7. Тяговая характеристика автомобиля

Тяговой характеристикой называется зависимость тяговой силы на ведущих колёсах от скорости движения:

Результаты расчётов сводятся в таблицу 6:

Табл. 6

n, об/мин
,Н·м
V1,м/с
V2,м/с
V3,м/с
V4,м/с
, н
, н
, н
, н

Внешний вид тяговой характеристики автомобиля представлен на рис. 6:

Рис. 6

Число кривых на тяговой характеристике соответствует числу ступеней в коробке передач. При постоянном числе оборотов двигателя n_е значение скорости на различных передачах обратно пропорционально передаточным числам коробки передач: и т.д.

При всех преимуществах тяговая характеристика обладает и рядом недостатков: она недостаточно удобна для сравнительной оценки тяговых свойств автомобилей, обладающих различной массой, т.к. при одинаковых значениях они будут иметь на одной и той же дороге различные максимальные скорости, различные ускорения, преодолевать неодинаковые предельные подъёмы и др. Более удобно пользоваться безразмерной величинойD – динамическим фактором:

,

где G – сила тяжести не загруженного автомобиля;

- сила сопротивления воздуха,

где с – безразмерный коэффициент аэродинамического сопротивления; ρ – плотность воздуха, равная 1,25 кг/м³; F – лобовая площадь автомобиля; V – скорость автомобиля. Графическую зависимость D=f(v) называют динамической характеристикой автомобиля.

Результаты расчётов сводятся в таблицу 7:

Табл. 7

n, об/мин
,Н·м
V1,м/с
V2,м/с
V3,м/с
V4,м/с
, н
, н
, н
, н
, н
, н
, н
, н
D1
D2
D3
D4

Внешний вид динамической характеристики автомобиля представлен на рис. 7:

Рис. 7

Для автомобиля, снаряженного карбюраторным двигателем без ограничителя оборотов, правые ветви кривых динамической характеристики для всех передач, кроме высшей, доводятся до пересечения с кривой следующей высшей передачи. Для автомобиля, снабжённого двигателем с ограничителем оборотов или регулятором, ограничиваются скоростью, соответствующей на данной передаче оборотам двигателя по ограничителю или регулятору. Крайняя правая точка кривой высшей передачи при отсутствии ограничителя оборотов доводится до оси абсцисс. Крайние левые точки кривых динамической характеристики соответствуют скорости, получаемой на каждой передаче при устойчивой минимальной частоте вращения коленчатого вала двигателя при полной подаче топлива.

Основными параметрами динамической характеристики, по которым можно судить о тяговых свойствах автомобиля, являются:

- максимальный динамический фактор Dа_тах, на высшей передаче, величина которого определяет диапазон дорожных сопротивлений, преодолеваемых без переключения передач;

- критическая скорость Vа_к, соответствующая Dа_тах, определяет диапазон устойчивого движения на высшей передаче при работе двигателя при полной подаче топлива. При скоростях движения от Vа_тах до Vа_к двигатель работает на устойчивой ветви внешней скоростной характеристики и любое, сколь угодно малое увеличение дорожного сопротивления приведёт к падению скорости движения, сопровождаемое увеличением момента двигателя, а следовательно, и динамического фактора. Равновесие сил будет восстановлено при меньшей скорости. После уменьшения скорости ниже критической двигатель заглохнет, если не перейти на нижнюю передачу коробки перемены передач;

- максимальный динамический фактор D_max на низшей передаче, величина которого определяет максимальное дорожное сопротивление, преодолеваемое автомобилем. Величина D_max является важнейшим параметром, характеризующим проходимость автомобиля.

Динамическая характеристика позволяет решать различные задачи:

- определять максимальные скорости движения автомобиля на дорогах с различным суммарным коэффициентом дорожного сопротивления ψ;

- максимальные подъёмы, предъявляемые АТС при движении с различными постоянными скоростями на различных передачах;

- находить максимальные ускорения при разгоне автомобиля;

- сравнивать динамические свойства автомобилей различных типов.

При анализе эксплуатационных свойств автомобиля удобно дополнять динамическую характеристику номограммой нагрузок. Такая совокупность графиков называется динамическим паспортом автомобиля (рис .8). Он позволяет решать уравнения движения с учётом большого числа факторов: нагрузки на автомобиль, коэффициента сцепления колёс с дорогой и т.д.

Динамическую характеристику строят для автомобиля с полной нагрузкой. С изменением массы автомобиля от m₀ до m_а динамический фактор изменяется и его можно определить по формуле:

,

где D₀ – динамический фактор порожнего автомобиля с водителем.

m₀ – собственная масса порожнего автомобиля с водителем.

Построение номограмм нагрузок производят следующим образом. На продолжении оси абсцисс слева от динамической характеристики откладывается равномерная шкала нагрузок таким образом, чтобы нагрузка полностью гружёного Н=100% автомобиля совпадала с началом координат, а нагрузка Н=0% являлась крайней левой точкой шкалы нагрузок. Через нулевую точку шкалы нагрузок проводят прямую, параллельную оси D_а и на неё наносят шкалу динамического фактора D₀. величину масштаба а₀, для шкалы D₀ определяют по формуле ,

где а_а – масштаб шкалы динамического фактора автомобиля с полной нагрузкой. Равнозначные деления шкал D_а и D₀ соединяют между собой прямыми линиями. Промежуточные значения динамического фактора определяются интерполированием.

Рис. 8