4.5. Мощностной баланс

Мощностной баланс машины представляет собой распределение эффективной мощности двигателя, потребной для преодоления всех сопротивлений при движении

, (4.15)

где – мощности, затрачиваемые на потери в трансмиссии, преодоление сопротивления качению, подъему, воздушной среды, инерции, крюковой нагрузки.

Мощность на ведущих органах автомобиля

. (4.16)

Мощность, затрачиваемая на преодоление сопротивления движению:

. (4.17)

Мощность, затрачиваемая на преодоление подъема:

. (4.18)

Мощность, затрачиваемая на преодоление сопротивления воздушной среды:

. (4.19)

Мощность, затрачиваемая на крюке:

. (4.20)

Мощность, затрачиваемая на преодоление инерции:

. (4.21)

Для гусеничных машин следует еще учесть потери в ведущем участке гусеничной цепи

. (4.22)

Общий вид графика мощностного баланса автомобиля с четырехступенчатой коробкой передач приведен на рис. 8. Из графика видно, что автомобиль может двигаться устойчиво со скоростью только наIVпередаче.

Пересечение линий ив точке С означает, что мощность суммарного сопротивления дорогипри коэффициенте сопротивления качению машиныf₂, тангенсе угла подъемаi₂и скоростисоответствует развиваемой двигателем мощностиза вычетом мощности, затрачиваемой на трение в трансмиссии (отрезок ординаты АВ) и на преодоление сопротивления воздуха (отрезок ВС).

При значениях f=f₁иi=i₁криваяпроходит ниже и налицо запас мощности (отрезокCD), который может быть использован для разгона машины.

Рис. 8. Общий вид графика мощностного баланса автомобиля

Значение берется из внешней скоростной характеристики, а скорость движения на различных передачах определяется по уравнению:

, (4.23)

где – радиус качения колеса или радиус начальной окружности ведущей звездочки трактора, м;

–передаточное число трансмиссии на i-й передаче;

–номинальная частота вращения коленчатого вала по внешней скоростной характеристике.

При изменении меняются скорость и сила тяги машины, а мощностии(без учета изменения к.п.д. на разных передачах) остаются неизменными. Поэтому определенным значениям частоты вращения коленчатого вала соответствуют одни и те же значения и, а значения скорости движениябудут различны. ДляIпередачи получим

. (4.24)

Для последующих передач получим

; и т. д.,

где ,,– передаточные числа коробки передач наI, II, III и последующих передачах.

В нижней части графика наносится зависимость .

До скорости 16 м/с зависимость прямолинейная, т. к.f=constи определяется для 3–4 произвольных скоростей.

При скоростях движения свыше 16 м/с используют эмпирическую зависимость

, (4.25)

где – коэффициент качения при скоростях меньше 16 м/с.

4.6. Анализ тягово-динамических свойств автомобиля

Возможность движения в конкретных условиях ограничивается мощностью, подводимой к ведущим колесам, и способностью реализовать силу тяги по условиям сцепления ведущих колес, т. е. подчиняется зависимости

. (4.26)

При анализе динамической характеристики условием движения является зависимость вида

. (4.27)

Таким образом, для движения на определенной передаче обязательным является выполнение трех условий:

1. Сумма сопротивлений движению не превосходит значение силыили ψ.

2. Сила тяги на ведущих колесах не превосходит силы сцепления или.

3. Ускорение движения автомобиля возможно при , если сила тяги не превосходит силы сцепления.

Для осуществления равномерного движения на конкретной передаче при изменении сил внешних сопротивлений необходимо изменять подачу топлива в соответствии с изменением , так чтобы выдерживалось соотношениеилиD= ψ.

Тяговая и динамическая характеристики строятся на основе внешней скоростной характеристики, и поэтому значения илиDимеют максимальную величину.

В реальных эксплуатационных условиях сила тяги и скорость движения имеют промежуточные значения, и водитель изменением положения дроссельной заслонки или подачи топлива устанавливает соответствие скорости движения и силы тяги.

Работа двигателя на режиме внешней скоростной характеристики происходит в условиях интенсивного разгона автомобиля или при очень тяжелых условиях движения. С помощью тяговой и динамической характеристик могут быть решены многие практические задачи, связанные с тягово-эксплуатационными качествами автомобилей. К числу таких определяемых задач можно отнести следующие:

– возможность движения на данной передаче в конкретных дорожных условиях;

– скорость и время движения;

– величина допустимых сопротивлений движению;

– предельные значения подъемов для разных дорог;

– передача при трогании с места и ускорение движения;

– вес автопоезда при движении с заданной скоростью на различных типах дорог;

– необходимость включения переднего ведущего моста, блокировки межосевого дифференциала и др.

При выполнении курсового проекта обязательным условием при анализе тягово-динамических качеств автомобиля является нанесение на график суммарных сил сопротивления для всех трех условий движения и ограничения по сцеплениюдля легких и тяжелых условий.