Динамічний фактор та динамічна характеристика автомобіля

Для порівняння тягових можливостей автомобілів, що мають різні масу, лобову площу, тягові зусилля на ведучих колесах тощо зручно користуватися питомим значенням вільної тягової сили , що називається динамічним фактором автомобіля. Якщо підставити в праву частину значення

P_a=P_ψ+P_j=Mgψ+Mj;G=Mg,

то одержимо

Останній вираз є одним з варіантів запису рівняння тягового балансу.

Графічне відображення залежності величин, що входять в останнє рівняння, від швидкості називається динамічною характеристикою автомобіля (рис. 19).

Рис. 19. Динамічна характеристика автомобіля

Оскільки, за означенням, динамічний фактор є питомим значенням вільної тягової сили, то характер розташування кривих D(v) аналогічний розташуванню кривихP_a(v) на діаграмі тягового балансу; так само ідентичне розташування кривих ψ(v) таP_ψ(v). Для задання обмежень за умовою зчеплення використовується питоме значення вільної зчіпної сили, яке називається зчіпним фактором автомобіля

Залежність D_(v) також наноситься на динамічну характеристику.

Аналіз тягових можливостей автомобіля з використанням динамічної характеристики виконується так само, як з використанням діаграми тягового балансу. Граничні умови можливості руху автомобіля задаються нерівностями

D≥ψ

D_≥ψ

Якщо виконується подвійна нерівність D_≥D≥ψ, то рух відбувається без пробуксовування ведучих коліс.

Рівняння та діаграма балансу потужності

Деколи при розгляді тягово-швидкісних властивостей автомобіля зручно користуватися рівнянням балансу потужності замість рівняння тягового балансу. Його одержують, почленно перемноживши на швидкість рівняння тягового балансу

Кожен член цього рівняння відображає певну потужність:

– потужність, що витрачається на долання опору коченню;

– потужність, що витрачається на долання опору підйому;

– потужність, що витрачається на долання опору повітря;

– потужність, що витрачається на долання опору розгону.

Вираз у лівій частині можна перетворити, підставивши значення тягової сили і швидкості

Оскільки ; на твердих дорогахr_к r_д, то,

де N_к– потужність, підведена до ведучих коліс.

Канонічне рівняння балансу потужності набуває вигляду

За аналогією з рівнянням тягового балансу можна прийняти

– потужність, що витрачається на долання опору дороги.

Тоді

Записавши рівняння у вигляді

і позначивши , одержуємо

Тут N_a– вільна потужність автомобіля.

Графічне відображення залежності потужностей N_a іN_ψвід швидкості називається діаграмою балансу потужності (рис. 20). Оскільки коефіцієнт опору дороги ψ майже не залежить від швидкості, його можна вважати сталим. Тоді залежностідля різних значень ψ зображаються пучком прямих, що виходять з початку координат.

Рис. 20. Діаграма балансу потужності

Використовуючи діаграму балансу потужності, також можна досліджувати можливість руху та встановлювати максимальну швидкість, а крім того, визначати запас потужності двигуна та ступінь використання потужності. Рух автомобіля можливий, якщо виконується нерівність . Максимальна швидкість досягається тоді, коли(наприклад, швидкістьv₁при русі автомобіля на другій передачі дорогою з коефіцієнтом опору ψ₂).

Для повнішого аналізу використання потужності двигуна на діаграму потрібно нанести залежності N_e(v)iN_к(v). Оскільки ці залежності відмінні при русі на різних передачах, далі наведено фрагмент діаграми балансу потужності для одної з передач трансмісії (рис. 21).

Рис. 21. Розподіл потужності двигуна

При перетині діаграми вертикаллю, що відповідає рухові автомобіля з швидкістю v₁, на ній виділяються відрізкиa,b,c,d, що характеризують певні потужності. Відрізок а, що є різницею між ефективною потужністю двигунаN_eта потужністюN_к, підведеною до ведучих коліс, характеризує потужність, яка втрачається в трансмісії. Відрізокb, як різниця, характеризує втрати потужності на долання опору повітря. Відрізокd, як ордината залежностіN_ψ(v), характеризує втрати потужності на долання опору дороги. При рівномірному русі автомобіля з швидкістюv₁на долання всіх опорів рухові витрачається потужність, пропорційна сумі відрізків. Тому відрізок с характеризує запас потужності двигуна, що може бути використана або для розгону автомобіля, або для забезпечення рівномірного руху при зростанні опору дороги. Ступінь використання потужності двигуна характеризується коефіцієнтом

,

де в чисельнику – потужність, необхідна для рівномірного руху з певною швидкістю; в знаменнику – максимально можлива потужність двигуна при частоті обертання колінвала, що відповідає цій швидкості.