5.3. Методика построения тяговой диаграммы автомобиля с гидропередачей. Автомобиль c непрозрачным гидротрансформатором

а) По нагрузочной характеристике находим момент М_е и угловые скорости w_е (обороты n_е), соответствующие совместной работе двигателя с гидротрансформатором,

б) Задаемся различными передаточными отношениями i_гт гидротрансформатора от i_гт = 0 до передаточного отношения, соответствующего коэффициенту трансформации K = 1. Для выбранных значений передаточного отношения определяем скорость движения по формуле:

;

; ₍₁₁₁₎

где i_т – передаточное число механических передач, расположенных между турбиной и ведущими колесами (механическая коробка передач, главная передача).

В формуле (98) изменяется только i_гт, a w_e (n_e) остается постоянным.

в) По исходной (безразмерной) характеристике гидротрансформатора для тех же значений i_гт находим значения коэффициента трансформации K_гт и далее соответствующие значения тяговой силы по формуле:

, (112)

где η_тр – КПД механических передач, расположенных между турбиной и ведущими колесами автомобиля.

В формуле (112) изменяются только K_гт, а М_e остается постоянным.

г) Строим зависимость Р_т = f(V_a) (рис. 32а).

а) б)

Рис. 32. График тяговой силы автомобиля с гидротрансформатором

Автомобиль с прозрачным гидротрансформатором

а) Задаемся передаточными отношениями гидротрансформатора и по нагрузочной характеристике находим моменты М_е и угловые, скорости w_е (обороты n_е), соответствующие совместной работе двигателя с гидротрансформатором. Моменты M_e и угловые скорости w_e(обороты n_е) различны для различных i_гт.

б) По формуле (111) для выбранных значений i_гт подсчитываем скорость движения автомобиля V_a. В формуле (111) различным значениям i_гт будут соответствовать также различные значения w_e(n_е).

в) По безразмерной характеристике гидротрансформатора для тех же значений i_гт находим значения K_гт по формуле (112) и тяговую силу P_т. В формуле (112) каждому значению i_гт соответствует свое значение K_гт и М_е.

г) Строим зависимость P_т = (V_а) (рис. 32 б).

Из методики построения тяговой диаграммы для автомобиля с непрозрачным гидротрансформатором следует, что кривая P_т = f(V_а) в некотором масштабе копирует кривую K_гт = ф(i). Для автомобиля с прозрачным гидротрансформатором кривая P_т = (V_а) изменяется круче, чем кривая K_гт = ф(i), поскольку с увеличением i_гт уменьшается не только K_гт, но и М_e.

5.4. Особенности тяговой диаграммы автомобилей с гидропередачей по сравнению с автомобилями, снабженными ступенчатой механической коробкой передач

У автомобилей с гидропередачей кривая P_т = f(V_a) начинается от V_a = 0, причем этому значению скорости соответствует максимум P_т. У автомобилей со ступенчатой коробкой кривая P_т = f(V_a) начинается с некоторой скорости, соответствующей минимальным устойчивым значениям угловой скорости коленчатого вала двигателя при полной подаче топлива. Максимальное значение тяговой силы при ступенчатой механической коробке на каждой передаче имеет место при скоростях, соответствующих угловой скорости w_M коленчатого вала двигателя. В связи с этим при наличии гидропередачи работа двигателя является устойчивой во всем диапазоне скоростей от V_a = 0 до V_a = V_{a max}. При ступенчатой коробке работа двигателя является неустойчивой при скоростях, меньших критической скорости V_{a кр}, соответствующих на каждой передаче максимуму тяговой силы.

Диапазон изменения тяговой силы у автомобиля с гидротрансформатором значительно больше диапазона изменения тяговой силы для каждой отдельно взятой передачи автомобиля со ступенчатой коробкой передач. У автомобиля с непрозрачным гидротрансформатором диапазон изменения тяговой силы равен максимальному коэффициенту трансформации K_{гт max} = 3…4. У автомобилей с прозрачным гидротрансформатором диапазон изменения тяговой силы несколько больше максимального коэффициента трансформации. Однако у прозрачных гидротрансформаторов максимальный коэффициент трансформации обычно меньше, чем у непрозрачных (K_{гт max} = 2…3). У ступенчатой коробки передач диапазон изменения тяговой силы на каждой передаче приблизительно равен коэффициенту приспосабливаемости двигателя, равному в среднем 1,25 для карбюраторных двигателей и 1,15 – для дизелей.

В результате указанной особенности автомобиль при установке гидротрансформатора приобретает свойство автоматически приспосабливаться к изменению внешних сопротивлений в сравнительно широких пределах.

Диапазон изменения тяговой силы у автомобиля с гидротрансформатором обычно меньше общего диапазона изменения тяговой силы, получаемого при механической ступенчатой коробке передач за счет переключения передач от высшей до низшей. У автомобиля со ступенчатой коробкой передач этот диапазон равен отношению передаточного числа низшей передачи в трансмиссии к передаточному числу высшей передачи, умноженному на коэффициент приспосабливаемости двигателя.

Диапазон изменения тяговой силы у автомобиля, снабженного гидротрансформатором, можно считать достаточным для обеспечения движения в различных условиях эксплуатации только у легковых автомобилей с большим запасом мощности. Для грузовых автомобилей и даже для легковых автомобилей с не очень большим запасом мощности диапазон изменения тяговой силы, обеспечиваемый гидротрансформатором, недостаточен для движения автомобиля во всех встречающихся условиях, поэтому практически всегда гидропередачу применяют в сочетании со ступенчатой коробкой, имеющей две-три, реже четыре передачи. Трансмиссия, включающая гидротрансформатор и ступенчатую коробку передач, называется гидромеханической. Ступенчатые коробки гидромеханических трансмиссий обычно имеют автоматическое управление.