16. Силовой баланс автомобиля

Представим уравнение движения автомобиля в следующем виде:

Рт = Р_д + Р_в + Р_и .                                                         (3.21)

В такой форме оно называется уравнением силового баланса автомобиля и выражает соотношение между тяговой силой на ве­дущих колесах и силами сопротивления движению.

На основании уравнения (3.21) строится график силового ба­ланса, позволяющий оценивать тягово-скоростные свойства ав­томобиля.

При построении графика силового баланса (рис. 3.22) сначала строят тяговую характеристику автомобиля. Затем наносят зави­симость силы сопротивления дороги от скорости. Если коэффи­циент сопротивления дороги — постоянная величина, то указан­ная зависимость представляет собой прямую линию, параллель­ную оси абсцисс, а при непостоянном коэффициенте сопротив­ления дороги — кривую параболической формы. После этого от кривой, характеризующей силу сопротивления дороги, отклады­вают вверх значения силы сопротивления воздуха при различных скоростях движения. Полученная зависимость называется графи­ком силового баланса автомобиля.

Кривая суммарного сопротивления дороги и воздуха Р_д + Р_в определяет тяговую силуР_т, необходимую для движения автомо­биля с постоянной скоростью. При любой скорости движения от­резок Р_з, заключенный между кривыми Р_т (на рис. 3.22 — Р_тIII) и Р_д+Р_в, характеризует запас силы по тяге. Он может быть исполь­зован при данной скорости дляразгона, преодоления дополни­тельного дорожного сопротивле­ния (например, подъема) или

Рис. 3.22. График силового баланса автомобиля:

РтI , Р_тII , Р_тIII — тяговые силы на I, II, III передачах,РтI′ — тяговая сила на I пе­редаче при уменьшенной подаче топ­лива; v1 — одно из возможных значе­ний скорости автомобиля

перевозки дополнительного груза (буксировка прицепа). При од­ной и той же скорости движения запас силы по тяге на низших передачах больше, чем на высших. Следовательно, при увеличе­нии передаточного числа трансмиссии запас силы по тяге возра­стает. Именно поэтому движение в тяжелых дорожных условиях осуществляется на низших передачах.

С помощью графика силового баланса можно решать различ­ные задачи, связанные с изучением тягово-скоростных свойств автомобиля. Рассмотрим некоторые из этих задач.

Определение максимальной скорости. Максимальная скорость vmax движения автомобиля определяется точкой пересечения кри­вой тяговой силы Р_т на высшей передаче и суммарной кривой сил сопротивления Р_д + Р_в. В этой точке запас силы по тяге и ускоре­ние автомобиляj равны нулю. Скорость его движения максималь­на, так как ее дальнейшее увеличение невозможно.

Определение максимальной силы сопротивления дороги. Макси­мальная сила сопротивления дороги, которую преодолевает авто­мобиль, двигаясь равномерно с любой скоростью, определяется как разность тяговой силы и силы сопротивления воздуха:

Рд max = Рт – Рв = Рд + Рз .

Определение максимального преодолеваемого подъема. Для на­хождения максимального подъема, который может преодолеть ав­томобиль при заданной постоянной скорости на любой передаче, необходимо нанести на график суммарную кривую сил сопротив­ления качению и воздуха Р_к + Р_в и определить максимальную силу сопротивления подъему:

Рп max = Рт – (Р_г + Р_в).

Зная эту силу, можно найти максимальный угол подъема αmax.

Определение ускорения движения. Для нахождения ускорения, которое может развить автомобиль на заданной дороге при любой скорости, нужно определить силу сопротивления разгону:

Ри = Рт – (Р_д + Р_в)=Р_з .

Зная значение этой силы, можно найти ускорение, которое способен развить автомобиль при выбранной скорости движения на заданной дороге.

Определение возможности буксования ведущих колес. С этой целью находят силу сцепления Р_сц колес с дорогой при известном коэффициенте сцепления φ_х. Значение силы сцепления отклады­вают на оси ординат и на этом уровне проводят горизонталь.

В области, расположенной над проведенной прямой, Р_сц < Р_т, следовательно, трогание автомобиля с места на I передаче невоз­можно, а при движении неизбежна остановка.

В области, находящейся под данной прямой, выполняется ус­ловие Р_сц >Р_т. Следовательно, при полной нагрузке двигателя (при полной подаче топлива) безостановочное движение автомобиля без пробуксовки ведущих колес невозможно лишь на I передаче. Для движения без буксования ведущих колес на I передаче необ­ходимо уменьшить подачу топлива и, следовательно, тяговую силу на ведущих колесах (см. кривуюР'_тI на рис. 3.22).