7. Споживання потужності

В попередніх розділах 5 і 6 мова йшла про величини опорів руху та поля характеристик двигунів приводу. Тепер розглянемо обидві проблеми спільно та дійдемо до балансу потужності, тобто визначимо: максимальну швидкість автомобіля, його здатність до розгону і долання підйомів. В прикладах буде прийнято як джерело приводу поршневі двигуни внутрішнього згоряння з механічними перетворювачами характеристик.

7.1. Діаграма балансу

Поєднання обох графіків: споживання і постачання дає графік балансу. Графічна характеристика споживання моменту отримується на підставі рівняння (5.24):

.

(7.1)

В цьому рівнянні не враховані опір розгону і вплив швидкості вітру, через що отримано залежність тільки від швидкості руху v і можна було уникнути врахування проковзування. Для ясності до індексу моменту на колесі T_к додано скорочення слова „споживання”. Характеристика споживання моменту показана на рис. 7.1, а характеристика постачання моменту на колесі — на рис. 7.2, що відповідає рис. 6.5б з тією різницею, що замість індексу „вихідний → вих” вставлено „колеса → к”. Момент постачання T_{к, пост} поданий не в функції бажаної швидкості v, а в функції кутової швидкості відповідно частоти обертанняn_к. За рівнянням (5.30)

.

(7.2)

Для цього рівняння повинні бути відомі: динамічний радіус R₀ і проковзування s у випадку приводу.

Спочатку розглянемо спрощений баланс сил і потужностей без врахування проковзування (s = 0) і залежності швидкості від r та R₀, тож рівняння (7.2) спрощується до вигляду

.

(7.3)

При цьому характеристики споживання і постачання з рис. 7.1 і 7.2 можна з легкістю перенести на графік балансу, показаний на рис. 7.3а, який називається тяговою характеристикою.

Рис. 7.1. Приклад характеристики споживання

Рис. 7.2. Приклад характеристики постачання (двигун Отто з чотириступеневою коробкою передач)

Рис. 7.3. Приклад балансу в системах координат: тягова сила — швидкість руху (а) та потужність — швидкість руху (б)

Завдяки прийнятим спрощенням можна також побудувати графік балансу потужності в функції швидкості руху (часто званий балансом потужності на колесах), показаний на рис. 7.3б. Споживання потужності вираховується за рівнянням (5.33б), а наявне постачання потужності — як функція швидкості руху за рис 6.7б і рівнянням (7.3).

Оскільки проковзування не враховане, то коефіцієнт обертових мас λ є сталою величиною для кожної передачі. Отож на сімейство кривих, подане на рис. 7.3, можуть бути нанесені ухили i та вираз чи сума обох виразів за рівняннями (5.24) і (5.33б).

Графічна інтерпретація балансу на рис.7.3 зі згаданими спрощеннями має загальне і майже виключне застосування.

Якщо замінимо в рівняннях індекси вх → вхід і вих → вихід на д → двигун і к → колесо, то рівняння набувають вигляду:

,	(7.4)
,	(7.5)
.	(7.6)

Більше не будемо застосовувати індекси „постачання” і „споживання”, які служили в цьому підрозділі для більшої прозорості, бо ж в кожному стані руху повинно виконуватись

.

(7.10)