20. Робоча точка балансу потужностей
Т
очка
А перетину
ліній
і
являє собою ілюстрацію розв’язку
балансу потужностей, який характеризує
рівномірний рух машини:
. (20.1)
Цю точку називають робочою точкою балансу потужностей.
Вона визначає дві дуже важливі величини:
1. Швидкість руху автомашини
,
при якій спостерігається рівновага між
підведеною до колеса потужністю
і сумою витрат потужностей
.
2. Кутова швидкість обертання
колінчастого валу
,
при якій спостерігається швидкість
руху автомобіля
.
Кутова швидкість
у загальному випадку може співпадати,
а може і не співпадати з кутовою швидкістю
,
при якій спостерігається максимальне
значення потужності
.
Ці випадки залежать від передаточного
числа трансмісії
.
Причому у процесі проектування автомобілів
застосовують усі можливі співвідношення
між величинами
і
:
= , < , > .
В
ипадок
1:
=
.
Він спостерігається тоді, коли передаточне
число трансмісії на вищій
передачі (так називатимемо
передачу, на якій досягається максимальна
швидкість руху автомобіля) співпадає
з передаточним числом, визначеним за
співвідношенням (19.10). Цей варіант
забезпечує машині такі тягово-швидкісні
властивості:
• максимальна швидкість
руху
,
яку розвиває автомобіль, дорівнює
максимально можливій (для даного
автомобіля) швидкості руху
;
• при швидкостях руху,
менших за
,
підведена до колеса потужність
істотно перевищує сумарну потужність
сил опору
,
внаслідок чого на колесах існує запас
потужності
,
який (при повній подачі палива у двигун)
викличе розгін автомобіля. Це забезпечує
машині достатні динамічність (здатність
до розгонів) і економічність.
Таке співвідношення між величинами і застосовується на гоночних автомобілях, основною вимогою до яких є отримання максимально можливої швидкості.
В
ипадок
2:
<
.
Він спостерігається тоді, коли передаточне
число трансмісії дещо завищене порівняно
з числом, визначеним за виразом (19.10).
Внаслідок цього приведена
до коліс ШХ двигуна ніби як стискається
(вліво) у поздовжньому напрямі, робоча
точка
зміщується вліво-вниз (переміщуючись
вздовж лінії
)
по відношенню до свого попереднього
значення
,
через що тягово-швидкісні властивості
автомобіля зазнають таких змін:
• максимальна швидкість руху автомобіля стане дещо меншою, ніж максимально можлива швидкість ;
• двигун працює з дещо підвищеною швидкістю обертання колінчастого валу, що негативно позначається на його строкові служби і економічності (це є основною негативною особливістю даного випадку);
• при швидкостях, менших за швидкість , запас потужності буде істотно більшим, ніж у попередньому випадку. Це підвищить динамічність автомобіля і дозволить рідше перемикати передачі.
По такому типу спроектовано радянські легкові автомобілі Москвич, Волга, а також проектуються кросові мотоцикли і ралійні автомобілі, від яких не вимагається дуже висока швидкість руху, але вимагається велика динамічність.
В
ипадок
3:
>
.
Він спостерігається тоді, коли передаточне
число трансмісії дещо занижене порівняно
з числом, визначеним за виразом (19.10).
Внаслідок цього максимальне значення
кривої
зміщується у правий бік від попереднього
положення, що означає ніби як збільшення
довжини шкали кутової швидкості
,
яка розтягується у горизонтальному
напрямі. Внаслідок цього робоча точка
зміститься дещо вліво по відношенню до
свого попереднього значення
,
через що тягово-швидкісні властивості
автомобіля стають такими:
• максимальна швидкість руху автомобіля стає дещо меншою, ніж максимально можлива швидкість ;
• двигун працює з дещо пониженою швидкістю обертання колінчастого валу, що позитивно позначається на його строкові служби і економічності (це є основною позитивною особливістю даного випадку);
• при менших швидкостях руху запас потужності буде істотно меншим, ніж у обох попередніх випадках. Це погіршує динамічність автомобіля (інтенсивність розгонів і долання підйомів), вимагає від водія частіше переходити на понижені передачі.
Трансмісії з дещо заниженим передаточним числом застосовують як на вантажних, так і на легкових автомобілях.
Н
а
вантажних автомобілях це дозволяє
збільшити моторесурс двигуна – завдяки
дещо меншій швидкості обертання
колінчастого валу під час роботи з
навантаженням. Але водночас виникає
небезпека недопустимого перевищення
швидкості обертання колінчастого валу
двигуна під час руху без навантаження.
Для усунення цього недоліку двигуни
сучасних автомобілів обладнують
примусовими обмежувачами кутової
швидкості обертання колінчастого валу.
Їх функція полягає у тому, що при
самовільному збільшенні кутової
швидкості обертання колінчастого валу
на 1 % вони приблизно на 10 % зменшують
подачу палива у двигун. Завдяки цьому
при самовільному підвищенні швидкості
обертання колінчастого валу потужність
двигуна стрімко падає, що не дозволяє
колінчатому валу збільшувати швидкість
обертання більше як на 7 … 10 % по
відношення до кутової швидкості
.
На більшості сучасних автомобілів для реалізації співвідношення > застосовують окрему допоміжну передачу із заниженим передаточним числом. Вона дозволяє економити паливо під час руху у легких дорожніх умовах або з малим вантажем. Це прискорювальна передача, як правило п’ята. У іноземній літературі її називають overdrive (оувердрайв).