4.2.4 Тяговая характеристика

Тяговой характеристикой автомобиля называют графическое изображение уравнения тягового баланса в координатах: полная окружная сила F_КО – скорость V_а. Уравнение тягового баланса получена из условия ─ сумма всех сил сопротивления движению автомобиля в любой момент времени равна окружной силе F_K на ведущих колесах. Полную силу F_T получают по работе двигателя по внешней скоростной характеристике , т.е. при полной подаче топлива.

Н (33)

где эффективный крутящий момент двигателя по ВСХ, который показан в пункте 1.4;

─ пердаточные числа КПП на i-ой передаче, которые приведены в таблице 11;

─ передаточное число главной передачи, которое приведено в таблице 11;

─ КПД трансмиссии;

=0,91;

r_k ─ радиус качения колеса без скольжения;

r_k = 0,303 м.

Н,

Скорость автомобилей определяем по формуле:

км/ч , (34)

где - текущая частота вращения коленчатого вала;

r_k─ радиус качения колеса без скольжения;

км/ч;

Результаты расчетов по формулам (31) и (32) при характерных частотах вращения коленчатого вала на всех передачах в КПП (учитывая делитель), заносим в таблицу 14 и строим тяговую характеристику автомобиля, на которой проводим линии, соответствующие максимальной окружной силе (силе тяги) по сцеплению шин с дорогой F_Кφ для случая движения по сухому и по мокрому асфальту.

Определяем максимальную окружную силу по сцеплению шин с дорогой:

, (35)

где ─ сцепной вес автомобиля;

G_φ = 1000∙9,81 = 9810Н;

φ =0,55 ─ мокрый асфальт;

φ =0,85 ─ сухой чистый асфальт;

Н;

Н.

4.2.5 Динамическая характеристика

Зависимость динамического фактора D от скорости движения называется динамической характеристикой. Динамический фактор – это отношение свободной силы тяги к весу автомобиля:

, (36)

где F_в – сила сопротивления воздуха.

Сила сопротивления воздуха определяется по формуле:



, (37)

где ─ коэффициент сопротивления воздуха;

=0,245 ;

─ площадь лобового сопротивления;

S=1,99 ;

- скорость автомобиля, км/ч (таблица 14);

Н.

Результаты расчетов по формуле (34), а затем и по формуле (35) заносим в таблицу 4.14 и строим график динамической характеристики, по которому определяем:

1) максимальный динамический фактор на 1-ой передаче =0,53 и соответствующую ему скорость =14,21 км/ч;

2) динамический фактор при максимальной скорости D_V=0,021;

3) максимальный преодолеваемый автомобилем подъем ;

Сначала определим максимальный преодолеваемый подъем по двигателю :

т.к. D_max>D_φ, то i_ДВС= D_φ - f_V , (38)

=0,53 - 0,01=0,52= 52%.

- максимальный преодолеваемый подъем по сцеплению шин с дорогой:

i_φ =tgα = , (39)

где a,b,L ─ приведены в пункте 1.3.1.3;

r_k ─ радиус качения колеса без скольжения;

r_k =0,303;

φ ─ коэффициент сцепления шин с дорогой;

φ=0,7;

- коэффициент сопротивления качению колеса;

= 0,01;

h_g ─ высота центра тяжести АТС, м;

h_g= 1.4*0.3=0.42 м;

i_φ =tgα = =43.2%,

т.к. , то , (40)

= 0.52 = 52%.

Определенный i_max не должен быть меньше значений в таблице 4.12.

Таблица 4.12 - Максимальный преодолеваемый подъем i_max (продольный уклон дороги)

Показа-тель	Легковые автомобили	автобусы	Грузовые автомобили	автопоезда	Полноприводные автомобили
imax, %	35	20	25	18	60

4.2.6 Ускорения и максимальная скорость автомобиля

Расчет ускорений автомобиля

Уравнение тягового баланса можно представить в безразмерном виде:

(41)

где φ – коэффициент сопротивления дороги = 0.02;

δ – коэффициент учета вращающихся масс автомобиля;

g – ускорение свободного падения;

g – 9,81, м/с²

Ускорение автомобиля определяем по зависимости:

, (42)

где - коэффициент учёта вращающихся масс автомобиля;

=1+σ1+σ₂ , (43)

σ₁=0,03

σ₂=0,04

δ_I =1+0,03+0,04·4.05²=2.188 ,

δ_II =1+0,03+0,04·2.35²=1.426 ,

δ_III =1+0,03+0,04·1.7²=1.242 ,

δ_IV =1+0,03+0,04·1.2²=1.14,

δ_V = 1+0,03+0,04·0.82²=1,08

f_V = f₀ [ 1 + (0.006 V_а)²], (44)

f₀ = 0.01 – коэффициент сопротивления качению колеса при малой скорости;

V_а – скорость автомобиля, км/ч;

i – величина уклона, а так как разгон осуществляется на горизонтальной дороге без уклона, то i = 0, т.е. в данном случае ψ = f_V.

g = 9,81 м/с² ─ ускорение свободного падения;

a_x = м/с².

Результаты расчетов по формулам (40) и (41), а затем и по формулам (42) заносим в таблицу 14 и строим график ускорения а_х автомобиля на всех передачах в зависимости от скорости от скорости движения V_a автомобиля.

По графику ускорений автомобиля а_х = f (V_a) определим момент переключения передач (скорости, при которых происходит переход на следующую передачу в КПП) из условий получения наиболее интенсивного разгона автомобиля (получения наибольших ускорений автомобиля): переключение происходит при скорости, соответствующей точке пересечения кривых а_х = f (V_a) на двух смежных передачах или, если кривые а_х не пересеклись, по достижению максимальной скорости на более низкой передачи.

Найденные моменты переключения переда (скорости) сводятся в таблицу 4.1.3.

Силу сопротивления дроги автомобиля на высшей передаче определим по зависимости:

, (45)

F_ψ=0,01054·18200·9,81=1,7859 кН

Моменты переключения передач при интенсивном разгоне автомобиля показаны в таблице 4.13

Таблица 4.13 ─ Моменты переключения передач при интенсивном разгоне автомобиля.

Переключение	Скорость, км/ч
с 1-ой на 2-ую передачу	29
со 2-ой на 3-ую передачу	57
с 3-ей на 4-ую передачу	81
с 4-ой на 5-ую передачу	115

Таблица 4.14 – Тяговый баланс автомобиля на передачах

ne, об/мин		nemin	ne2	ne3	ne4	nM	ne6	ne7	nemax
		900	1400	1833	2400	2900	3400	3900	4400
Pe, кВт		17.52	27.75	38.22	49.55	59.64	67.37	73.58	74
Me, Н·м		205.5	211.6	212.9	210.7	205.5	193.6	180.5	160.6
U1 = 4.05; δ1 = 2.1	Va, км/ч	6.9	10.8	14.2	18.6	22.4	26.3	30.2	34.1
	FT, кН	9.09	9.36	9.41	9.31	9.09	8.56	7.98	7.1
	Fв, кН	1.79	4.35	7.45	12.7	18.6	25.6	33.7	43
	D	0.512	0.527	0.53	0.524	0.51	0.481	0.447	0.397
	fv	0.010	0.010	0.010	0.010	0.010	0.010	0.010	0.010
	FΨ, кН	0.177	0.178	0.1787	0.179	0.18	0.181	0.183	0.184
	а, м/с	2.25	2.31	2.33	2.3	2.24	2.11	1.95	1.73
U2=2.35; δ2 =1.4	Va, км/ч	12	18.7	24.5	32	38.7	45.4	52.1	58.8
	FT, кН	5.27	5.43	5.46	5.4	5.2	4.97	4.6	4.1
	Fв, кН	5.3	12.9	22.16	37.9	55.4	76.2	100.3	127.7
	D	0.296	0.305	0.306	0.302	0.294	0.275	0.255	0.224
	fv	0.010	0.010	0.010	0.010	0.010	0.010	0.010	0.011
	FΨ, кН	0.17	0.179	0.18	0.184	0.187	0.19	0.194	0.199
	а, м/с2	1.96	2.02	2.03	2.0	1.94	1.81	1.67	1.46
U3 = 1,7; δ3 =1.2	Va, км/ч	16.6	25.8	33.87	44.3	53.5	62.8	72	81.3
	FT, кН	3.8	3.92	3.95	3.91	3.81	3.59	3.35	2.98
	Fв, кН	10.2	24.7	42.3	72.6	106	145.7	191.7	244.1
	D	0.214	0.219	0.22	0.216	0.209	0.194	0.177	0.154
	fv	0.010	0.010	0.010	0.010	0.011	0.011	0.011	0.012
	FΨ, кН	0.17	0.18	0.184	0.19	0.2	0.2	0.21	0.219
	а, м/с2	1.61	1.64	1.65	1.62	1.56	1.44	1.3	1.1
U4=1.2;δ4= 1,14	Va, км/ч	23.5	36.6	47.9	62.8	75.9	89	102.1	115.1
	FT, кН	2.69	2.77	2.79	2.76	2.69	2.53	2.36	2.1
	Fв, кН	20.4	49.5	84.9	145.7	212.8	292.5	384.9	489.9
	D	0.15	0.153	0.152	0.147	0.139	0.129	0.11	0.09
	fv	0.010	0.010	0.010	0.011	0.012	0.012	0.013	0.014
	FΨ, кН	0.18	0.186	0.19	0.2	0.21	0.22	0.24	0.26
	а, м/с2	1.	1.22	1.21	1.16	1.09	0.97	0.83	0.6
U5=0,82; δ5 =1,08	Va, км/ч	34.4	53.6	70.2	91.9	111.1	130.2	149.4	168
	FT, кН	1.84	1.89	1.9	1.88	1.84	1.73	1.6	1.4
	Fв, кН	43.8	106.1	182	312.1	455.7	626.49	824.1	1049.2
	D	0.101	0.1	0.097	0.088	0.078	0.062	0.044	0.021
	fv	0.010	0.011	0.011	0.013	0.014	0.016	0.018	0.02
	FΨ, кН	0.18	0.19	0.2	0.23	0.25	0.28	0.32	0.35
	а, м/с2	0.82	0.8	0.77	0.68	0.57	0.41	0.23	0.006