Добавил:
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз: Предмет: Файл:
Скачиваний:
165
Добавлен:
10.12.2013
Размер:
772.1 Кб
Скачать

Курс лекций по дисциплине:

«Автомобили.

Теория эксплуатационных свойств»

Преподаватель: доцент каф. «АиАх»

Якимов Михаил Ростиславович

Выполнил:

Клеванов Сергей

Лобов Алексей

ПГТУ 2006

Лекция №1

«Основы Теории Эксплуатационных свойств»

Теория эксплуатационных свойств(в дальнейшем ТЭС) изучает законы мобильных наземных механических систем с использованием метода математического моделирования. Математическое моделирование в данной дисциплине представляет собой изложение процессов, происходящих в системе в виде формул.

Цель дисциплины:

  1. Установить зависимость между Автомобильным Транспортным Средством ( далее АТС) и условиями его эксплуатации.

  2. Вывить влияние различных показателей.

  3. Определить параметры АТС при проектировании

На практике все свойства автомобиля делятся на связанные с движением и несвязанные с данным процессом, примеры таких средств см. в Таблице 1

Таблица 1

Связанные с движением

Несвязанные с движением

Тягово-скоростные свойства

Вместимость

Тормозные свойства

Прочность, долговечность

Топливная экономичность

Приспособленность к ТО и ремонту

Управляемость

Приспособленность к погрузочно/разгрузочным работам

Поворачиваемость

Удобность посадки/высадки

Маневренность

-

Устойчивость

-

Проходимость

-

Плавность хода

-

Экологичность

-

Безопасность движения

-

Далее рассмотрим зависимость тех или иных свойств с различными узлами автомобиля:

Тягово-скоростные свойства Трансмиссия

Двигатель Топливная экономичность

Экологичность

Проходимость Подвеска

Плавность хода

Рулевое управление Управляемость

Поворачиваемость

Маневренность Тормозная система

Безопасность движения

Тормозные свойства

Краткий экскурс в историю дисциплины.

Становлении ТЭС и ,вообще изучение и развитие, Автомобильной науки в России датируется 1924-1931, в течение этих лет был разработан первый отечественный автомобиль «Амо Ф15» на базе Лаборатории при НАМИ.

Отцом-основателем данной науки по праву считается

профессор Е.А. Чудаков, он руководил первыми испытаниями в данной отрасли. Его перу принадлежат такие работы как:

  1. «Динамическое и экономическое исследование автомобиля», 1928г.

  2. «Тяговый расчет автомобиля», 1930г.

  3. «Теория автомобиля», 1935г.

Дальнейшее развитие науки проводили такие ученые, как Зимелев, Фалькевич, Яковлев, Бухарин, Литвинов.

Тягово-скоростные свойства атс.

Тягово-скоростные свойства АТС используются для оценки эффективности работы двигателя внутреннего сгорания (далее ДВС).

Основные показатели работы ДВС в большинстве своем основаны на эмпирических выводах.

Эффективные показатели работы(далее ЭПР):

  1. Эффективная мощность (Ме) [измеряется в Киловаттах, кВт]

  2. Эффективный крутящий момент (Ge) [ в Ньютонах на метр, Н*м ]

  3. Эффективный расход топлива (Ne) [в (Кг*кВт)/ч]

Зависимость показателей от частоты вращения коленчатого вала, называются скоростной характеристикой автомобиля.

Существует два типа характеристик:

  1. Полная- при максимальной подаче топлива (единственная)

  2. Частичная – при различных подачах топлива (большое количество, в % от подачи топлива )

Ne = Nh* λD(a + b* λD – c* λD^2) [кВт],

где Nh – номинальная мощность = Nmax,

λD- коэффициент динамичности на практике равный отношению оборотов.

λD > 1 – двигатель недогружен

λD < 1 – двигатель перегружен

a

b

c

Карбюраторный вигатель

1

1

1

4-х тактный

0.53

1.56

1.09

2-х тактный

0.87

1.13

1

Me= (Ne/Wg) * 10^3 [Нм]

Ge = (Gt/Ne) * 10^3 = Ge(Nh) * (at – bt * λD + ct* λD^2)

где Gt – часовой расход топлива при минимальной частоте вращения

Чаще всего изображают на графике:

Лекция №2

Эффективные показатели работы подведенные к ведущим колесам автомобиля.

  1. Мк = Ме * Uтр * hтр – момент, приведенный к колесу.

Uтр – передаточное отношение трансмиссии

Ме – Момент двигателя

Hтр – КПД трансмиссии

  1. Касательная сила тяги на колесе:

Рк= Uк/rk (радиус колеса)

Mh = (Nh/Wh) * 10^3 [Н*м] – номинальный момент

  1. Скорость колеса:

V = Wk * rдин = (Wтр/ Uтр) * rдин

  1. Мощность на колесе:

Nk= Ne* hтр (Ne- мощность двигателя)

Трансмиссия нужна: для передачи крутящего момента от двигателя к колесу.

Коробка передач нужна для расширения возможности регулирования Мк и Ме.

Диаграмма связи эффективных показателей работы двигателя и показателей, подведенных к колесу.

Динамический радиус колеса уменьшится, если нагрузка будет увеличиваться, тогда скорость упадет и как следствие произойдет буксование.

Рк1(Н) – касательная сила на колесе на соответствующей передаче при номинальной скорости вращения.

(*) – запас при нагрузке

Лекция №3

Кинематика ведущего колеса. Динамика.

Три случая качения ведущего колеса:

- Свободное (чистое)

- Качение с буксованием

- Качение со скольжением

Чистое качение:

Vo = Wk *rkдин

rкин=rk

Vот = 0 = Vпост- Vt

Va = Vпост + Vt = 2 Wr * rk

Качение со скольжением:

Vo(ск)= Vo * Vск = Wk* rkдин.

rдин>rk

Качение с буксованием:

rдин<rk

Vб=(Vt-Vo)/ Vt- коэффициент буксования

Hб= Vo(раб.) / Vтеор

Лекция №4

Динамика ведомого колеса на твердой дороге.

Gt- масса автомобиля

rдин<rk

Рх- продольная сила тяги(направление зависит от хар-ра движения)

Rх- продольная реакция поверхности дороги(направление зависит от движения)

Rz- нормальная реакция поверхности дороги

аf- расстояние, на которое реакция Rz отстоит от оси колеса.

Сумма силн на оси:

Рх=Rх

-Gt + Rz=0

Rz *af = Rx* r дин

Rx= Rz * (af/rдин)

f= af/rдин – коэффициент сопротивления качения

Rx = Rz * f = Pf – сила сопротивления качению

Rz* af = Mf – момент сопротивления качению

Pf= Mf/ rдин-

Даграмма гистерезесных потерь:

  1. сжатие

  2. растяжение

(чем больше S м/у линиями тем больше потери на внутренне трение)

При растяжении шина имеет конечное время релаксации.

Кроме шины на гистерезисную петлю влияет тип поверхности.

Шины бывают двух видов:

- радиальные

- диагональные

У радиальной шины коэффициент сопротивления качению меньше, чем у диагональной.

f = 0.018 – 0.02 (для диагональных на сухом асфальте)

f = 0.015 – 0.017 (для радиальной)

С увеличением гистерезисных потерь (на внутреннее трение) коэффициент сопротивления качения увеличивается.

Гистерезисные потери – это, в конечном счете, тепловые потери.

С увеличением радиуса колеса коэффициент сопротивления качению уменьшается (зависит от поверхности дороги и давления шин)

f зависит от скорости:

f(v) = ft * (1+ (v^2/1500)) – для диагональной шины

f(v)= ft * (1+ 0.0216* V^2) - для радиальной шины

С увеличением скорости коэффициент сопротивления качению увеличивается.

Коэффициент сцепления колеса с дорогой:

f=Pkf/ Rz – касательная сила тяги по сцеплению с дорогой

Pkf=f*Rz= f*mавт*g

f=0.7-0.8 – для сухого асфальта(в противном случаем, когда асфальт мокрый 0.45-0.5)

f=0.08-0.1 - лед

Лекция №5

Динамика и КПД ведущего колеса.

Eх:Рх=Rx

Ey:Gt=Rz

EM:Mk-Rz*af-Rx*rдин=0

Мк/rдин=Рк- касательная сила тяги

Rx= Pk-Pf – разность касательной силы тяги и сопротивления качения= толкающая сила.

КПД ведущего колеса:

hk= Nпол/Nподв=Rx*Vраб/Mk*Wk=(Pk-Pf)*Vраб/Pk*rдин*Wk=

=(1- Pf/Pk)*Vраб/Vтеор=hf*hб

hб- КПД буксования ведущего колеса

hf-КПД, учитывающее потери на споротивление качения

Kf=Pf/Pk=p-коэффициент потерь на колесах

hf=р – если нет буксования то hk=hf=1-Pf/Pk=1-p

Сцепление колес с дорогой:

Pkf -касательная сила тяги сцепления

Сила сцепления колес с дорогой в продольном направлении уменьшается на боковых уклонах, вероятность буксования больше(касательная сила тяги Рк больше чем Pkf)

С увеличением скорости движения колеса коэффициент сцепления уменьшается.