1. Расчет тягово-скоростных свойств автомобиля

Тягово-скоростными называют свойства, определяющие возможные по характеристикам двигателя или сцепления ведущих колес с дорогой диапазоны изменения скоростей движения и предельные интенсивности разгона автомобиля при его работе на тяговом режиме в различных дорожных условиях.

Методы оценки тягово-скоростных свойств могут быть использованы для решения двух задач: 1) анализ скоростей, ускорений автомобиля с заданными конструктивными параметрами в различных дорожных условиях; 2) синтез конструктивных параметров, которые могут обеспечить необходимые значения скоростей и ускорений в заданных, а также в предельных дорожных условиях движения.

Возможны также сравнение автомобилей по показателям тягово-скоростных свойств и оценка их технического уровня и качества по степени соответствия нормируемым и рекомендуемым значениям этих показателей.

1.1. Расчет внешней скоростной характеристики двигателя

Скоростной характеристикой называется зависимость эффективной мощности и крутящего момента двигателя от угловой скорости коленчатого вала. У двигателей различают два типа скоростных характеристик: внешнюю (предельную) и частичные. Внешнюю скоростную характеристику получают при полной нагрузке двигателя, т.е. при полной подаче топлива; частичные – при неполных нагрузках двигателя или при неполной подаче топлива.

Тягово-скоростные свойства подвижного состава определяют при работе двигателя только на внешней скоростной характеристике.

Скоростные характеристики двигателей получают экспериментальным путем при испытании двигателей на специальных стендах.

При отсутствии экспериментальных данных внешнюю скоростную характеристику можно получить расчетным путем, используя эмпирическую зависимость, предложенную профессором Р.С. Лейдерманом, позволяющую по координатам одной точки найти остальные текущие значения. В качестве координат известной точки используют значения максимальной мощности и угловую скорость коленчатого вала при этой мощности:

(1)

где N_e – текущее значение эффективной мощности двигателя, кВт; N_{e max}  максимальная эффективная мощность двигателя, кВт; ω_е – текущее значение угловой скорости коленчатого вала двигателя, рад/с; ω_N – угловая скорость коленчатого вала двигателя при максимальной мощности, рад/с; a, b и с – постоянные коэффициенты, зависящие от типа и конструкции двигателя, их значения приведены табл. 1.

Таблица 1

Значение коэффициентов a, b, с

Тип двигателя	a	b	с
Карбюраторный	1	1	1
Бензиновый с распределенным впрыском	0,95	0,85	0,80
Дизельный с непосредственным впрыском	0,5	1,5	1
Дизельный с предкамерой	0,6	1,4	1
Дизельный с вихрекамерой	0,7	1,3	1
Двухтактный дизель	0,87	1,13	1
Газотурбинный	2	−1	0

Крутящий момент на коленчатом вале двигателя (Н · м) для тех же значений угловой скорости определяют по формуле

(2)

где M_N  момент на коленчатом вале при максимальной мощности двигателя, определяемый из соотношения M_N = 1000N_emax/ω_N, Н ∙ м.

Мощность и крутящий момент двигателя определяют для 6-7 значений угловой скорости в диапазоне от минимально устойчивой ω_{е min} до максимальной ω_{e max}.

В курсовой работе для всех транспортных средств следует принять ω_{е min} = 60…100 рад/с.

Максимальную угловую скорость рекомендуется выбирать: для легковых автомобилей ω_{e max} = (1,03…1,2)ω_N ; для автомобилей средней и большой грузоподъемности или пассажировместимости ω_e max = = (0,85…1,0)ω_N ; для остальных автомобилей ω_{e max} = ω_N .

Если двигатель имеет ограничитель максимальной угловой скорости (им иногда снабжаются карбюраторные двигатели грузовых автомобилей и автобусов и всегда дизельные двигатели), то он включается в работу при угловой скорости коленчатого вала двигателя, равной ω_e огр = (0,8…1,0)ω_N. В этом случае кривые N_e = f(ω_e) и M_e = f(ω_e) обрываются при при ω_{e max} = ω_огр и соединяются прямыми линиями с точкой на оси абцисс, соответствующей ω_{e max} = ω_огр + (8…12), рад/с, а дальнейшее протекание кривых мощности и момента показывают штриховой линией.

Данные для построения графиков внешней скоростной характеристики заносятся в табл. 2.

Таблица 2