2.4. Передатне число головної передачі

Передатне число головної передачі трансмісії визначається:

, (2.10)

де r_к – динамічний радіус ведучих коліс автомобіля, м;

і_кz – передатне число коробки зміни швидкостей на прямій передачі, (приймають і_кz=1).

r_к = _ш·r_о, (2.11)

де _ш – коефіцієнт деформації шини, який для вантажних автомобілів

приймається 0,930-0,935 [2];

r_о – радіус шини у вільному стані, м;

r_o = 0,0254(0,5·d + b), (2.12)

де d, b –відповідно діаметр ободу колеса і ширина профілю шини в дюймах.

Приклад. Тоді розміри шини становитимуть:

r_o = 0,0254(0,5·20+9)=0,483 м,

r_к = 0,932·0,483=0,450 м.

Передатне число головної передачі відповідно дорівнює:

і_о = 0,377·2700·0,450/90·1=5,087.

2.5. Структура передатних чисел коробки передач

Передатне число першої передачі повинно відповідати таким вимогам:

• забезпечувати подолання підвищених дорожніх опорів руху;

• не спричиняти буксування ведучих коліс автомобіля під час передачі максимального крутого моменту двигуна;

• забезпечувати максимальне значення динамічного фактора автомобіля.

Вказані вимоги виконуються за умови

P_{ max} ≤ P_{к max} ≤ P_к ,

тоді передатне число першої передачі становить:

, (2.13)

де  – коефіцієнт зчеплення ведучих коліс з опорною поверхнею, який

приймається в межах 0,5-0,7 [3];

_к – коефіцієнт навантаження ведучих коліс (_к=0,70-0,75) [4];

М_дmax – максимальний крутний момент двигуна, Нм.

Структура передатних чисел коробки передач вибирається з урахуванням забезпечення найбільшої інтенсивності розгону автомобіля і зберігання постійного інтервалу зміни частоти обертання колінчастого вала двигуна в процесі переключення передач. Даним вимогам відповідає побудова ряду передач за принципом геометричної прогресії, знаменник якої становить:

, (2.14)

де z – число передач;

і_к1 – передатне число першої передачі;

і_кzmax – передатне число прямої (найвищої) передачі (і_кzmax=1).

Знаючи передатне число першої передачі та знаменник геометричної прогресії, визначають передатні числа всіх передач за формулою:

, (2.15)

Приклад. У даному випадку передатне число першої передачі дорівнює:

і_к1 = 170984·0,6·0,72·0,450/928,58·5,087·0,9=7,815.

Знаменник геометричного ряду передач становить:

q=^4-1 =1,984.

Відповідно передатні числа передач становитимуть:

і_к2=7,815/1,984=3,938;

і_к3=3,938/1,984=1,984;

і_к4=1,984/1,984=1,000.

2.6. Динамічна характеристика автомобіля

Динамічна характеристика – це графічна залежність динамічного фактора від швидкості руху автомобіля на різних передачах.

Динамічний фактор є відношенням запасу сили тяги, що витрачається на подолання зовнішніх опорів руху, за винятком сили опору навколишнього середовища (повітря), до ваги автомобіля. Зокрема динамічний фактор для порожнього автомобіля визначається з виразу:

, (2.16)

де Р_к – дотична сила тяги автомобіля, Н;

Р_w – сила опору навколишнього середовища, Н;

G_o – вага порожнього автомобіля, Н.

Динамічний фактор дозволяє порівнювати динамічні властивості різних автомобілів незалежно від їх вантажопідйомності та сили тяжіння. За допомогою динамічної характеристики можна визначити, на яких передачах буде працювати автомобіль у дорожніх умовах, що характеризуються значенням ψ зведеного коефіцієнта дорожніх опорів. Також розраховуємо з використанням динамічної характеристики значення кутів підйому, які автомобіль здатний подолати в заданих дорожніх умовах на різних передачах.

Розрахунок динамічної характеристики автомобіля проводиться в наступній послідовності. Користуючись даними зовнішньої швидкісної характеристики двигуна (табл. 2.5) для заданих частот обертання колінчастого вала на всіх передачах, визначають швидкість руху автомобіля (км/год):

, (2.17)

де і – індекс, що відповідає значенню частоти n_д за швидкісною харак-

теристикою двигуна;

z – індекс номера передачі.

Дотична сила тяги визначається за формулою:

. (2.18)

Сила опору навколишнього середовища:

. (2.19)

Динамічний фактор для повністю завантаженого автомобіля визначається з такого співвідношення:

. (2.20)

Отримані результати записують у табл. 2.6.

Для автомобілів, які обладнані дизельними двигунами з всережимним регулятором, зміну динамічного фактора від холостого ходу двигуна (D=0) до номінального режиму (D=D_н), у першому наближенні, приймають за законом прямої лінії.

Швидкість руху, яку міг би розвинути автомобіль за умови роботи двигуна з частотою обертання колінчастого вала на холостому ході (D=0, ψ=0) визначають за формулою:

, (2.21)

де n_х – частота обертання колінчастого вала двигуна на холостому ході.

За даними розрахунків (табл. 2.6) будують графіки динамічного фактора незавантаженого автомобіля для кожної передачі (рис. 2.3, 2.4) у функції від швидкості руху автомобіля.

Приклад. Для заданих частот обертання на всіх передачах визначаємо швидкості руху автомобіля. На першій передачі для відповідних частот по швидкісній характеристиці V_zi становитимуть:

V_z20=0,377·540·0,450/7,815·5,087=2,30 км/год;

V_z40=0,377·1080·0,450/7,815·5,087=4,61 км/год;

V_z60=0,377·1620·0,450/7,815·5,087=6,91 км/год;

V_z80=0,377·2160·0,450/7,815·5,087=9,21 км/год;

V_z100=0,377·2700·0,450/7,815·5,087=11,52 км/год.

Аналогічно розраховуємо V_zi для решти передач, результати розрахунків записуємо в табл. 2.6.

Для першої передачі Р_кzi становитиме:

Р_к20=706,83·7,815·5,087·0,9/0,450=56225,7 Н;

Р_к40=852,35·7,815·5,087·0,9/0,450=67801,6 Н;

Р_к60=928,58·7,815·5,087·0,9/0,450=73865,2 Н;

Р_к80=904,33·7,815·5,087·0,9/0,450=71935,9 Н;

Р_к100=831,56·7,815·5,087·0,9/0,450=66147,9 Н.

Аналогічно розраховуємо Р_кzi для решти передач.

Сила опору навколишнього середовища для першої передачі:

Р_w20=0,7·5,1·2,30²/13=1,5 Н;

Р_w40=0,7·5,1·4,61²/13=5,8 Н;

Р_w60=0,7·5,1·6,91²/13=13,1 Н;

Р_w80=0,7·5,1·9,21²/13=23,2 Н;

Р_w100=0,7·5,1·11,52²/13=36,3 Н.

Аналогічно розраховуємо Р_wzi для інших передач.

Таблиця 2.6

Показники динамічної характеристики автомобіля

Переда-ча	nд, об/хв	Vzi, км/год	Мді, Нм	Ркzi, Н	Рwzi, Н	Do	Dzi
1	540	2,30	706,83	56225,7	1,5	0,641	0,329
	1080	4,61	852,35	67801,6	5,8	0,773	0,397
	1620	6,91	928,58	73865,2	13,1	0,842	0,432
	2160	9,21	904,33	71935,9	23,2	0,820	0,421
	2700	11,52	831,56	66147,9	36,3	0,754	0,387
	2970	12,67	0,00	0,0	0,0	0,000	0,000
2	540	4,57	706,83	28333,3	5,7	0,323	0,166
	1080	9,14	852,35	34166,6	22,9	0,389	0,200
	1620	13,71	928,58	37222,1	51,5	0,424	0,217
	2160	18,28	904,33	36249,9	91,5	0,412	0,211
	2700	22,85	831,56	33333,3	143,0	0,379	0,194
	2970	25,14	0,00	0,0	0,0	0,000	0,000
3	540	9,07	706,83	14277,7	22,5	0,163	0,083
	1080	18,14	852,35	17217,2	90,1	0,195	0,100
	1620	27,21	928,58	18757,0	202,8	0,212	0,109
	2160	36,28	904,33	18267,1	360,5	0,204	0,105
	2700	45,35	831,56	16797,3	563,2	0,185	0,095
	2970	49,89	0,00	0,0	0,0	0,000	0,000
4	540	18,00	706,83	7194,8	88,7	0,081	0,042
	1080	36,00	852,35	8676,1	354,9	0,095	0,049
	1620	54,00	928,58	9452,0	798,5	0,099	0,051
	2160	72,00	904,33	9205,1	1419,5	0,089	0,046
	2700	90,00	831,56	8464,5	2218,0	0,071	0,037
	2970	99,00	0,00	0,0	0,0	0,000	0,000

Тоді динамічний фактор на першій передачі для порожнього авто­мобіля:

D_о20=(56225,7–1,5)/87684=0,641;

D_о40=(67801,6–5,8)/87684=0,773;

D_о60=(73865,2–13,1)/87684=0,842;

D_о80=(71935,9–23,2)/87684=0,820;

D_о100=(66147,9–36,3/87684=0,754.

Відповідно динамічний фактор для повністю завантаженого автомобіля на першій передачі становитиме:

D_а20=0,641/(1+0,95)=0,329;

D_а40=0,773/(1+0,95)=0,397;

D_а60=0,842/(1+0,95)=0,432;

D_а80=0,820/(1+0,95)=0,421;

D_а100=0,754/(1+0,95)=0,387.

Аналогічно розраховуємо D_zoi і D_zai для інших передач. Результати розрахунків показників динамічної характеристики автомобіля записуємо в табл. 2.6.

За даними табл. 2.6. будуються криві динамічного фактора для кожної з передач автомобіля.