Діаграма тягового балансу

Рівняння тягового балансу

P_к = P_f + P_i + P_w + P_j

можна записати у вигляді

P_к–P_w=P_f+P_i+P_j

Сили, що записані в лівій частині рівняння однозначно визначаються конструктивними параметрами автомобіля. Справді, сила тяги

залежить від крутного моменту двигуна, передатних чисел і коефіцієнта корисної дії трансмісії та динамічного радіуса коліс. Сила опору повітря

P_w=kFv²

залежить від обтічності автомобіля, його розмірів і швидкості. Швидкість

в свою чергу залежить від частоти обертання вала двигуна, передатних чисел трансмісії і кінематичного радіуса коліс.

Сила P_a=P_к–P_w, яка залежить лише від конструктивних параметрів автомобіля і не залежить від параметрів дороги, називається вільною тяговою силою автомобіля. Раніше було зазначено, що сила опору дорогиP_ψ=P_f+P_i. З врахуванням сказаного рівняння тягового балансу набуває вигляду

P_a=P_ψ+P_j

Для кожної передачі трансмісії можна побудувати тягову характеристику – залежність P_a=f(v), яка не залежить від дорожніх умов.

На цей самий графік наносяться залежності від швидкості сили опору дороги P_при різних значеннях коефіцієнта опору дороги. Одна зі складових сили опору дороги – сила опору підйомуне залежить від швидкості автомобіля. Інша складова – сила опору коченнюпропорційна квадрату швидкості, тому що коефіцієнт опору коченню. Отже, криваP_f(v) має вигляд параболи, відповідно парабалою є і крива Р_ψ(v). Вплив швидкості на силу опору коченню стає помітним лише при великих швидкостях, тому при розгляді руху на нижчих передачах значенняP_вважається сталим і залежністьP_ψ(v) зображається прямою, паралельною осі швидкості.

Рис. 18. Діаграма тягового балансу

Графічне відображення залежності сил, що входять в рівняння тягового балансу, від швидкості, виконане для всіх передач трансмісії і різних доріг, називається діаграмою тягового балансу (рис. 18). За цією діаграмою можна визначити силу інерції , що і показано на рисунку (для швидкостіv₁при русі автомобіля на 4 передачі дорогою з коефіцієнтом опору₄). ЗнаючиP_j, легко обчислити прискорення автомобіля, користуючись формулою.

Діаграма тягового балансу дозволяє досліджувати можливість руху автомобіля різними дорогами та визначати максимальну швидкість. Оскільки одна з нерівностей

P_к ≥P_f+P_i+P_w;

P_ ≥P_f+P_i+P_w,

якими задаються умови можливості руху, містить силу зчеплення P_, то діаграму тягового балансу треба доповнити. За аналогією з вільною тяговою силою

вводиться поняття вільної зчіпної сили

.

Після підставлення P_aіP_aзазначені нерівності набувають вигляду

P_а ≥P_f+P_i

P_а ≥P_f+P_i

Оскільки сума сил в правій частині нерівностей є силою опору дороги, умова можливості руху задається нерівностями

P_а ≥P_

P_а ≥P_

Одночасне виконання обох нерівностей свідчить про можливість руху автомобіля на заданій передачі певною дорогою. Окрім того, виконання додаткової умови P_а ≥P_а≥P_означає, що рух відбувається без пробуксовування ведучих коліс.

Для аналізу можливості руху на діаграму тягового балансу наносяться криві P_а (v) для кількох значень коефіцієнта зчеплення. Співставляючи взаємне розташування залежностейP_а,P_атаP_на діаграмі, можна встановити, чи виконуються зазначені нерівності, а отже, – чи можливий рух автомобіля.

Максимальна швидкість визначається правою точкою перетину залежностей P_а (v) іP_ψ(v). На рисунку зображено, що при русі на 4 передачі дорогою з коефіцієнтом опору ψ₄максимальна швидкість дорівнюєv_max4. Якщо криві залежностей не перетинаються, то максимальна швидкість відповідає максимальній частоті обертання вала двигуна. Цей випадок виникає при русі на 3 передачі дорогою з коефіцієнтом опору ψ₄– максимальна швидкість дорівнюєv_max3.

Мінімальна стала швидкість визначається лівою точкою перетину залежностей P_а4 (v) іP_4. Якщо перетину нема, тоv_min4відповідна мінімальній сталій частоті обертання колінвала, що зображено на рисунку.