Исследование метода определения параметров автомобиля. Монография

2.РАЗРАБОТКА МЕТОДА ОПРЕДЕЛЕНИЯ СИЛ СОПРОТИВЛЕНИЙ В СИЛОВОМ АГРЕГАТЕ

ИХОДОВОЙ СИСТЕМЕ И МОМЕНТОВ ИНЕРЦИИ ВРАЩАЮЩИХСЯ

ИПОСТУПАТЕЛЬНО ДВИЖУЩИХСЯ МАСС ТРАНСПОРТНОГО СРЕДСТВА

Сущность метода автоматической идентификации моментов инерции вращающихся и поступательно движущихся масс автомобиля сводится к определению момента сил сопротивлений силового агрегата, трансмиссии и ходовой части автомобиля в зависимости от состояния коробки передач при разгоне автомобиля от приводного электродвигателя стенда, и определение момента инерции силового агрегата, трансмиссии и ходовой части автомобиля в зависимости от состояния коробки передач на свободном выбеге автомобиля на беговых барабанах стенда.

2.1.Определение относительного приведенного к беговым барабанам стенда момента внутренних сил сопротивлений в автомобиле

Момент внутренних сил сопротивления в автомобиле Мс складывается из момента сил сопротивления двигателя и момента сил сопротивления трансмиссии [11]:

где M д – момент сопротивления двигателя, Н×м; M о – момент со-

противления вспомогательного оборудования, Н×м; M тр – момент

сопротивления трансмиссии, Н×м.

Тогда относительный момент внутренних сил сопротивлений, приведенный к беговым барабанам стенда M с(б) , примет вид

~ 21 ~

сительный момент сопротивления вспомогательного оборудования, имеющего привод от двигателя автомобиля, приведенный к беговым

противления трансмиссии, приведенный к беговым барабанам стенда; δ1 – функция Кронекера, значения которой изменяются в зависимости от состояния системы.

2.1.1.Определение относительного приведенного к беговым барабанам стенда момента сопротивления двигателя

Момент сопротивления двигателя M д складывается из момента

трения двигателя, момента сопротивления механизмов двигателя и момента сопротивления газов, он может быть выражен через давление условных механических потерь, т. е. среднее давление, которое должны развивать газы для равномерного проворачивания вала:

– давление условных механических потерь, МПа.

Давление условных механических потерь pд прямо пропорцио-

где pд0 – давление условных механических потерь при предельно

малой угловой скорости вращения коленчатого вала, МПа; kд – коэффициент, учитывающий возрастание механических потерь при

~ 22 ~

увеличении средней скорости поршней, МПа×с/м; Сn – средняя скорость поршней, м/с.

Средняя скорость поршней Сп прямо пропорциональна угловой скорости вращения коленчатого вала и длине хода поршней:

где Sп – ход поршня, м; ωe – угловая скорость вращения коленча-

того вала, рад/с.

С учетом (2.4) и (2.5), уравнение (2.3) примет вид

Запишем выражение (2.3) в относительных переменных и приведем его к беговым барабанам стенда:

Угловая скорость вращения коленчатого вала двигателя ωe свя-

зана с угловой скоростью вращения беговых барабанов ωб следующим соотношением:

Передаточное число стенда Uст определяется по формуле

где rб – наружный радиус бегового барабана, м; rк – радиус качения колеса автомобиля, м; ωк – угловая скорость вращения колеса ав-

томобиля, рад/с; ωб – угловая скорость вращения бегового барабана стенда, рад/с.

~ 23 ~

Передаточное число трансмиссии Uтр определяется по формуле

где Ui – передаточное число передачи в коробке передач; U0 – пе-

редаточное число главной передачи.

Момент на коленчатом валу, соответствующий максимальной мощности двигателя, M N вычисляется по формуле

вращения коленчатого вала, соответствующая номинальной мощности, об/мин.

С учетом выражений (2.8), (2.9), (2.10) и (2.11), выражение (2.7)

примет вид

2.1.2.Определение относительного приведенного

кбеговым барабанам стенда момента сопротивления вспомогательного оборудования, имеющего привод от двигателя

Момент сопротивления вспомогательного оборудования M о

можно определить по давлению газов, которое обеспечивает его работу:

где pо – давление газов, обеспечивающее работу вспомогательного

оборудования, МПа.

Давление газов, обеспечивающее работу вспомогательного оборудования, pо описывается квадратичной параболой

~ 24 ~

где pо0 – давление газов, необходимое для привода вспомогательного оборудования при предельно малой угловой скорости вращения коленчатого вала, МПа; kо – коэффициент, учитывающий возрастание потерь на привод вспомогательного оборудования при увеличении угловой скорости вращения коленчатого вала, МПа×с2.

С учетом (2.14), уравнение (2.13) примет вид

Запишем выражение (2.15) в относительных переменных и приведем его к беговым барабанам стенда

С учетом выражений (2.8), (2.9), (2.10) и (2.11), выражение (2.16)

примет вид

2.1.3.Определение относительного приведенного к беговым барабанам стенда момента сопротивления трансмиссии

Момент сил сопротивлений трансмиссии, приведенный к ведущим колесам автомобиля M тр(к) , определяется выражением [12]

где Pтр – сила сопротивления в трансмиссии, Н.

Уравнение для определения силы сопротивления трансмиссии автомобиля Pтр имеет вид

~ 25 ~

где Pтр0 – сила сопротивления трансмиссии при скорости, близкой к нулю, Н; kтр – коэффициент, учитывающий влияние скорости на

силу сопротивления, кг/с; Vк – окружная скорость колеса автомобиля, м/с.

Линейная Vк и угловая ωк скорости связаны между собой соотношением

С учетом выражения (2.19) и (2.20), уравнение (2.18) примет вид

Запишем выражение (2.21) в относительных переменных и приведем его к беговым барабанам стенда:

С учетом выражения (2.9) и (2.11),выражение (2.21) примет вид

Учитывая значения функции Кронекера, выражение (2.2) принимает вид:

− при разгоне на включенной передаче

Значения функции Кронекера занесены в таблицу 2.1.

~ 26 ~

2.2.Определение относительных приведенных к беговым барабанам стенда моментов инерции вращающихся и поступательно движущихся масс автомобиля и вращающихся масс стенда

Для определения моментов инерции вращающихся и поступательно движущихся масс автомобиля и вращающихся масс стенда, приведенных к беговым барабанам стенда, необходимо определить момент инерции вращающихся и поступательно движущихся масс автомобиля, приведенный к ведущим колесам автомобиля, затем привести момент инерции вращающихся и поступательно движущихся масс автомобиля, приведенный к ведущим колесам автомобиля, к беговым барабанам стенда и определить момент инерции вращающихся масс самого стенда, приведенный к беговым барабанам стенда.

2.2.1.Определение относительного приведенного к ведущим колесам автомобиля момента инерции вращающихся и поступательно движущихся масс автомобиля

Функциональную схему автомобиля при разгоне можно представить следующим образом (рисунок 2.1).

~ 27 ~

где mп – масса поступательно движущихся частей автомобиля, кг; V& – ускорение автомобиля, м/с2.

Учитывая, что V& = ω&к × rк , выражение (2.28) примет вид

масс автомобиля, кг×м2.

Определим инерционный момент от вращающихся масс автомобиля, приведенный к ведущим колесам автомобиля.

В теории автомобиля учитываются моменты инерции для вращающихся и поступательно движущихся масс силового агрегата и вра-

щающихся масс трансмиссии, приведенных к валу двигателя J м , и суммарный момент инерции ведущих и ведомых колес, приведенный к ведущим колесам автомобиля JкΣ .

Тогда

(2.30)

– инерционный момент от вращающихся и поступательно движущихся масс двигателя и трансмиссии, приведенных к валу двигателя, Н×м.

И соответственно

(2.31)

где – инерционный момент от ведущих и ведомых колес,

приведенный к ведущим колесам автомобиля, Н×м.

Инерционный момент от вращающихся масс автомобиля, приве-

денный к ведущим колесам автомобиля, M иΣ(к) определяется из выражения

– инерционный момент от вращающихся и поступательно движущихся масс силового агрегата и вращающихся масс трансмиссии, приведенных к ведущим колесам, Н×м.

~ 29 ~

При приведении моментов сил необходимо учитывать силовое передаточное число трансмиссии

При приведении угловых скоростей необходимо учитывать кинематическое передаточное число трансмиссии

С учетом выражений (2.34) и (2.36), определим инерционный момент от вращающихся масс автомобиля, приведенный к ведущим колесам автомобиля:

где δ2 – функция Кронекера, значения которой изменяются в зави-

симости от состояния системы.

Учитывая значения функции Кронекера, выражение (2.37) принимает вид:

− при разгоне на включенной передаче

− при выбеге на выключенной передаче

Значения функции Кронекера занесены в таблицу 2.2.

~ 30 ~