2.3 Тягова характеристика і тягова діаграма руху автомобіля

Залежність сили тяги автомобіля від швидкості його руху на кожній передачі називається тяговою характеристикою автомобіля. Необхідні для побудови тягової характеристики автомобіля (рис.4) розрахунки виконують за формулами:

Р_р =(М_к∙І_к∙І_дк∙І_о∙ƞ_т) / г_д, Н, (27)

V =(ω∙r_k) / (І_к∙І_дк∙І_о), м/с, (28)

де М_к - крутний момент двигуна;

І_к∙І_дк∙І_о – педаточні числа відповідно коробки передач, додаткової коробки та головної передачі;

ƞ_т – коефіцієнт корисної дії трансмісії;

г_д – динамічний радіус колеса;

ω – кутова швидкість колінчастого вала двигуна.

Рис. 4 Тягова діаграма руху автомобіля

Поточні значення крутного моменту при відповідних значеннях кутової швидкості колінчастого вала двигуна беруть за зовнішньою швидкісною характеристикою двигуна.

Визначення сили тяги пов'язується з оцінкою потенціальних властивостей автомобіля, фактично розглядаються тільки властивості системи „автомобіль" у разі ідеальних зв'язків рушія з опорною поверхнею. Тяговою діаграмою руху автомобіля називається графічне зобра­ження тягового балансу, тобто тягової характеристики та сил опору, залежно від швидкості. Крива сумарного опору Р_ψ + P_w визначає силу тяги, необхідну для руху автомобіля з постійною швидкістю.

Перетин кривих сил опору та тяги на передачі визначає максимальну швидкість, з якою може рухатися автомобіль у заданих умовах руху. Коли крива Р_p проходить вище від кривої Р_ψ + P_w, то відрізок між цими кривими є „запасом" сили тяги, яку можна використовувати на розганяння автомобіля та подолання збільшеного опору дороги. При побудові тягової діаграми вводиться і використовується поняття залишкової сили тяги Р_a, яка дорівнює різниці між силою тяги Р_p та Р_w, тобто

Р_a = Р_p –Р_w . (29)

2.4 Динамічний фактор і динамічний паспорт автомобіля

Тягово-швидкісні властивості автомобіля оцінюють за допомогою його динамічної характеристики, графіка прискорень та швидкісної харак­теристики розганяння.

Динамічний фактор, інваріантний щодо маси автомобіля, найбільш об'єктивно оцінює його тягово-швидкісні властивості.

Динамічний фактор дорівнює відношенню залишкової сили тяги до сили тяжіння від повної маси автомобіля:

, (30)

де Р_а = Р_p – Р_w – залишкова сила тяги, котра може бути використана на подолання сил опору дороги та розгону автомобіля;

G_а - сила тяжіння від повної маси автомобіля (М_а).

Беручи до уваги рівняння тягового балансу автомобіля і припускаючи cosα =1,а sinα =0 , вираз для динамічного фактора можна записати так:

D= φ∙cosα ± sinα ± (δ /g)∙ , або D = ψ ± (δ /g)∙ . (31)

При усталеному русі D = ψ можна зразу визначити максимальну швидкість руху автомобіля в заданих умовах. Динамічна характеристика допомагає порівнювати тягово-швидкісні властивості автомобілів з різною масою.

Динамічною характеристикою автомобіля називають графік залежності динамічного фактора D при повному завантаженні автомобіля від швидкості руху на різних передачах КПП. ЇЇ вигляд наведено на рис. 5 і 6.

Рис. 5 – Динамічна характеристика: визначення швидкості автомобіля

Рис. 6 – Динамічна характеристика: визначення коефіцієнта ψ

Для побудови динамічної характеристики зручно користуватись таблицею, яку наведено нижче.

Динамічна характеристика автомобіля

1 передача			2 передача			3 передача і т.д.
V, км/г	Ра, кН	D	V, км/г	Ра, кН	D	V, км/г	і т.д.
V1
V2
V3
і т. д.

Слід зазначити, що при змінюванні завантаження автомобіля його вага менша ваги , а динамічний фактор D_х більше D, оскільки:

, або . (32)

Для незавантаженого автомобіля, вага якого , динамічний фактор визначається з виразу:

D₀ = D∙ . (33)

Щоб не перераховувати при кожній зміні навантаження величину динамічного фактора, динамічну характеристику доповнюють номограмою завантажень. З цією метою вісь абсцис динамічної характеристики продовжують вліво і наносять на ній шкалу навантажень Н %. З нульової точки шкали завантажень будують вісь ординат і наносять на ній шкалу динамічного фактора D₀ для не завантаженого автомобіля. Величину масштабу «а₀» в мм для шкали «D₀» знаходять із співвідношення:

, мм, (34)

де а - масштаб шкали динамічного фактора D для повністю завантаженого автомобіля, мм.

Рівнозначні ділення шкал D і D_о сполучають між собою прямими лініями і отримують номограму завантажень. Щоб оцінити можливість роботи автомобіля без буксування ведучих коліс при різному завантаженні автомобіля, необхідно зіставити величини динамічних факторів за умовами тяги D і зчеплення D_φ. Таке зіставлення виконують за допомогою графіка контролю буксування, що характеризує величини динамічного фактора D_φ по зчепленню при різних значеннях навантаження і коефіцієнта зчеплення.

Значення динамічних факторів по зчепленню завантаженого D_φ, і не завантаженого автомобіля D_оφ при різних значеннях коефіцієнта зчеплення визначають за формулами:

. (35)

і відкладають, відповідно, по осях D і D₀ відповідно у тому ж масштабі. Значення D_φ і D_0φ, обчислені для однакових коефіцієнтів зчеплення φ сполучають між собою прямими пунктирними лініями. Над кожною пунктирною лінією вказують значення коефіцієнта зчеплення.

Динамічна характеристика, доповнена номограмою навантажень і графіком контролю буксування, називається динамічним паспортом автомобіля. Зразок динамічного паспорту показано на рис 7.

Рис. 7 – Динамічнкий паспорт автомобіля

Користуючись динамічним паспортом, можна вирішувати задачі по визначенню показників динамічності автомобіля.

Розглянемо сказане вище на конкретних прикладах.

На рис. 8 показано порядок визначення динамічного фактора, якому відповідає точка А при 90% навантаженні. Точка А знаходиться між лініями, які відповідають значенням динамічного фактора 0,20 і 0,30. Розіб’ємо відрізок ав на п’ять рівних частин. Точка А знаходиться приблизно посередині відрізка ав. Отже динамічний фактор дорівнює 0,25.

Рис. 8 – Динамічна характеристика з номограмою навантажень.

Розв’язок інших задач. Так, на рис. 8 штрих пунктирною лінією показано, що при навантаженні Н=40% і швидкості автомобіля V_a = 47 м/с коефіцієнт ψ=0,048. При Н=80% і ψ=0,14 максимальна швидкість автомобіля V_a = 27 м/с, а при V_a = 39 м/с і ψ=0,10 навантаження на автомобіль не повинно перевищувати 20% (точка В).

Горизонтальна лінія, проведена через точку перетину вертикальної лінії з кривою динамічного фактора, може пройти або вище правого верхнього кінця, або нижче лівого нижнього кінця похилої прямої, яка відповідає заданому значенню ψ. Останнє означає, що при D > ψ для руху автомобіля зі сталою швидкістю необхідно прикрити дросельну заслінку (зменшити D, тобто тягу). У другому випадку рівномірний рух неможливий, оскільки D < ψ навіть при повністю відкритій дросельній заслінці і навантаженні, рівному нулю (рівномірний рух при D = ψ).

Коло задач розширюється , якщо динамічну характеристику з номограмою навантажень доповнити графіком контролю буксування – штрихові лінії на рис. 9.

Рис. 9 – Динамічний паспорт автомобіля

Наприклад, можна встановити обмеження, які накладаються на рух автомобіля зчепленням коліс з дорогою. При необхідності визначення мінімального значення коефіцієнта зчеплення φ при заданих навантаженні і швидкості. По заданих Н і V_a і похилих штрихових лініях знаходять D_φ.

Так при швидкості V_a = 25 м/с і навантаженні Н=80% коефіцієнт φ=0,23 (точка А).

При визначенні залежності між заданим навантаженням (наприклад, Н=40%)і коефіцієнтом опору руху автомобіля ψ (наприклад ψ=0,2) проводять вертикальну лінію через точку, що відповідає заданому навантаженню, на ній відкладають задане значення коефіцієнта ψ і по похилих штрихових лініях визначають коефіцієнт φ. У даному випадку φ=0,37 (точка В).

При відомих навантаженні Н і коефіцієнті φ можна визначити максимальні значення ψ і V_a. Якщо Н=50% і φ=0,7, то коефіцієнт ψ=0,38 (суцільна похила лінія над штрих-пунктирною). При такому значенні ψ автомобіль може рухатись лише на першій передачі з прикритою дросельною заслінкою.

При коефіцієнтах ψ=0,20 і φ=0,4, а також навантаженні Н=90% швидкість автомобіля V_a = 22 м/с.

Динамічну характеристику з номограмою навантажень і графіком контролю буксування називають динамічним паспортом автомобіля.

Динамічний паспорт автомобіля, як було показано, дозволяє вирішувати тягово-швидкісні якості автомобіля в конкретних умовах його експлуатації .