Министерство высшего образования Российской Федерации

Казанский Государственный Технический университет им. А.Н.Туполева

Институт авиации, наземного транспорта и энергетики

Кафедра конструкции и проектирования летательных аппаратов

Методические указания к лабораторно-практической работе

по курсу «Автомобили. Теория»

Черников С.К., Ашихмин А.Н.

Построение тяговой характеристики и графика мощностного баланса автомобиля

Излагаются основные положения, связанные с определением тяговой характеристики и графика мощностного баланса. Приведены формулы для построения тяговой характеристики и графика мощностного баланса. Описана методика построения тяговой характеристики и графика мощностного баланса. В качестве примера построены тяговая характеристика и график мощностного баланса автомобиля ВАЗ-2101. В приложении приведены справочные материалы по ряду отечественных автомобилей.

(Для студентов специальности «Автомобили и автомобильные хозяйства»)

Цель работы:

1. Основные положения.

Уравнение F_к=F_+F_в+F_aj называется урав­нением тягового баланса автомобиля. В этом уравнении: - окружная сила на ведущих колесах;- сила сопротивления дороги;- сила сопротивления воздуха и- сила сопротивления разгону.

Графическое изображение уравне­ния тягового баланса в координатах сила — скорость на­зывается тяговой характеристикой автомобиля.

Рисунок 1. Тяговая характеристика автомобиля.

Окружная сила на ведущих колесах определяется соотношением

(1)

Крутящий момент на валу двигателя М_е находится по внешней характеристике двигателя. При этом имеется в виду, что

. (2)

В качестве радиуса качения используется статический радиус колеса

, (3)

здесь d – диаметр обода колеса, H – высота профиля шины.

Передаточное отношение трансмиссии

u_T=u_gu_i, (4)

здесь u_g-передаточное отношение главной передачи; u_i- передаточное отношение i-й передачи.

В расчетах можно принять, что к.п.д. трансмиссии приблизительно равен:

	Таблица 1
Тип автомобиля
легковые	0,91—0,97
грузовые	0,85—0,89

Окружная сила на ведущих колесах ограничена сцеплением колес с дорогой. Максимальное значение окружной силы по условиям сцепления находится из соотношения

F_к= М/ r₀ = (+f)R_zвед, (5)

где R_zвед — нормальная реакция дороги, действующая на колеса ведущего мос­та автомобиля,  - коэффициент сцепления с дорогой.

Значения коэффициента сцепления в зависимости от типа покрытия приведены в таблице 4, а значения коэффициента сцепления в зависимости от состояния асфальто-бетонного покрытия - в таблице 5 приложения.

Сила сопротивления дороги , (6)

Здесь G_a – вес автомобиля, (- угол подъема дороги).

Коэффициент сопротивления качению f для различных скоростей движения можно приближенно подсчитать по формуле

f=f₀+k_fv². (7)

Величину для различных типов покрытий можно взять из таблицы 2. В тех случаях, когда действительное значениеk_f неизвест­но, рекомендуется принимать k_f=710^-6. При небольших скоростях движения .

	Таблица 2
Дорожные условия
Асфальтобетон	0,013...0,02
Гравий	0,020...0,025
Булыжник	0,025...0,05
Грунт:
сухой	0,025...0,035
после дождя	0,05...0,15
Песок:
сухой	0,1...0,3
влажный	0,06...0,15
Снежная укатанная	0,03...0,05

Сила сопротивления воздуха определяется соотношением:

(8)

Здесь -коэффициент сопротивления воздуха;- максимальная площадь поперечного сечения автомобиля (м);- скорость движения автомобиля (м/сек).

В таблице 3 приведены значения коэффициентов сопро­тивления воздуха основных типов автомобилей. При наличии прице­па коэффициент сопротивления для поезда больше, чем для одиночного авто­мобиля, на 20...30%, а у седельного автопоезда — примерно на 10 %.

Коэффициент сопротивления воздуха может быть подсчитан по формуле . (9)

Здесь - коэффициент лобового сопротивления;- плотность воздуха (=1.293кг/м³); -коэффициент учитывающий дополнительные сопротивления.

	Таблица 3
Тип автомобиля	kв, Нс2м4
Гоночные	0,13...0,15
Легковые	0,15...0,35
Автобусы	0,25...0,4
Грузовые	0,5...0,7
Автопоезда	0,55...0,95

Пло­щадь лобового сопротивления А_в может быть определена по технической доку­ментации, а при ее отсутствии — при­ближенно по выражению

А_в=В_гН_г, (10)

где  — коэффициент заполнения пло­щади: для легковых автомобилей =0,78...0,8; для грузовых =0,75...0,9 (большие значения принимаются для более тяжелых автомобилей); В_г и Н_г—наибольшие ширина и высота автомобилей соответственно.

Обычно на тяговой характеристике показывается суммарная сила сопротивления дороги и воздуха. Сила сопротивления разгону может быть найдена как разность окружной силы на соответствующей передаче и суммарной силе сопротивления.

Скорость, м/с

Рисунок 2. График мощностного баланса.

Для оценки топливной экономичности автомобилей использу­ют уравнение мощностного баланса, иллюстрирующее распределение мощ­ности двигателя по видам сопротивле­ний Р_k=Р_+Р_в+Р_aj.

Здесь Р_k - мощность, подводимая к ве­дущим колесам;

Р_ - мощность, затра­чиваемая на преодоление сопротивле­ния подъему и качению;

Р_в - мощность, затра­чиваемая на преодоление сопротивле­ния воздуха;

P_aj - мощность, затрачи­ваемая на разгон автомобиля.

Для получения уравнения мощностного баланса необходимо все члены уравнения тягового баланса умно­жить на скорость автомобиля.

Таким образом величину Р_k можно найти по соотношению

(11)

Величину Р+Рв, представляющую собой мощность, затрачиваемую на преодоление сопротивления движению, определим по

. (12)

Уравнение мощностного баланса, представленое в гра­фическом виде, называется графиком мощностного баланса (рисунок 2).

График иллюстрирует зависимость мощности, подводимой к ведущим колесам, а также суммарной мощности, затрачиваемой на преодоление сопротивления дороги и воздуха, от скорости движения на различных передачах. Разность этих двух мощностей дает мощность, кото­рую можно реализовать для разгона автомобиля. В настоящей работе мы ограничимся построением графика мощностного баланса только для высшей передачи.