследствие этого, в тяговом режиме автомобиля уменьшается реализуемая часть потенциального ускорения, а потери скорости существенны в результате пробуксовки ведущих колес. Для ограничения потерь скорости на буксование управление блоком силовых агрегатов оснащается противобуксовочной системой (ПБС). Следует отметить, что перераспределение сцепного веса с ведущего переднего на ведомый задний мост, создает условия для работы двигателя на режимах, не требующих повышенного расхода топлива и мощности.

При трогании заднеприводного автомобиля за счет увеличения сцепного веса, создается возможность реализации повышенного потенциального ускорения по условиям сцепления. Однако двигатель при этом оказывается под нагрузкой, характеризующейся малыми оборотами и значительным крутящим моментом. Поэтому для улучшения тяговой динамики автомобиля необходимо повысить удельную мощность двигателя. В общем случае двигатели, используемые на переднеприводных автомобилях, по мощности, как правило, соответствуют массе АТС в большей степени, чем на заднеприводных.

Наглядным примером значимости динамической составляющей сцепного веса является величина потенциального ускорения ( ) в случае разгона или трогании автомобиля при максимальной мощности двигателя. Для переднеприводного автомобиля с учетом формул (2.36) и (2.37) значения можно определить по формуле :

(2.63)

а для заднеприводного :

(2.64)

где φ_x, f – коэффициент сцепления и сопротивления качению соответственно; R_z10 ^, R_z20 - нормальные реакции, действующие на передние и задние колеса в статике; М – масса автомобиля; h – высота центра тяжести; l – колесная база; a – расстояние от центра тяжести до передней оси

Из формулы (2.63) следует, что на тяговую динамику переднеприводного автомобиля существенно влияют положения центра масс, компоновочные параметры и дорожные условия.

Время и путь разгона. Время и путь разгона автомобиля можно определить графоаналитическим способом. С этой целью кривую ускорений разбивают на интервалы, считают, что в каждом интервале скоростей автомобиль разгоняется с постоянным ускорением j_ср = 0,5(j₁ + j₂), где j₁ и j₂ – ускорения соответственно в начале и конце интервала скоростей.

Для повышения точности расчета интервалы скоростей берут равными 0,5…1 м/с – на первой передаче, 1…3 м/с – на промежуточных и 3…4 м/с – на высшей. При изменении скорости от υ₁ до υ₂ среднее ускорение j_ср = (υ₂ - υ₁) Δt₁ = Δ υ₁/ Δt₁. Следовательно, время разгона в том же интервале скоростей

Δt₁ = Δ υ₁/j_cр1.

В интервале скоростей υ₂ – υ₃ время разгона Δt₂ = Δ υ₂/j_ср.2, а общее время разгона от минимально устойчивой скорости до конечной t = Δt₁ + Δt₂ + … Δt_n .

По значениям t, определенным для различных скоростей, строят кривую времени разгона, начиная ее со скорости υ_min, для которой t = 0. Для скорости υ₂ откладывают значение Δt₁. для скорости υ₃ - значение Δt₁ + Δt₂ и т.д. Полученные точки соединят плавной кривой.

Для определения максимальной интенсивности разгона в расчет вводят максимально возможные при данной скорости ускорения.

Время переключения передач t_n зависит от квалификации водителя, конструкции коробки передач и типа двигателя. У дизелей угловая скорость коленчатого вала уменьшается до угловой скорости холостого хода медленнее, чем у карбюраторных двигателей, из-за больших инерционных масс. Для водителей высшей квалификации t_n = 0,5 …3 с.

Величину Δυ_n уменьшения скорости автомобиля во время переключения передач можно определить по формуле, полученной путем решения уравнения движения накатом:

Δυ_n = Ψ t_n g/δ_вр ≈ 9,3 Ψ t_n.

При расчете пути S разгона условно считают, что в каждом интервале скоростей автомобиль движется равномерно со средней скоростью υ_ср = 0,5(υ₁ + υ₂). Приращение пути (в м) в каждом из интервалов скоростей

ΔS = υ_ср Δt = υ_срΔυ/j_ср.

Складывая полученные значения ΔS, строят суммарную кривую S, начиная с той же скорости, с которой строили кривую t. Путь S_n (в м), пройденный автомобилем за время переключения передач, определяют по формуле

S_n = υ_n t_n = (υ_н – 4,7Ψ t_n) t_n,

где υ_n – средняя скорость автомобиля за время переключения передач, м/с;

υ_н – скорость автомобиля в момент начала переключения передач, м/с.

Связь между временем и путем разгона наглядно иллюстрирует график интенсивности разгона (рис. 2.11).

Рис. 2.11. График зависимости времени и пути разгона от скорости автомобиля

Для построения этого графика в координатах t – S наносят сначала значения времени t₁ и пути S₁, соответствующие разгону автомобиля от скорости υ₁ до скорости υ₂, затем значения t₁ + t₂ и S₁ + S₂ для интервала скоростей υ₁ – υ₃ и т.д. После этого полученные точки соединяют плавной кривой.