2.10. Мощностной баланс. График мощностного баланса

Выше было показано, как находить параметры, определяющие тяговые свойства автомобиля при помощи уравнения силового баланса. Для этой же цели может быть использовано уравнение, полученное из условия, что мощность N_T, подведенная к ведущим колесам, должна быть равна сумме мощностей, расходуемых на преодоление сил сопротивления движению.

Используя уравнение силового баланса, можно записать:

N_T = N_k+N_п+N_в+N_и = N_д+N_в+N_и. (66)

Уравнение (66) называют уравнением мощностного баланса.

Тяговая мощность N_т, мощность сопротивления качению N_к, мощность сопротивления подъему N_п и мощность сопротивления воздуха N_в были определены выше.

Для определения мощности сопротивления разгону умножим силу сопротивления, разгону на скорость движения автомобиля, тогда

,квт (67)

Учитывая выражения для мощностей, входящих в обе части равенства (56), можно уравнение баланса мощности записать в развернутом виде (V_a м/с; G_a Н; N кВт):

(68)

Если скорость движения выражается в км/ч, мощность в л.с., а силы в кг, то уравнение мощностного баланса запишется следующим образом:

. (69)

Решая уравнение (58) относительно N_e, получим:

(70)

Для определения тяговых свойств автомобиля при помощи уравнения мощностного баланса используется графический метод, подобный тому, который применяется для решения уравнения силового баланса.

Сущность этого метода заключается в следующем: строим график N_T = f(V_a) для каждой передачи (рис.21), зависимость N_т = f(V_a) в некотором масштабе повторяет зависимость N_e = f (n_e). Причем по оси ординат масштаб не зависит от того, какая передача включена в коробке передач (если не учитывать различие в КПД трансмиссии на различных передачах), а по оси абсцисс на разных передачах масштаб различен, поскольку одним и тем же оборотам на различных передачах соответствуют тем меньшие скорости, чем больше передаточное число коробки передач. В связи с этим для каждой передачи на графике (рис.21) наносится своя кривая зависимость N_т = f(V_a).

Рис. 21. График мощностного баланса

На этом же графике наносятся зависимости N_e = f₁(V_a), N_в = Ф₁(V_a), N_д = Ф(V_a).

Форма кривой N_д = Ф(V_a) определяется зависимостью коэффициента ψ от скорости.

Если считать ψ = const, то зависимость N_д = Ф(V_a) изображается прямой, проходящей через начало координат. Угловой коэффициент этой прямой в зависимости от принятой системы измерения равен или . Если учитывать, что коэффициент сопротивления качению f, являющийся одним из слагаемых коэффициента ψ, возрастает с увеличением скорости, то зависимость изображается кривой параболической формы. Зависимость N_в = Ф₁(V_a) представляет собой кубическую параболу.

Откладывая ординаты зависимости N_в = Ф₁(V_a) от кривой N_д = Ф(V_a), получим кривую N_д+N_в = Ф₂(V_a). График (рис. 21) называют графиком мощностного баланса автомобиля.

Мощность N_и, которая при работе двигателя по внешней характеристике может быть израсходована на разгоне автомобиля, определяется как разность ординат N_T и N_д+N_в (рис. 21), умноженная на масштаб мощностей. Зная N_и по формуле (67), можно определить для каждой скорости движения автомобиля ускорение j_a на каждой передаче.

На рис.21 видно, что с увеличением скорости движения автомобиля N_и сначала увеличивается, а затем уменьшается. Точки пересечения кривых N_T и N_д+N_в на каждой из передач определяют скорости, при которых N_и, а, следовательно, и j_a, равны нулю, т.е. максимальные для данной передачи скорости движения. Пользуясь графиком мощностного баланса, можно найти также максимальные подъемы, которые может преодолевать автомобиль при заданной постоянной скорости движения на различных передачах.

Для этого на графике мощностного баланса наносят кривую N_k+N_в = Ф_з(V_a). Разность ординат кривых N_T = f(V_a) и (N_k+N_в) = Ф_з(V_a), умноженная на масштаб мощности, и дает мощность N_п, которая может быть при полной подаче топлива затрачена на преодоление подъема.

Зная N_п по формуле (20), можно найти углы подъема α (или при малых углах подъема уклон i.