книги из ГПНТБ / Артамонов, М. Д. Основы теории и конструкции автомобиля учебник
.pdfТаким образом, на шкале Па деления, соответстпующпе 0,05 динамиче
ского фактора, будут расположены па расстоянии 16,5 мм. Задавшись зна чениями коэффициента сцепления cp.v = 0,1; 0,2; ... и т. д., по формулам (139) и (140) определпм значения Лаец11 Ь 0РЦ для автомобиля с полной нагрузкой
(Go |
9340 |
„ гч\ |
. |
|
(G,и |
700 |
|
h |
\ |
а результаты |
вычи- |
|
\ Gq |
1/ 900 |
52] и |
без нее |
_ |
— ;, пп,-,= |
0,47 , |
||||||
/ |
|
|
\ и 0 |
14 HUU |
|
у |
|
|
|
|||
олений сведем в таблицу. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
Обозначения динамиче |
|
|
|
Значения |
q> |
|
|
|
|
|||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
|
ского фактора |
0.1 |
| |
0,2 | |
0,3 . | |
0,4 |
0,5 |
0,8 |
0,7 |
0,8 |
||
|
|
|
||||||||||
|
л асц |
|
0,052 |
|
0,104 |
0,158 |
0,208 |
0,260 |
0.312 |
0,364 |
0,416 |
|
|
л осц |
|
0,047 |
|
0,094 |
0,141 |
0.1SS |
0,235 |
0,282 |
0.329 |
0,376 |
|
|
Нанеся на шкалы D a и D R значения динамического фактора но сцепле- |
|||||||||||
нпю при срх = |
0,1 (т. е. |
0,047 |
н 0,052), соединим полученные точки штрихо |
|||||||||
вой линией. Повторив построения для. других значений ер*, получим график контроля буксования.
5 3. РАЗГОН АВТОМОБИЛЯ
Время равномерного движения автомобиля обычно невелико по сравнению с общим временем его работы. Так, например, при эксплуатации в городах автомобили движутся равномерно всего лишь 15—25% времени. От 30 до 45% времени приходится на уско ренное движение и 30—40% — па движение накатом и торможе ние.
Показателями динамических свойств автомобиля при неравно мерном движении служат величина ускорения, а также путь и время, необходимые для двпжепня автомобиля в определенном интервале скоростей. Неравномерное движение автомобиля может
•быть ускоренным или замедленным.
Для определения максимальной интенсивности разгона при движении автомобиля с минимально устойчивой скоростью води тель резко и полностью открывает дроссельную заслонку и удер живает ее в этом положении до конца разгона. Передачи переклю чают как можно быстрее, избегая, однако, удара зубьев шестерен в коробке передач. Изменение скорости, пути и времени движе ния фиксируют при помощи самописцев или светолучевого осцил лографа. Датчики пути и скорости устанавливают на колесо авто мобиля пли на специальное, свободно катящееся, укрепленное на автомобиле «пятое» колесо.
На рис. 55 показан образец такой записи, сделанной на ленте осциллографа. Во время записи лента (перфорированная фото бумага) перемещается с постоянной скоростью. Вертикальные ли нии представляют собой отметки времени, нанесенные с интерва лом в 1 с. Строенные линии, нанесенные через 5 с, облегчают под счет больших промежутков времени при длительных испытаниях. Горизонтальные штриховые линии позволяют определить число
130
оборотов колеса. В течение полуоборота колеса установленный на нем прерыватель замыкает цепь шлейфа, вследствие чего линия записи смещается вниз, а в течение следующего полуоборота пре рыватель размыкает цепь и линия смещается вверх. Таким обра зом, каждый штрих и промежуток между штрихами соответствует половине оборота колеса. Подсчитав число оборотов колеса и зная его радиус, определяют длину пройденного автомобилем пути. Для записи кривой ABCDE, представляющей собой изменение скорости по времени, в качестве датчика используют тахогенератор, напряжение которого прямо пропорционально угловой скорости колеса, т. е. скорости автомобиля.
Рис. 55. Лента осциллографа с заппсыо пути, скорости и времени движения автомобиля
Участок АВ записи соответствует разгону автомобиля с места, ВС — равномерному движению, CD — накату и DE — торможе нию. «Ступеньки» на участке АВ изображают уменьшение скоро сти во время переключения передач.
При обработке осциллограммы разгона ее разбивают на не*- сколько участков через определенные интервалы времени At, после чего для каждого ийтервала подсчитывают число оборотов колеса и определяют длину пройденного автомобилем пути As. Сложив значения As, получают общую длину пути (в м):
s = |
Asi -|- ASg —|—••. —j—Asq, |
(141) |
пройденного за время |
t = nsAt, где ns — число |
интервалов. |
Результаты подсчетов изображают в виде графика интенсивности разгона (рис. 56, а).
Для определения зависимости времени й пути разгона от ско рости автомобиля определяют значения скоростей vi начала и
5* |
131 |
i\, конца каждого пз пнтервалов времени, после чего находят среднюю скорость ( в м/с)
^ср = 0,5 (l>i+ ya)- |
(142) |
Результаты подсчетов изображают в координатах s—v н t —и
в впде графиков пути и времени разгона (рис. 56, б). При сравни тельных испытаниях автомобилей различных марок часто опреде ляют лишь время прохождения первых 100 м при разгоне автомо биля с места. Для легковых автомобилей это время находится в пределах 8—10 с, а для грузовых автомобилей н автобусов — в пределах 10—15 с.
Рас. 56. Параметры разгона:
а — график интенсивности разгона; б — график нуги п времени разгона
Для замера максимального ускорения при разгоне используют специальные приборы — акселерометры. Если же нужно опреде лить изменение ускорения в течение всего разгона, то произво дят графо-аналитическое дифференцирование кривой скорости по времени. Выделив на этой кривой небольшой участок, например ab, как показано на рис. 55, определяют приращения скорости Av и времени At (или пути As) на этом участке. Затем находят вели чину среднего ускорения / ср в м/с2 в данном интервале скоростей:
_Ду__Дууср |
(143) |
|
~~&t ~ As |
||
|
Обработав таким образом осциллограмму разгона, получают зависимость / = / (к). При построении графика ускорений вели чину / Ср относят к средней скорости в данном интервале.
График ускорений автомобиля при разгоне его с места с пере ключением передач показан на рис. 57, а. Кривые, расположен ные выше оси абсцисс, представляют собой изменение ускорения
132
автомобиля при его разгоне па различных передачах. Кривые, на несенные ниже этой оси, соответствуют замедлениям /3 автомо биля при накате во время переключения передач.
Во время трогания автомобиля с места водитель, включив первую передачу, плавно отпускает педаль сцепления и одно временно открывает дроссельную заслонку, увеличивая тяговую силу. Ускорение при этом изменяется, как показано штрихпунктирной кривой 0—1. В точке 1 дроссельная заслонка открыта полностью, двигатель работает с полной нагрузкой (по внешней скоростной характеристике) и ускорение изменяется по кривой
|
а — при разгоне с места; б — при разгоне |
с минимальной скорости |
||
|
на каждой пз передач |
|
|
|
1—2. |
При максимальной |
скорости |
автомобиля |
на первой пере |
даче |
(точка 2), водитель |
выключает, сцепление, |
разобщая двига |
|
тель и трансмиссию, и автомобиль начинает двигаться замедленно, с отрицательным ускорением (участок 3—4). Включив вторую передачу, водитель вновь открывает дроссельную заслонку и ускорение снова плавно увеличивается (кривая 4—5). Этот процесс повторяется и при переходах на последующие передачи (участки
5 —6, 7—8 и т. д.).
Для исследования динамичности автомобиля разгон его мож но производить также на каждой из передач, изменяя скорость автомобиля от минимально устойчивой до максимально возможной. Примерный вид графика ускорений, соответствующего подобному разгону, показан на рис. 57, б. Минимальное значение скорости Гщт соответствует наименьшей устойчивой угловой скорости ко ленчатого вала (Onim при полной нагрузке двигателя. В интер вале от 0 до i>rnin автомобиль трогается с места при пробуксовыва нии сцепления и постепенном открытии дроссельной заслонки.
133
Трогание автомобиля с места до полного включения сцепления продолжается недолго, поэтому„считают, что разгон начинается со скорости УШ|П.
У пассажирских автомобилей при скорости ушах ускорение равно нулю, так как н запас мощности при этом также равен нулю. Грузовые же автомобили при движении с максимальной скоростью имеют небольшой запас мощности, который, однако, для дальнейшего разгона использовать невозможно, так как ограничи тель максимальной угловой скорости коленчатого вала двигателя уменьшает подачу горючей смеси.
У грузовых автомобилей и автобусов наибольшие ускорения на первой и второй передачах примерно одинаковы, что вызвано большими передаточными числами первых передач, резко увели чивающими коэффициент 6вр. Разгонять эти автомобили целесо образно, начиная со второй передачи. Первую передачу следует использовать для преодоления больших сопротивлений дороги или для движения с малой скоростью. Примерные значения макси мальных ускорений приведены в табл. 8.
S. Максимальные ускорения |
автомобилей на различных передачах в м с3 |
||
Автомобили |
|
Передача |
|
первая |
высшая |
||
|
|||
Легковые .................................................. |
2,0—2.5 |
0.8 —1.2 |
|
Грузовые .................................................. |
1,7—2,0 |
0.25—0,5 |
|
Автобусы .................................................. |
1,8—2,3 |
0,4 —0,8 |
|
Если определить показатели динамичности эксперименталь ным путем невозможно, то их рассчитывают теоретически. При этом для всех видов неустановпвшегося движения (разгон, накат, динамическое преодоление подъемов и т. д.) расчет ведут по од ной и той же методике: вначале, используя уравнение движения, определяют ускорения или замедления, а затем посредством чис ленного интегрирования определяют значения времени и пути.
Ускорение при разгоне определяют для случая движения авто мобиля но горизонтальной дороге (£ = 0) с твердым покрытием хорошего качества при максимальном использовании мощности двигателя и отсутствии буксования ведущих колес. Величину ускорения (в м/с2) находят из выражений (126) и (132):
Р т - Р „ — р в |
D —f |
(144) |
|
8врЛ1а |
бВр |
||
|
Наметив на графике динамической характеристики пять — шесть значений скорости, находят соответствующие им значения П и по формуле (144) определяют ускорения Величину коэф фициента / подсчитывают по формуле, приведенной выше. По
134
полученным значениям ускорения п скоростн строят график
/ = / (у)-
Время и путь разгона автомобиля можно определить графо аналитическим способом. С этой целью кривую ускорений разби вают на ряд интервалов, как показано на рис. 57, а для прямой передачи, и считают, что в каждом интервале скоростей автомо биль разгоняется с постоянным ускорением /ср. Его величину определяют по формуле
/ер = 0,5 (/L+ /о), |
(145) |
где ]\ и /2 — ускорения, соответственно, в начале |
п в конце ин |
тервала скоростей в м/сй. |
|
Для повышения точности расчета интервал скоростей берут равным 0,5—1 м/с на первой передаче, 1—3 м/с — на промежу точных и 3—4 м/с — на высшей.
При изменении скоростн от vx до v2 среднее ускорение
V -1 — V y |
A l/ '! |
(146) |
|
7ср - дгх |
— АД ■ |
||
|
Следовательно, время разгона в том же интервале скоростей
(147)
Время разгона в интервале скоростей v2 — v3 (в с)
Общее время разгона от минимально устойчивой скорости
umin |
до конечной Утах |
|
|
t —АД -(- At2-)-... -|- Д£п. |
(148) |
По значениям t, определенным для различных скоростей, |
||
строят кривую времени разгона, начиная ее от скорости |
i’min, |
|
для |
которой t = 0. Для скорости v2 откладывают значение |
АД, |
для |
скорости v3 — значение (ДД -j- ДД) и т. д. |
|
Для определения максимальной интенсивности разгона в рас чет вводят максимально возможные при данной скорости ускоре ния. Поэтому, например, время разгона грузового автомобиля (см. рис. 57, б) определяют в такой последовательности: от ско
рости ymin до скорости v[ по |
кривой Д (участок ab), от скорости |
v[ ДО скорости V2 ПО кривой |
in (участок Ъс), от скорости v2 до |
скорости гД по кривой /ш (участок de) и от скорости гД до макси мальной скорости утах по кривой jiy (участок fg). При скоростях v[, v2, v3 целесообразно переключать передачи.
Время переключения передач ta зависит от квалификации водителя, конструкции коробки передач и типа двигателя. У дизе лей угловая скорость коленчатого вала уменьшается до скорости холостого хода медленнее, чем у карбюраторных двигателей из-за
135
больших инерционных масс дизеля. Для водителя высшей квали фикации характерны значения /п, приведенные в табл. 9.
9. Время переключения передач /п в с
Коробка передач |
Двигатель |
|
|
карбюраторный |
дизель |
||
|
|||
Ступенчатая без синхронизатора . . . |
1.3 —1.5 |
3 - 4 |
|
Ступенчатая с синхронизатором . . . |
0.2 —0.5 |
1.0—1.5 |
|
Полуавтоматическая............................. |
0,05—0.1 |
0.5—0.8 |
Величину Ai’n (в м/с) уменьшения скорости автомобиля во время переключения передач можно определить по формуле, по лученной путем решения уравнения движения накатом (см. § 5
гл. IX):
Акп = 9,3ф;п. |
(149) |
При расчете пути s разгона условно считают, что в каждом интервале скоростей автомобиль движется равномерно со средней скоростью i'cp [см. формулу (142)]. Приращение пути (в м) в каж дом из интервалов скоростей
As = vcpAt = ^?— . |
(150) |
7ср
Складывая полученные значения As, строят суммарную кри вую s, начиная ее с той же скорости, что и кривую t. Путь sn (в м), пройденный автомобилем за время переключения передач, опре деляют по формуле
sn = кп^п! |
|
|
(151) |
где 1'п — средняя скорость автомобиля |
за |
врехгя |
переключения |
передач в м/с. |
|
|
|
При построеппп графика интенсивности разгона в координатах |
|||
t —s сначала наносят значения времени t |
и пути s, |
соответствую |
|
щие разгону от скорости vx до скорости у2, |
а затем значения ^ |
||
+ Ц hsj -}- s2 для интервала иг — и3 и т. д. После этого соединяют полученные точки плавной кривой.
Пример. Рассчитать и построить графики ускорений, пути и времени разгона легкового автомобиля с полной нагрузкой па горизонтальной дороге с асфальтобетонным покрытием (/„ = 0,018). Значения коэффициента / при движении со скоростями, большими 16,7 м/с, определить по формуле (100), а значения D взять из таблиц, приведенных в предыдущих примерах.
Коэффициент учета вращающихся масс при движении на первой пере
даче
бвр1“ 1 + 6 i + |
= 1 -]- 0 ,0 4 - ] - 0 ,0 4 • 3 ,3 13 = 1 ,5 3 . |
На второй передаче 6bpjt |
гг 1,25; на третьей передаче бвр1ц = 1,12; |
на прямой передаче 6вр1у = 1 ,0 8 .
136
У ск о р ен и е
D- f
/бвр 8 -
при скорости 3,12 м/с
h |
(0,403-0,018)9,81 |
2,47 м/с2; |
|
|
1,53 |
при скорости 5,05 м/с
/2 |
0,424-0,018 |
9,81 = 2,54 м/с2. |
|
1,53 |
|
Среднее ускорение в интервале скоростей 3,12 — 5,05 м/с:
/'ср = 0,5 ()\ -(-/о) = 0,5 (2,47 2,54) = 2,5 м/с2.
Приращение скорости
Др1 = 5,05 —3,12 = 1,93 м/с.
Результаты расчетов сведены в таблицу, а график ускорений приня того к расчету автомобиля показан на рис. 58, а.
/> Л г
Лк
Х\ к
а |
10 |
20 |
30 V ,м/с |
а)
Рис. 58. Параметры разгона автомобиля, принятого к расчету: а — график ускорений; б — график пути и времени разгона
Отрицательное значение ускорения доказывает, что максимальная скорость больше 38' м/с, но меньше 44,8 м/с. По графику ускорений нахо дим нтах = 3 9 ,5 м/с.
13.7
|
Первая |
передача |
|
|
Вторая передача |
|
|
V |
° 1 |
/ |
/I |
V |
В П |
/ |
i 11 |
|
|
||||||
3,12 |
0.403 |
0.018 |
2,47 |
4.S5 |
0.200: |
0.018 |
1,90 |
5,05 |
0.41(1 |
0,018 |
2,54 |
7.85 |
0.267 |
0.0IS |
1,96 |
7,00 |
0;410 |
0.01S |
2.51 |
10,80 |
0.261 |
0,018 |
1,91 |
8,90 |
0.379 |
0.018 |
2.31 |
13.80 |
0.240 |
0.018 |
1,74 |
10.85 |
0.329 |
0.01S |
1.99 |
16.80 |
0.206 |
0,021 |
1.45 |
12,80 |
0,260 |
0,018 |
1,55 |
19,80 |
0,156 |
0,0226 |
1,04 |
|
Третья передача |
|
|
Четвертая передача |
|
||
V |
D1IJ |
/ |
й п |
V |
О IV |
1 |
> IV |
7.55 |
0.164 |
0.018 |
1,28 |
• 11.0 |
0,112 |
0.018 |
0,85 |
12,20 |
0.16S |
0,01S |
1,31 |
17.7 |
0,108 |
0.022 |
0.78 |
16.90 |
0,160 |
0.021 |
1.22 |
124,5 |
0,099 |
0.025 |
0.67. |
21,50 |
0.144 |
0,023 |
1.06 |
31,2 |
0,076 |
0.030 |
0.42 |
26.20 |
0,115 |
0.026 |
0.78 |
3S.0 |
0.048 |
0,035 |
0.118 |
30,90 |
0.079 |
0,029 |
0.44 |
44.8 |
0,0112 |
0,042 |
-0,28 |
Бремя разгона в первом интервале скоростей |
||||
|
Ai’! |
1,93 п |
с. |
|
ДП— ., |
— л с —0,77 |
|||
|
/ |
ер |
|
|
Средняя скорость |
|
|
|
|
у'еР = |
0,5 (3,12 + 5,05) ==4,09 |
м/с. |
||
Путь разгона в первом |
интервале |
скоростей |
Д^ = у'с,рД<1 = 4,09 • 0,77 = |
|
= 3,15 м.
По графику ускорений определим начальные скорости переключения
передач: |
|
|
|
|
|
|
|
|
у'н = |
12,4 |
м/с; у" = |
19,2 |
м/с; |
и"'= |
30,9 м/с. |
|
|
Принимая время |
переключения |
передач |
/п = |
2 с, найдем уменьшение |
||||
скорости прп переходе с первой передачи на вторую: |
|
|||||||
Д1-ц = |
9,3/+ = |
9,3 • 0,018 ■2 = 0,34 м/с. |
|
|||||
При переходе со второй передачи на третью Ду" = 0,42 м/с, |
а прп пере |
|||||||
ходе на прямую передачу |
Ду"’ = |
0,54 м/с. |
|
|
|
|||
Скорости в конце перехода в м/с: |
|
|
|
|
||||
с первой передачи на вторую и'1( = 12,06; |
|
|
||||||
со второй передачи па третью у" = |
18,78; |
|
|
|||||
с третьей передачи на прямую v” ' = |
30,36. |
|
|
|||||
Средние скорости за время переключения передач: |
|
|||||||
уп = 0,5 (ун + v H) = |
0,5 (12,4 + 12,06) = |
12,23 м/с; |
|
|||||
|
у" = |
0,5 (1Q,2+18,78) я» 19,0 м/с; |
|
|||||
|
у"' = |
0,5 (30,9 -+ 30,36) = |
30,63 |
м/с. |
|
|||
Пути автомобиля |
за |
время |
переключения передач: |
I |
||||
«и= 12,23-2 = 24,46 |
м; |
s" = |
38,0 |
м; «"'=61,26 м. |
|
|||
138
Результаты расчетов сведены в таблицу. Графики времени и пути раз гона рассчитываемого автомобиля показаны на рис. 58, б.
V |
j |
icp |
Ди |
|
At |
t |
»cp |
As |
3,12 |
2,47 |
2,50 |
1,93 |
|
0.77 |
0,00 |
4.09 |
0,00 |
5.05 |
2,54 |
|
0,77 |
3.15 |
||||
2.52 |
1,95 |
|
O',77 |
6,03 |
3,15 |
|||
7,00 |
2,51 |
|
1,54 |
4.05 |
||||
2,41 |
1,90 |
|
0.79 |
7.95 |
7,8 • |
|||
8,90 |
2.31 |
|
2,33 |
6.3 |
||||
2,15 |
1,95 |
|
0,91 |
9,8S |
14.1 |
|||
10,85 |
1,99 |
|
3,24 |
9.0 |
||||
1,93 |
1,55 |
|
0,80 |
11,60 |
23.1 |
|||
12.40 |
1,88 |
|
4,04 |
9.3 |
||||
— |
-0,34 |
|
2,00 |
12,13 |
32,4 |
|||
12,06 |
1,90 |
|
6,04 |
24,26 |
||||
1,82 |
1,74 |
. |
0,96 |
12,93 |
56.7 |
|||
13,80 |
1,74 |
7,00 |
12,4 |
|||||
1.60 |
3,0 |
|
1,88 |
15,30 |
69.1 |
|||
16,8 |
1,45 |
|
8.88 |
26,7 |
||||
1.28 |
2.4 |
|
1,88 |
18,00 |
95.8 |
|||
19.2 |
1,12 |
|
10,76 |
33,8 |
||||
_ |
-0,42 |
|
2,00 |
19,00 |
126.9 |
|||
1S.7S |
1,16 |
|
12,76 |
3S,0 |
||||
1,11 |
2.72 |
|
2,45 |
20.15 |
164.9 |
|||
21.5 |
1,06 |
|
15,21 |
49.3 |
||||
0,92 |
4,7 |
|
5,11 |
23,85 |
214.2 |
|||
26,2 |
0,78 |
|
20,32 |
122,0 |
||||
0,61 |
4.7 |
|
7,70 |
28,55 |
336.2 |
|||
30,9 |
0.44 |
|
28.02 |
220,0 |
||||
_ |
—0,54 |
|
2,00 |
30.63 |
556.2 |
|||
30,36 |
0,46 |
|
30,02 |
61,26 |
||||
0,44 |
0,84 |
|
1.91 |
30,78 |
617.5 |
|||
31,2 |
0,42 |
|
31,93 |
53J |
||||
0,27 |
6.8 |
|
25.2-" |
34.6 |
676.2 |
|||
39,0 |
0,118 |
|
57,13 |
871,0 |
||||
|
|
|
|
|
1547,? |
§ 4. ДИНАМИЧЕСКОЕ ПРЕОДОЛЕНИЕ ПОДЪЕМОВ
Изложенный выше способ определения максимального подъема по динамической характеристике пригоден для наиболее тяжелого случая движения, когда длина подъема весьма велика, и автомо биль, двигаясь равномерно, преодолевает его только за счет тяго вой силы 1\. Короткие подъемы можно преодолевать, используя кинетическую энергию, накопленную автомобилем при разгоне. Поэтому подъем, который автомобиль преодолевает с разгона, больше подъема, преодолеваемого им при равномерном движе нии.
Рассмотрим схему, показанную на рис. 59, а. Автомобиль движется со скоростью v0 по участку АВ, который характери зуется коэффициентом В точке В начинается разгон, и к на чалу подъема .автомобиль движется со скоростью vx. На участке СЕ, коэффициент сопротивления которого ф2 > Фы скорость уменьшается.
Для определения максимальной длины подъема считают, что автомобиль приближается к началу подъема со скоростью, макси мально возможной на участке АС. Кривую динамического фак
139