4. Графический метод решения уравнений силового и мощностного балансов

Цель практического занятия № 4 - овладение студентами графо-аналитическим методом решения задач по оценке тягово-скоростных свойств различных автомобилей с помощью уравнений силового и мощностного балансов.

4.1. Содержание уравнений силового и мощностного балансов

4.1.1. Уравнение силового баланса

Уравнение силового баланса автомобиля записывается в виде

(4.1)

где Р_Тi - полная тяговая сила на i передаче;

;

Р_К - суммарная сила сопротивления качению колес автомобиля:

,

Р_П - сила сопротивления подъему: , ;

α - угол наклона плоскости дороги к горизонтальной плоскости. Обычно i задается в %, в этом случае необходимо данное значение разделить на 100.

Р_Д = Р_К + Р_П – сила сопротивления дороги;

Р_В - сила сопротивления воздуха: ,

где k_В – коэффициент обтекаемости, F – лобовая площадь автомобиля; V - скорость автомобиля;

- грузовые автомобили, - легковые автомобили;

В_К – колея колес; В_Г – габаритная ширина; Н_Г – габаритная высота;

Р_И - сила сопротивления разгону: .

Графическое изображение зависимости всех сил от скорости автомобиля называется графиком силового баланса.

4.1.2. Уравнение мощностного баланса

Если умножить почленно обе части уравнения (4.1) на V/1000, то каждый член полученного равенства представляет собой мощность и мы получим уравнение мощностного баланса:

, (4.2)

где N_T - тяговая мощность;

N_Д - мощность, затрачиваемая на преодоление сопротивления дороги;

N_В - мощность, затрачиваемая на преодоление сопротивления воздуха;

N_И - мощность, затрачиваемая на разгон автомобиля.

Иногда для решения задач удобно пользоваться графиком мощностного баланса - графическим изображением зависимостей мощностей, входящих в уравнение мощностного баланса от скорости движения (4.2). При этом принимают отношение r_Д/r_К=1 и N_T = N_e*η_T*K_P. На графике изображают как N_T, так и N_e в зависимости от V на каждой передаче, а также все составляющие правой части уравнения (4.2).

График строится для заданного автомобиля и решаются те же задачи, что и при использовании графика силового баланса.

С помощью уравнений силового и мощностного балансов можно определить все оценочные показатели тягово-скоростных свойств автомобиля.

4.1.3. Динамический фактор

Тяговая характеристика неудобна для сравнения различных АТС, так как использует размерные параметры. Поэтому переходят к относительной форме их выражения и используют безразмерную величину D - динамический фактор, который равен:

, (4.3)

где Р_СB = Р_Т - Р_В - называется свободной тяговой силой. Р_СВ не зависит от дорожных условий и ускорений, а является функцией скорости V;

ψ - коэффициент суммарного сопротивления дороги.

Уравнение (4.3) представляет собой уравнение силового баланса в безразмерной форме. Зависимость D=f(V) называют динамической характеристикой автомобиля.

Эту характеристику можно построить для заданного автомобиля и тех же условий.

Если на динамическую характеристику нанести зависимости f=f(V) и i=f(V), то с помощью полученного графика можно решать те же задачи, что и на графике силового баланса.