19. Устойчивость системы «автомобиль – двигатель»
Сумма всех сопротивлений ΣPc в случае прямолинейного движения автомобиля складывается из опротивления дороги, воздуха и разгона
(35.1)
Эти сопротивления преодолеваются тяговой силой автомобиля
(35.2)
Подставляя в уравнение (35.1) соответствующие значения, получим уравнение силового или тягового баланса автомобиля
(35.3)
При движении с постоянной скоростью
(35.4)
На рис. 35.1 приведен график тягового баланса, или тяговой диаграммы, автомобиля на прямой передаче.
На графике в координатах Р—V построена кривая зависимости тяговой силы Рк автомобиля от скорости его движения на одной из передач. На этом же графике нанесены кривые силы сопротивления воздуха и дороги РW и Pψ.
Отрезок аb, заключенный между кривыми РW + Pψ и Рк, определяет возможную силу сопротивления разгону Рj. Пересечение кривых, определяемое точкои и, характеризует движение автомобиля при vmаx-
Рис. 35.1. График тягового баланса автомобиля на прямой передаче;
здесь Рj = 0. Кривая тяговой силы на прикрытом дросселе показана пунктиром, максимальная скорость при этом v´.
Отрезок cd, заключенный между кривой Рк и горизонтальной линией Рψ, характеризует максимально возможную силу РW сопротивления воздуха:
(35.5)
Избыточной силой тяги называется разность тяговой силы и силы сопротивления воздуха
Избыточная сила расходуется на разгон и преодоление сопротивлений дороги. Отложив вниз от кривой Рк (рис. 35.2) отрезки, обозначающие в масштабе силы сопротивления воздуха Рw, и соединив концы этих отрезков плавной кривой, получим кривую избыточной силы тяги. Затем, проведя горизонтальные линии, соответствующие различным дорожным сопротивлениям, получим отрезки, заключенные между кривой Рк—Рw и горизонтальной линией и обозначающие силу, остающуюся на разгон.
Рис. 35.2. График избыточной силы тяги автомобиля
Избыточная сила тяги при установившейся скорости движения полностью расходуется на преодоление дорожного сопротивления:
(35.6)
Максимальные значения дорожных сопротивлений определяются ординатами кривой Рк—Рw, относя эти сопротивления к массе автомобиля, определим величину коэффициентов дорожного сопротивления
(35.7)
Так как для малых углов соs α ≈ 1, получим ψ = f + sin α. Преодолеваемый угол подъема sin α = ψ — f.
Проводя горизонтальную прямую Рψ mах, касательную к кривой Рк—Рw, ординатой, проведенной из точки касания, определим максимальное значение избыточной силы тяги, а абсциссой — критическую скорость движения vк.
В случае возрастания дорожных сопротивлений скорость автомобиля будет снижаться, пока избыточная сила тяги не уравняется с силой дорожного сопротивления. Это уравнение сил возможно (по ветви кривой Рк—Рw избыточной силы тяги) только при скоростях выше критической. Когда сила сопротивления дороги превысит избыточную силу тяги, необходимо переключить передачи (I, II и III), снизив этим скорость движения (рис. 35.3); при переходе на низшую передачу величина Рк—Рw увеличивается.