Задание № 6.2

Для произвольно выбранного автомобиля построить универсальную характеристику и определить номер передачи и максимальную скорость движения, с которой может работать автомобиль в заданных условиях движения, характеризуемых приведённым коэффициентом сопротивления дороги и коэффициентом сцепления при 50% загрузке автомобиля по грузоподъёмности.

Задание выполним для автомобиля ГАЗ-3102 «Волга», технические данные которого выбираем по справочной литературе.

Технические данные автомобиля ГАЗ-3102.

Двигатель – бензиновый ЗМЗ-4022-10, максимальная мощность при , максимальный крутящий момент при .

Снаряженная масса - .

Полная масса ……..- .

Шины………………. .

Коробка передач – механическая 4-х ступенчатая с передаточными числами .

Главная передача – гипоидная с передаточным числом .

Длина автомобиля - .

Ширина…………… - .

Высота……………..- .

Зависимость можно ориентировочно построить по характерным точкам максимальной мощности и максимального момента, используя зависимость . Для автомобиля ГАЗ-3102 она представлена на рисунке 6.3.

Универсальная динамическая характеристика автомобиля представляет собой график, по оси абсцисс которого откладывается скорость движения автомобиля , а по оси ординат значения динамического фактора , определяемые для снаряженного веса автомобиля.

Универсальная динамическая характеристика, помимо нижней оси абсцисс, имеет ещё верхнюю ось абсцисс, на которой откладывают значения коэффициента нагрузки автомобиля, определяемого по формуле:

,

где - данный вес автомобиля; - снаряженный вес автомобиля.

Для автомобиля ГАЗ-3102 снаряженный вес автомобиля . Данный вес автомобиля, учитывая 50% нагрузку автомобиля, и коэффициент нагрузки автомобиля , т.к. 50% нагрузка автомобиля ГАЗ-3102 это два пассажира массой и масса груза в багажнике.

Динамический фактор для снаряженного веса автомобиля определяется по формуле:

.

Так как динамический фактор автомобиля зависит от номера выбранной передачи и скорости движения, то предварительно необходимо установить связь между частотой вращения вала двигателя и скоростью движения, которая выражается формулой

.

Подставляя значения минимальной и максимальной частоты вращения вала двигателя, а также частоты вращения вала двигателя, соответствующей максимальному моменту двигателя, взятых по характеристике, изображённой на рисунке 6.3, получим значения скоростей автомобиля на каждой из передач.

На 1-ой передаче: . . .

На 2-ой передаче: . . .

На 3-ей передаче: . . .

На 4-ой передаче: . . .

Используя вычисленные значения скорости движения на каждой из передач, а, следовательно, и им соответствующие частоты вращения вала двигателя, по характеристике, изображённой на рисунке 6.3, определяем моменты двигателя . Для автомобиля ГАЗ-3102 моменты двигателя равны соответствено: .

Подставляя найденные величины и параметры автомобиля, определим значения динамического фактора на каждой из передач.

На 1-ой передаче:

.

.

.

На 2-ой передаче:

.

.

.

На 3-ей передаче:

.

.

.

На 4-ой передаче:

.

.

.

В принципе трёх точек достаточно для построения универсальной динамической характеристики. Чтобы это построение было более точным, целесообразно взять ещё несколько точек из диапазона скоростей на каждой передаче.

Так как динамический фактор автомобиля при одинаковых прочих параметрах изменяется обратно пропорционально его весу, то масштабы динамического фактора на характеристике должны быть разными для каждого значения коэффициента нагрузки автомобиля. Соединяем наклонными прямыми одинаковые значения динамического фактора для различных вариантов нагрузки автомобиля. Таким образом, универсальная динамическая характеристика автомобиля ГАЗ-3102 построена и представлена на рисунке 6.4.

Вторую часть задания по определению номера передачи, на которой должен работать автомобиль в заданных дорожных условиях при установившемся движении и 50%-ой загрузкой автомобиля по грузоподъёмности, и какую он при этом сможет развить максимальную скорость, выполним для приведённого коэффициента дорожных сопротивлений и коэффициента сцепления .

Как было определено ранее при 50%-ой загрузке автомобиля по грузоподъёмности коэффициент нагрузки автомобиля .

Для определения номера передачи и скорости движения автомобиля отложим заданное значение приведённого коэффициента дорожных сопротивлений на обеих осях ординат универсальной динамической характеристики (на левой оси ординат и на оси ординат, соответствующей коэффициенту нагрузки ). Вершины отложенных отрезков соединим штриховой линией, как показано на рисунке 6.4. Через точку пересечения этой линии с ординатой проведём горизонталь до пересечения с кривой динамического фактора. Искомую скорость движения находим, спроектировав на нижнюю ось абсцисс точку пересечения горизонтали с кривой динамического фактора. В нашем случае это будет 3-я передача и скорость движения .

Однако полученные значения следует проверить с точки зрения возможности их реализации по условию сцепления ведущих колёс с дорогой. Динамический фактор по сцеплению для автомобиля с задними ведущими колёсами (ГАЗ-3102) определим по формуле:

.

Принимая значение коэффициента нагрузки ведущих колёс , и подставляя известные величины, получим

.

Так как , а именно , то движение автомобиля в заданных условиях возможно на 3-ей передаче со скоростью .