5.6. Визначення кількості п основних передач

Діапазон передаточних чисел коробки передач дорівнює:

. (5.11)

Попереднє значення мінімально необхідної кількості основних ступенів коробки передач визначають за виразом:

, (5.12)

після чого приймають рішення про кількість передач :

▪ якщо дробова частина числа не перевищує 0,1, то кількість передач приймають рівною цілій частині числа ;

▪ якщо дробова частина числа перевищує 0,1, то кількість передач приймають на одиницю більшою, ніж ціла частина .

5.7. Визначення уточненого значення знаменника геометричної прогресії ряду передаточних чисел

У зв’язку із округленням отриманого значення до цілого числа слід перейти від попереднього значення знаменника геометричної прогресії до уточненого значення . Останнє визначають за таким співвідношенням:

. (5.13)

5.8. Визначення передаточних чисел коробки передач на другій і більш високих передачах

Передаточні числа коробки передач на другій і більш високих передачах визначають за співвідношеннями:

; (5.14 а)

; (5.14 б)

і так далі, причому передаточне число вищої (п-ної) передачі повинно збігтися із прийнятим .у п. 5.2.

5.9. Визначення передаточного числа коробки передач на прискорювальній передачі (передача номер п+1)

Згадане передаточне число приймають рівним 60 … 80 % від :

. (5.15)

6. Побудова тягових характеристик автомобіля за вільною силою тяги

Мета роботи – засвоїти основні закономірності і методику побудови і використання тягових характеристик автомобіля за вільною силою тяги, можливою за двигуном та за зчепленням.

6.1. Загальні відомості

При підведенні до колеса машини ведучого моменту у плямі контакту його з дорогою виникає деяка сила, яка лежить у площині дороги і штовхає колесо у напрямі його руху. Цю силу називають можливою за двигуном повною коловою силою машини і визначають за виразом:

Різницю між повною коловою силою автомобіля і силою опору повітря називають вільною силою тяги автомобіля :

. (6.2)

Інформацію про числові значення вільної сили тяги конкретного автомобіля надає тягова характеристика автомобіля (ТХА):

6.2. Побудова тягової характеристики автомобіля за вільною силою тяги, можливою за двигуном

Тягова характеристика автомобіля за вільною силою тяги – це залежність можливої за двигуном вільної сили тяги автомобіля Р_в.дв.т від швидкості його руху на кожній з т передач.

Значення такої характеристики зручно визначати у таблиці, аналогічній табл.6.1, у якій наведено приклад обчислення всіх значень, необхідних для побудови тягової характеристики.

6.1. Розрахунок тягової характеристики автомобіля

за вільною силою тяги, можливою за двигуном

Вихідні дані			Результати розрахунку
Номер передачі т; на ній	, рад/с	, кНм	, м/с	Рк.дв.т, кН	, кН	Рв.дв.т, кН
1	2	3	4	5	6	7
Перша передача, т=1; = 21,88	120	0,6200	2,74	24,41	0,02	24,4
	150	0,6250	3,43	24,61	0,04	24,6
	180	0,6200	4,11	24,41	0,05	24,4
	210	0,6050	4,80	23,83	0,07	23,8
	240	0,5800	5,49	22,83	0,09	22,7
	270	0,5450	6,17	21,46	0,11	21,4
	300	0,5000	6,86	19,69	0,14	19,6
	330	0,4450	7,54	17,52	0,17	17,4
Друга передача, т=2; = 11,69	120	0,6200	5,13	13,05	0,08	12,97
	150	0,6250	6,42	13,15	0,12	13,03
	180	0,6200	7,70	13,05	0,18	12,87
	210	0,6050	8,98	12,73	0,24	12,49
	240	0,5800	10,27	12,20	0,32	11,88
	270	0,5450	11,55	11,47	0,40	11,07
1	2	3	4	5	6	7
	300	0,5000	12,83	10,52	0,49	10,03
	330	0,4450	14,11	9,36	0,60	8,76
Третя (вища) передача, т=п=3; = 6,250	120	0,620	9,60	6,98	0,28	6,70
	150	0,625	12,0	7,03	0,43	6,60
	180	0,620	14,4	6,98	0,62	6,36
	210	0,605	16,8	6,81	0,84	5,97
	240	0,580	19,2	6,33	1,10	5,22
	270	0,545	21,6	6,13	1,40	4,73
	300	0,500	24,0	5,63	1,72	3,91
	330	0,445	26,4	5,01	2,08	2,93
Четверта передача; т=п+1=4; (прискорю-вальна) = 4,375	120	0,620	13,72	4,88	0,56	4,32
	150	0,625	17,15	4,92	0,88	4,04
	180	0,620	20,57	4,88	1,27	3,61
	210	0,605	24,00	4,76	1,72	3,04
	240	0,580	27,43	4,57	2,25	2,32
	270	0,545	30,86	4,29	2,85	1,44
	300	0,500	34,29	3,94	3,52	0,42
	330	0,445	37,72	3,50	4,25	– 0,75

У першому стовпчику наводять передаточні числа трансмісії на кожній з передач, обчислені за формулою:

, (6.7)

де т – номер передачі, т = 1, 2, … п; п+1.

У другому і третьому стовпчиках наводять запозичені з ШХ двигуна (табл. 4.1) поточні значення кутової швидкості обертання колінчастого вала і крутного моменту . Ці значення повторюються на кожній передачі – першій, другій, …, п-ній, (п+1)-й.

У четвертому стовпчику таблиці наводять (з двома знаками після коми) поточні значення швидкості руху автомобіля, обчислені за формулою:

, м/с, (6.8)

де – поточні значення кутової швидкості обертання колінчастого вала, рад/с, наведені у тому самому рядку табл. 6.1, для якого обчислюють швидкість руху .

Обчислення для табл. 6.1 доцільно виконувати за допомогою програми EXCEL. Але їх не складно виконувати і за допомогою звичайного (арифметичного) калькулятора. У цьому випадку слід заздалегідь обчислити значення дробу для кожної з передач, записати його у вигляді числа з чотирма значущими цифрами і надалі виконувати обчислення за формулою:

.

У п’ятому стовпчику наводять (з двома знаками після коми) результати обчислення поточних значень повної колової сили автомобіля , кН, можливої за двигуном на т–ній передачі:

, кН, (6.9)

де – ККД трансмісії (див. п. 2.4);

М – поточні значення крутного моменту двигуна, кН·м.

У шостому стовпчику наводять (з двома знаками після коми) результати обчислення поточних значень сили опору повітря, кН:

, (6.10)

де – поточні значення швидкості руху автомобіля, м/с, визначені за формулою (6.8).

У сьомому стовпчику наводять (з одним знаком після коми) результати обчислення поточних значень вільної сили тяги автомобіля, можливої за двигуном, кН:

, (6.11)

де і – значення повної колової сили і сили опору повітря у тому ж рядку таблиці, для якого обчислюють значення вільної сили тяги .

Порада. У табл. 6.1 є чотири ключових значення, за якими слід одразу ж перевірити правильність отриманих результатів: а) максимальне значення вільної сили тяги на першій передачі (у наведеній вище табл. 6.1 воно дорівнює 24,6 кН). Його слід розділити на повну вагу автомобіля , отримана частка повинна дорівнювати або бути трохи більшою, ніж прийняте у п. 1.16 значення коефіцієнта опору дороги . Перевищення отриманої частки над значенням коефіцієнта має бути приблизно таким же (у відсотках), як і перевищення прийнятого у п.5.4 передаточного числа коробки передач на першій передачі над правою частиною виразу (5.8); б) швидкість руху автомобіля на вищій (п-ій) передачі при номінальній швидкості обертання колінчастого вала двигуна. Вона повинна збігатися із заданою максимальною швидкістю руху ; в) сила опору повітря на вищій (п-ій) передачі при номі-нальній швидкості обертання колінчастого вала двигуна. Її значення повинне збігатися із значенням, отриманим у п. 2.7; г) вільна сила тяги на вищій (п-ій) передачі при номі-нальній швидкості обертання колінчастого вала двигуна. Вона повинна дорівнювати або бути трохи більшою, ніж отримане у п. 2.8 значення сили опору дороги . Перевищення сили тяги над значенням має бути приблизно таким же (у відсотках), як і перевищення прийнятої у п. 3.3 номінальної потужності двигуна над мінімально необхідною потужністю .

За даними, отриманими у табл. 6.1, на аркуші міліметрового паперу формату А4, розташованому вертикально, будують тягову характеристику автомобіля за вільною силою тяги , можливою за двигуном.

Зразок тягової характеристики наведено на рис. 6.1.

По горизонтальній осі відкладають шкалу числових значень поступальної швидкості руху V автомобіля від нуля до значення, яке на 6 … 8 м/с більше за задану максимальну швидкість руху. (Рис. 6.1 побудовано для автомобіля із заданою максимальною швидкістю руху 24 м/с.)

По вертикальній осі будують шкалу значень вільної сили тяги автомобіля , можливої за двигуном – від нуля до деякого круглого значення, дещо більшого за максимальне значення згаданої сили, отримане у табл. 6.1.

Потім, як і у випадку із ЗШХ двигуна, числові значення можливої за двигуном вільної сили тяги автомобіля , отримані при певних швидкостях руху автомобіля V, переносять з табл. 6.1 на поле графіка у вигляді окремих точок, які за допомогою лекала з’єднують плавними лініями.

Якщо якась точка „випадає” з плавної лінії (лінія виявляється ламаною), то результати, за якими отримано цю точку і дві сусідні з нею точки, слід ретельно перевірити на наявність грубої помилки при обчисленнях.

При цьому корисно проаналізувати результати розрахунків, наявні у табл. 6.1, за допомогою так званого „методу перших різниць”. Він полягає у тому, що різниці між сусідніми значеннями будь-якого однорідного числового ряду повинні змінюватися плавно, а будь-який „стрибок” між їхніми значеннями свідчить про помилку.

Наприклад, нижче у рядок розташовано перші вісім чисел стовпчика 7 табл. 6.1, а у другому рядку розташовано різниці між сусідніми значеннями чисел верхнього рядка. Ці різниці плавно і послідовно зростають від мінус 0,2 до плюс 2,2, що свідчить про правильність розрахунків:

24,4		24,6		24,4		23,8		22,7		21,4		19,6		17,4
	– 0,2		0,2		0,6		1,1		1,3		1,8		2,2

А якщо, наприклад, п’яте число помилково записати як 23,7, то різниці між сусідніми значеннями у окіллі помилкової точки втратять плавність і послідовність зростання, що свідчитиме про помилку:

24,4		24,6		24,4		23,8		23,7		21,4		19,6		17,4
	̶ 0,2		0,2		0,6		0,1		2,3		1,8		2,2

Кожна з точок, нанесених на рис. 6.1, характеризує не лише вільну силу тяги автомобіля, але і швидкість обертання колінчастого вала ω, яка спостерігається при цьому – див. стовпчик 2 табл. 6.1. Ці значення теж можуть бути нанесені на графік – див. на рис. 6.1 лінії вільної сили тяги автомобіля на 3 та 4 передачах.

Внаслідок цього отримують (п+1) лінію тягової характеристики автомобіля, які (лінії) надають інформацію про числові значення вільної сили тяги автомобіля, можливої за двигуном, на кожній з передач залежно від швидкості руху автомобіля.

На вільній частині рисунка у вигляді таблички наводять специфікацію автомобіля – числові значення основних показників його роботи та конструкційних параметрів.

Розглянемо деякі приклади отримання інформації з тягової характеристики автомобіля (рис. 6.1):

▪ найбільше значення вільної сили тяги даного автомобіля спостерігається на першій передачі при швидкості руху 3…4 м/с і дорівнює приблизно 24,5 кН;

▪ на першій передачі автомобіль може рухатись зі швидкістю не більшою, ніж 7,5 м/с; його вільна сила тяги при такій швидкості дорівнює приблизно 17 кН;

▪ зі швидкістю руху 11 м/с автомобіль може рухатись як на другій, так і на третій передачі. Вільна сила тяги автомобіля, можлива за двигуном на другій передачі, дорівнює при цій швидкості приблизно 11,5 кН, а на третій – приблизно 7 кН;

▪ на другій передачі автомобіль може рухатись зі швидкістю не більше ніж 14 м/с;

▪ при русі на третій передачі з номінальною кутовою швидкістю обертання колінчастого вала, рівною 300 рад/с, швидкість руху автомобіля дорівнює 24 м/с, а вільна сила тяги – приблизно 3,8 кН.

На вільній частині рисунка у вигляді таблички наводять специфікацію автомобіля – числові значення основних показників його роботи і конструктивних параметрів.