2.2. Мощностной баланс

Развиваемая двигателем мощность расходуется на преодоление внутренних и внешних сопротивлений движению. Запас мощности рассчитывается графоаналитическим методом. Для его определения необходимо вычислить следующие составляющие мощностного баланса: потери мощности в трансмиссии и на привод вспомогательных агрегатов двигателя, на сопротивление качению колес автомобиля, на подъем дороги, на сопротивление воздуха.

Мощностной баланс необходимо рассчитать для прямой или ускоряющей передачи n и для передачи на одну ступень с меньшим передаточным числом в коробке (n-1).

В общем виде мощностной баланс автомобиля можно представить в виде:

(2.5)

где N_f – мощность, затрачиваемая на преодоление сопротивления качению

колес.

(2.6)

где f - коэффициент сопротивления качению, принимается из табл. 2.6 /1/;

G_a – полная масса автомобиля, кг;

- угол продольного уклона дороги, град;

V_a – скорость движения автомобиля, км/ч.

При скорости больше 50 км/ч коэффициент f определяется по формуле:

(2.7)

Для автомобиля с прицепом принимается поправочный коэффициент – 1,08.

N_w – мощность, затрачиваемая на преодоление сопротивления воздуха:

(2.8)

k – коэффициент сопротивления воздушной среды, принимается для тяжелых

грузовиков 0,64 – 0,74 Н с²/м⁴, для средних 0,54 – 0,69 Н с²/м⁴, для автобу-

сов 0,24 – 0,49 Н с²/м⁴, для легковых автомобилей 0,15 – 0,29 Н с²/м⁴.

Для автомобилей с прицепом принимается поправочный коэффициент – 1,32.

F – лобовая площадь автомобиля, м2; определяется по формуле:

(2.9)

где В и H – ширина и высота автомобиля, м.

N_a – мощность, затрачиваемая на преодоление сопротивления подъему:

(2.10)

N_j – мощность, затрачиваемая на преодоление инерции:

(2.11)

- коэффициент инерции, приближенно может быть определен по формуле:

(2.12)

а – условный коэффициент, для легковых автомобилей а = 0,03-0,05; для грузовиков и автобусов а = 0,05-0,07;

i_k – передаточное число коробки передач;

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

j_a – ускорение автомобиля, в зависимости от марки автомобиля находится

в пределах 0,3-1 м/с²;

Принимаем, что движение происходит равномерно, без изменения скорости, поэтому Nj = 0.

- коэффициент полезного действия трансмиссии: с одинарной главной

передачей 0,85-0,9; с двойной или червячной – 0,80-0,85.

Мощностной баланс и его составляющие рассчитываются для значений скорости автомобиля Va, соответствующих частотам вращения коленчатого вала при определении скоростной характеристики двигателя.

(2.13)

где - радиус колеса, м;

i₀ – передаточное число главной передачи;

i_кп – передаточное число колесной передачи, при отсутствии колесной пере-

дачи i_кп = 1;

i_р – передаточное число раздаточной коробки, при ее отсутствии i_р =1.

Результаты расчетов мощностного баланса занести в табл. 2.2 и построить зависимости мощностного баланса в функции скорости движения транспортного средства.

Пример расчета:

;

Таблица 2.2

Мощностной баланс

Параметр	Единицы измерения	Показатели по расчетным точкам
		1	2	3	4	5	6
1 передача
Va	км/ч	2,75	5,26	8,01	10,51	13,27	16,02
Nf	кВт	3,33	6,37	9,7	12,74	16,08	19,41
Nw	кВт	0,001	0,01	0,03	0,07	0,16	0,28
Na	кВт	2,24	4,29	6,54	8,58	10,83	13,07
Ne	кВт	6,57	12,54	19,11	25,08	31,65	38,22
	кВт	24,29	53,43	79,84	86,87	101,35	83,08
2 передача
Va	км/ч	4,99	9,54	14,54	19,54	24,08	29,08
Nf	кВт	6,05	11,56	17,62	23,68	29,18	35,24
Nw	кВт	0,025	0,18	0,63	1,52	2,85	5,02
Na	кВт	2,04	3,89	5,93	7,97	9,82	11,86
Ne	кВт	9,55	18,39	24,18	39,02	49,24	61,32
	кВт	21,31	47,58	74,77	84,41	83,76	59,98
3 передача
Va	км/ч	9,49	18,12	27,61	36,24	45,74	55,23
Nf	кВт	11,5	21,96	33,46	43,92	55,42	66,92
Nw	кВт	0,06	0,40	1,41	3,19	6,43	11,3
Na	кВт	7,74	14,78	22,53	29,57	37,32	45,07
Ne	кВт	22,64	43,23	65,88	86,46	109,11	131,75
	кВт	8,21	22,74			23,89	-10,45

4 передача
Va	км/ч	16,99	32,44	49,43	66,42	81,87	98,86
Nf	кВт	20,59	39,31	59,9	93,71	130,83	178,32
Nw	кВт	1,00	6,97	24,66	59,84	112,06	197,30
Na	кВт	6,93	13,24	20,17	27,1	32,99	40,33
Ne	кВт	33,55	70,02	123,21	180,65	275,88	415,95
	кВт	-2,69	-4,05	-24,26	-57,22	-142,88	-294,65
5 передача
Va	км/ч	21,78	41,59	63,37	83,17	104,96	126,74
Nf	кВт	26,39	50,40	76,79	100,79	127,18	153,58
Nw	кВт	0,69	4,83	17,09	38,65	77,66	136,74
Na	кВт	17,76	33,93	51,71	67,87	85,64	103,42
Ne	кВт	51,96	99,21	151,18	198,42	250,39	302,35
	кВт	-21,11	-33,24	-52,23	-86,47	-117,38	-181,05
Ng	кВт	30,86	65,97	98,95	123,43	133	121,3

Мощностной баланс автомобиля

(для 1 передачи)

Рис. 2.2

Мощностной баланс автомобиля

(для 5 передачи)

Рис. 2.3

Вывод: в результате расчета получено, что максимальная скорость движения составляет 16,02 км/ч для первой передачи и 126,74 км/ч для пятой передачи.