3.2. Графики разгона с переключением передач

Время и путь разгона определяют следующим образом. Кривые графика ускорений (см. рис. 3.2) разбивают на ряд отрезков, со­ответствующих определенным интервалам скоростей:

на низшей передаче — 0,5...0,8 м/с,

на промежуточных — 1,4...2,8 м/с

на высшей — 2,8...4,2 м/с.

Пример такого разбиения показан на графике ускорений для одной передачи (рис. 3.3).

Рис. 3.3. График ускорения автомобиля на одной передаче

Внутри каждого интервала скорости ΔV ускорение автомобиля можно считать постоянной величиной, равной его среднему значению:

, (3.7)

где j(V_k+1) и j(V_k) - ускорения соответственно в начале и в конце интервала скорости, м/с.

Расчет проводим для каждой передачи, при этом V_n^I = V₁^II, V_n^II = V₁^III и т.д. Результаты заносятся в таблицу (табл. 3.2).

Таблица 3.2

Среднее значение ускорения в выбранном интервале скоростей

№ передачи	Интервалы скорости автомобиля, м/с
	V1I - V2I	V2I - V3I	V3I – V4I	...	Vn-1I - VnI
1
№ передачи	Интервалы скорости автомобиля, м/с
	V1II - V2II	V2II - V3II	V3II – V4II	...	Vn-1II - VnII
2
…	...	...	...	...	...
№ передачи	Интервалы скорости автомобиля, м/с
	V1m - V2m	V2m - V3m	V3m – V4m	...	Vn-1m - Vnm
m

Среднее ускорение можно также рассчитать, зная значения скорости в начале и конце интервала. Так, например, при изменении скорости от V_k до V_k+1 среднее ускорение:

, (3.8)

где Δτ_k — время разгона в заданном интервале скоростей, с.

Из последнего выражения определяем время разгона в интер­вале скоростей от V_k до V_k+1:

. (3.9)

Результаты также заносятся в таблицу аналогичную табл.3.2. На рисунке 3.4. представлен вид графика разгона для первой передачи.

При разгоне автомобиля со ступенчатой коробкой передач от скорости V_min до скорости V_max выполняется последовательное переключение от 1-ой до высшей т передачи. При переключении в течение некоторого времени (вре­мени переключения) происходит разъединение двигателя и ведущих колес. При этом разрывается поток мощности и уменьшается скорость движения автомобиля за счет дей­ствия сил сопротивления движе­нию.

Рис. 3.4. Методика построения графика разгона

Время переключения передач за­висит от типа двигателя, коробки передач и квалификации водителя.

Так, для водителей высшей квалификации время переключения передач составляет 0,5...1 с при бензиновом двигателе и 1...4 с — при дизеле. Увеличение времени переключения передач при дизеле объясняется более медленным снижением угловой скорости колен­чатого вала, чем при использовании бензинового двигателя. У ме­нее квалифицированных водителей время переключения передач на 25...40 % больше, чем у высококвалифицированных. Это значение необходимо принимать согласно табл. 3.3.

Таблица 3.3

Время, затрачиваемое на переключение передач

Коробка передач	Время переключения передач при движении АТС
	бензиновый ДВС	дизельный ДВС
С синхронизатором	0,5	1,0
Без синхронизатора	1,0	4,0

Вычислив значение времени разгона в каждом интервале ско­ростей, находим общее время разгона на (п-1)·т интервалах от минимальной V_min до скорости V_k по формуле:

τ_р = Δτ₁ + Δτ₂ +...+ Δτ_(п-1)·т + (т-1)· τ_nп, (3.10)

где τ_пп — время переключения передач, с;

т-1 – количество переключений при разгоне.

На некоторых автомобилях одни из передач не имеют синхронизаторов, это необходимо учитывать при расчете времени τ_р.

Уменьшение скорости, м/с, автомобиля при переключении передач, зависящее от дорожных условий, скорости движения и параметров обтекаемости, определяется по формуле:

ΔV_пп = 9,43τ_ппψ. (3.11)

Таким образом, рассчитав все параметры, строим кривую времени разгона (рис. 3.5).

Как уже было сказано, автомобиль начинает разгон с некоторой устойчивой скорости V_min, поэтому график разгона необходимо начинать из точки с координатами (0; V_min). Вторая точка графика имеет координаты (Δτ₁; V₂^I), третья (Δτ₁+Δτ₂;V₃^I), т.е. каждая последующая точка графика для первой передачи, будет иметь значение по оси абсцисс равное сумме времени разгона в данном интервале и времени разгона на предыдущих интервалах, а по оси ординат значение скорости будет соответствовать конечной скорости интервала.

После того как скорость автомобиля на первой передаче достигнет своего максимального значения (т.а, рис. 3.5), происходит переключение передачи, на графике это показано изломами.

Для правильного построения излома необходимо абсциссу точки уже построенного графика, соответствующей максимальной скорости на данной передаче, увеличить на значение равное τ_пп, а ординату уменьшить на значение ΔV_пп. Вновь полученная точка (т.б, рис.3.5) будет соответствовать началу движения на более высшей передаче. Координаты второй точки графика для более высшей передачи (т.в, рис. 3.5) по оси абсцисс увеличиваются на значение Δτ_р, а ордината будет соответствовать значению V₁^j, где j – номер данной передачи.

Значение Δτ_р находят следующим образом. Определяют среднее ускорение на интервале б-в (рис. 3.5) по формуле:

, (3.12)

где - ускорение определяемое по графику ускорений на j-ой передаче, м/с².

Значение ускорений в точках б и в определяют из графика ускорений. Затем зная начальную и конечную скорость в интервале и его среднее ускорение по формуле находят Δτ_р по формуле:

. (3.13)

Рис. 3.5. Методика построения графика разгона при переключении

Дальнейшее построение графика разгона для более высших передач аналогично построению для первой передачи.

Общий вид графика разгона по времени представлен на рис. 3.6.

Для нахождения пути разгона используют те же интервалы ско­ростей, которые были выбраны при определении времени разго­на. При этом считается, что в каждом интервале скоростей авто­мобиль движется равномерно со средней скоростью:

. (3.14)

При разгоне от скорости V_k до V_k+1 путь разгона в этом интервале скоростей:

ΔS_k = V_cpk Δt_k, (3.15)

Рис.3.6. График разгона автомобиля по времени с переключением передач

или с учетом выражения (3.13):

. (3.16)

Расчет проводим для каждой передачи. Результаты заносятся в таблицу аналогичную таблице 3.2.

Путь разгона автомобиля от минимальной V_min до максимальной V_mах скорости:

S_p = ΔS₁ + ΔS₂ + ... + ΔS_(п-1)·т + (т-1)· S_nп. (3.17)

Зная значения пути разгона, соответствующие различным интервалам скоростей, строим кривую пути разгона. Изломы этой кривой, так же, как и у кривой времени разгона, отвечают переключению передач.

За время переключения передач автомобиль проходит путь:

S_пп = V_ппτ_пп , (3.18)

где V_пп — скорость в момент начала переключения передач, м/с.

Координаты второй точки графика для более высшей передачи так же как и для графика по времени по оси абсцисс увеличиваются на значение ΔS_р, которое определяется по формуле:

ΔS_р = V_пп Δτ_р. (3.19)

Общий вид графика представлен на рис. 3.7.

Рис.3.7. График разгона автомобиля по пути

На основе построенных кривых определяют показатели разго­на, значения которых сводят в табл. 3.4.

Таблица 3.4

Показатели разгона

Номер передачи	Путь, м	Время, с	Скорость, м/с		Среднее ускорение, м/с2
			начальная	конечная
1
2
т
1-ое переключение
2-ое переключение
(т-1)-ое
Итого

Среднее ускорение, развиваемое автомобилем на отдельных передачах и в целом за весь разгон, определяют по формуле:

(3.20)

где и - конечная и начальная скорости движения автомобиля на j-ой передаче, м/с;

- время разгона автомобиля на j-ой передаче, с.

Рассмотренный метод определения времени и пути разгона ав­томобиля является приближенным. Поэтому полученные при расчете результаты могут несколько отличаться от действительных.