Построение мощностного и силового балансов

Отличие от предыдущего построения заключается лишь в том, что во втором шаге «Мастер диаграмм» будет не один, а несколько рядов (кривых). Поэтому после задания значений «Ряд1» надо снова нажать кнопку «Добавить» и в следующий ряд («Ряд2») вводить выделением столбики с новыми значениями (чтобы каждому значению Х соответствовало свое значение Y) и т.д. Кроме того, на осях надо сделать метки делений, как основных, так и промежуточных:

Если вы перешли работать на другой лист Exсel (на листы указывают закладки внизу рабочего поля), остается возможность пользоваться столбиками вычислений любого листа Excel. Например, вы работаете на «Лист2», а данные для дальнейших вычислений располагаются на «Лист1». На листе «2» щелкаете по ячейке, куда будут заноситься результаты вычислений, ставите знак «=», открываете «Лист1», щелкаете по нужной ячейке, предположим - В2. В строке формул появится имя этой ячейки и ссылка на лист, на котором эта ячейка располагается: «Лист1!$B$2». Если в названии ячейки стоят символы «$», то их нужно убрать. Поместите курсор сразу за именем ячейки в строке формул и нажмите на клавиатуре кнопку «F4» столько раз, сколько нужно для устранения всех символов «$». Останется запись «Лист1!В2». Далее ставите оператор в соответствии с вашей формулой (+ ,- , /, *) и возвращаетесь на рабочий «Лист2», продолжая запись формулы в строку формул.

Чтобы скопировать столбцы значений с другого листа, когда сами значения являются формулами, лучше сделать это путем перемножения ячеек на единицу.

Листы Excel будут выглядеть примерно так:

Для построения кривых, общих для всех передач (например, Pψ, Nψ и др.) удобно свести выборочные данные для всего диапазона скоростей в одну таблицу, как показано на рисунке выше.

Динамический паспорт

Отличие этого графика заключается в добавлении к нему рисунка - вторая ось. Вначале по таблице с расчетами строится обычным образом график «Динамический паспорт», как показано на примере графика мощности. Получим:

Затем щелкаем левой кнопкой мыши по «Область построения диаграммы» (не путать с «Область диаграммы»). По краям сетки появятся черные квадратики. Захватив один левый, например угловой, сдвигаем левый край графика вправо. В поле «Область диаграммы» слева появится достаточно места для рисования второй оси. На панели инструментов нажимается кнопка «Рисование». Используя кнопки «Линия» или «Полилиния», расположенных на нижней панели инструментов, к графику дорисовывается ось «0% нагрузки», как показано на рисунке:

Далее, применяя кнопку «Надпись» расставляются числа и обозначения осей. Окончательный вид графика:

Построение графика ускорения

Ни в расчетах, ни в построении графика ускорения особенностей нет.

График времени и пути разгона

Здесь надо сделать следующее допущение:

Автомобиль разгоняется на первой передаче, полностью проходя кривую ускорения от начала до конца. При достижении максимальной скорости на первой передаче происходит переключение на вторую. График ускорения на второй передаче автомобиль проходит от скорости момента переключения (равняется V1max) до максимальной скорости на второй передаче (V2max), далее - переключение на третью передачу и т.д. Таким образом, кривые ускорения, за исключением первой передачи, обрабатываются не от начала, а от скорости в момент переключения и до конца кривой.

При переключении передач пренебречь временем переключения. Время начала движения на следующей передаче совместить со временем окончания движения на предыдущей. По этой причине, при переключении передач пренебречь и путем, проходимым автомобилем за время переключения. Путь начала движения на следующей передаче совместить с путем окончания движения на предыдущей.

С принятием указанного допущения графики времени и пути разгона превратятся в непрерывные монотонно возрастающие кривые.

Значение ускорения на последующей передаче в момент переключения определяется либо по графику ускорения, либо по таблице ускорения при ближайшем значении скорости. Для повышения точности определения ускорения по графику можно уменьшить цену делений промежуточных меток в окне «Формат оси» (двойной щелчок левой кнопкой по соответствующей оси или шкале графика), «Шкала». Также можно увеличить масштаб графика, потянув за черный уголок «Область диаграммы».

Таблицы времени разгона Σt и пути разгона ΣS должны начинаться с «0», поскольку первая точка (при первом значении скорости V1) – начало отсчета и суммировать еще нечего.

Проверяя себя надо помнить, что каждому значению Σt и ΣS соответствует ячейка скорости в таблице скоростей (иначе график не построить).

Таблицы скоростей и ускорений, которые использовалась для построения предыдущих графиков сразу же нужно скорректировать с учетом момента переключения передач (см. рисунок ниже).

Построение дорожно-экономической характеристики

Построение четырех графиков дорожно-экономической характеристики не вызывает затруднений. График дорожного расхода топлива строить не нужно.

Графики режима движения на маршруте

Графиков абсолютного расхода топлива и времени движения на маршруте рассчитывать и строить не нужно.

Скорость движения на маршруте.

Для получения значений скорости на маршруте используются уже имеющиеся графики и таблицы. Максимальная скорость движения в гору берется из динамического паспорта (подъем характеризует кривая - ψ') в месте, где кривая суммарного дорожного сопротивления ψ' пересекает характеристику динамического фактора (в нашем примере скорость составила 51км/ч). Путь в гору по заданию - 1000 м. Эти условия позволяют построить первую часть графика скорости.

При выезде на горизонтальную часть пути автомобиль разгоняется с максимальным ускорением до 0,9Vmax (в нашем примере взято 0,77Vmax = 77 км/ч, иначе путь разгона превышал оставшиеся 2000 м, и не было возможности показать третий участок). Далее автомобиль движется равномерно со скоростью 0,9Vmax – третий участок пути. На участке разгона (в нашем примере от 51 до 77км/ч) значения скорости и пути берутся с графика пути от скорости начала разгона (в примере 51км/ч) до скорости 0,9Vmax (для тяжелых грузовиков лучше взять 0,8Vmax). Можно первое и последнее значение диапазона взять с графика, а промежуточные – из таблиц (на рисунке вверху отмечены затемненными ячейками), по которым строился график пути. На третьем участке скорость постоянна - 0,9Vmax, а диапазон пути – от последней точки разгонного участка (в примере – 2050 м) до конца маршрута – 3000 м.

Часовой расход топлива на маршруте.

Если на графике динамического паспорта кривая ψ' (движение на подъем – первый участок режима движения) пересекается с кривой динамического фактора, то в точке их пересечения происходит полное использование мощности двигателя (р = 1,0). Кроме того, известна скорость движения автомобиля и передаточное число включенной передачи, откуда определяется угловая скорость двигателя (из уравнения (9) работы /1/):

Используя график часового расхода топлива при полной загрузке двигателя (р=1,0), определяется часовой расход. Использовать можно, как график часового расхода из дорожно-экономической характеристики, так и график часового расхода из внешней скоростной характеристики.

Если кривая ψ' не пересекает кривую динамического фактора (располагается ниже), то загрузка двигателя не будет максимальной (р<1,0). В таком случае часовой расход придется подсчитать по уравнению (7) работы /1/:

.

В этой формуле для определения скоростного коэффициента потребуется угловая скорость двигателя , которая рассчитывается по формуле, показанной выше.

Для определения загрузочного коэффициента потребуется текущее значение мощности () и 100% мощность () при этой же угловой скорости двигателя.

Текущее значение мощности двигателя равно потребной при данной скорости движения автомобиля и определяется по графику потребной мощности дорожно-экономической характеристики (потр ψ'). Найдя угловую скорость по приведенной выше формуле, из графика загрузки двигателя определяется 100% мощность -. В результате в строку формул Excel придется записать формулу (если двигатель карбюраторный):

+

+.

Выглядеть она будет в строке формул:

Те же действия придется предпринять для нахождения часового расхода топлива на третьем участке маршрута.

В примере, показанном выше на рисунках, часовой расход пришлось рассчитывать только для третьего участка маршрута, поскольку на первом участке при движении на подъем кривая суммарного дорожного сопротивления ψ' пересеклась с динамическим фактором автомобиля на третьей передаче при скорости 51км/ч. Часовой расход на первом участке был определен сразу по графику часового расхода дорожно-экономической характеристики при .

На втором участке маршрута (начало горизонтального участка) автомобиль движется с максимальным ускорением, а значит, при полной загрузке двигателя (, р=1,0). В этом случае достаточно: взять несколько скоростей движения автомобиля (например, те же, что и в предыдущем графике «Скорость на маршруте»); рассчитать для них угловые скорости двигателя (учитывая изменение угловой скорости в момент переключения передач); по графику часового расхода топлива дорожно-экономической характеристики определить расход топлива (как было сделано в примере на рисунке выше) и построить последний график курсового проекта.