2.9 Динамическая характеристика автомобиля
Графическая зависимость динамического фактора D от скорости движения автомобиля Va Называется динамической характеристикой. Динамический фактор - это отношение свободной силы тяги к весу автомобиля Ga:
(34)
где FT - сила тяги, Н(кН);
Fв - сила сопротивления воздуха, Н (кН):
Рисунок 12 – Тяговая характеристика легкового автомобиля
(35)
где КВ - коэффициент сопротивления воздуха;
Va - скорость, км/ч.
Используя график динамической характеристики, определим максимальный преодолеваемый автомобилем подъем imax:
Для одиночных автомобилей определим:
- максимально преодолеваемый подъем по двигателю iДВС (сухой асфальт):
Dmax = 0,324
(36)
так как Dmax < D , то iДВС = Dmax - fV
iДВС=0,324-0,01=0,314
- максимально преодолеваемый подъем по двигателю iДВС (мокрый асфальт):
Dmax = 0,324
так как Dmax > D , то iДВС = D - fV
iДВС=0,302-0,01=0,292
- максимальный преодолеваемый подъем по сцеплению шин с дорогой:
для переднего привода:
(37)
где L – база автомобиля, м;
а и b– расстояния от центра тяжести осей, м;
rк – радиус качения колеса, м;
= 0,85;
hg – высота центра тяжести автомобиля, м;
f0 = 0,01 коэффициент сопротивления качению колеса при малой скорости.
hg ≥1,4 r0 (38)
hg = 1,4 0,30225 = 0,423 м.
Принимаем
2.10 Ускорения и максимальная скорость автомобиля
2.10.1 Расчет ускорений автомобиля
Ускорение тягового баланса можно представить в безразмерном виде:
(39)
где - коэффициент сопротивления дороги;
-
коэффициент учета вращающихся масс;
g = 9,81, м/с2 – ускорение свободного падения.
Тогда ускорение ах автомобиля определим по зависимости:
(40)
где
;
(41)
=
0,03 ,
=
0,05;
(42)
где fv – коэффициент сопротивления качению колеса;
(43)
где f0 = 0,01 – коэффициент сопротивления качению колеса при малой скорости;
Va - км/ч
i
- величина уклона, а так как разгон
осуществляется на горизонтальной дороге
без уклона, то i=0, т.е. в данном случае
Тогда
сила сопротивления дороги
движению автомобиля определим по
формуле:
(44)
Результаты расчетов по формулам (41),(43), а затем и по формулам (44) и (40), заносим в таблицу 8 и строим график ускорения ах автомобиля на всех передачах в зависимости от скорости движения его - Va.
По графику ускорений автомобиля ax=f (Va) определим момент переключения передач, т.е скорости, при которых происходит переход на следующую передачу в КП, из условий получения наиболее интенсивного разгона - получения наибольших ускорений: переключение происходит при скорости, соответствующей точке пересечения кривых ax=f (Va) на двух смежных передачах, если кривые не пересеклись, по достижению максимальной скорости на более низкой передаче. Найденные моменты переключения передач - скорости сводятся в таблицу 7.
Рисунок
20 – Динамическая характеристика
легкового автомобиля
Рисунок 21 – Ускорение легкового автомобиля на передачах
Таблица
7 - Моменты переключения передач
при интенсивном разгоне проектируемого
автомобиля
Переключение |
Скорость, км/ч |
с 1-ой на 2-ую |
38,79 |
со 2-ой на 3-ю |
61,55 |
с 3-ей на 4-ую |
87,91 |
с 4-ой на 5-ую |
113,14 |
Таблица 8 – Тяговый баланс легкового автомобиля
ne, об/мин |
nemin1 |
ne2 |
ne3 |
ne4 |
nM5 |
ne6 |
ne7 |
ne8 |
ne9 |
nemax10 |
|
600 |
1000 |
1400 |
1746 |
2200 |
2600 |
3000 |
3400 |
3800 |
4000 |
||
Pe, кВт |
9,18 |
15,61 |
22,11 |
27,66 |
34,67 |
40,42 |
45,61 |
50,08 |
53,68 |
55,1 |
|
Me, Н м |
146,17 |
149,11 |
150,48 |
151,28 |
150,48 |
148,45 |
145,17 |
140,66 |
134,89 |
131,55 |
|
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
7 |
8 |
9 |
10 |
11 |
|
U1=3,15
|
Va, км/ч |
5.81 |
9,69 |
13,57 |
16,93 |
21,33 |
25,21 |
29,09 |
32,97 |
36,82 |
38,79 |
FT, Н |
5227 |
5332 |
5381 |
5409 |
5381 |
5309 |
5191 |
5030 |
4824 |
4704 |
|
FB, Н |
0,97 |
2.71 |
5.32 |
8,28 |
13,16 |
18,38 |
24,47 |
31,43 |
39,26 |
43,5 |
|
D |
0,313 |
0,319 |
0,322 |
0,323 |
0,321 |
0,317 |
0,309 |
0,299 |
0,286 |
0.279 |
|
fv |
0,01 |
0,01 |
0,01 |
0,01 |
0,01 |
0,01 |
0,01 |
0,01 |
0,01 |
0.01 |
|
|
166 |
167 |
167 |
168 |
169 |
170 |
171 |
173 |
174 |
175 |
|
а, м/с2 |
1,95 |
1,98 |
2 |
2,01 |
2 |
1,97 |
1,92 |
1,86 |
1,77 |
1,72 |
|
U2=1,95
|
Va, км/ч |
7,62 |
17,77 |
27,93 |
38,08 |
48,24 |
55,86 |
59,66 |
63,47 |
69,82 |
|
FT, Н |
838,51 |
1928,3 |
2705,4 |
3170,1 |
3322 |
3230,8 |
3119,3 |
2963,9 |
2606,8 |
|
|
FB, Н |
1,44 |
7,83 |
19,33 |
35,94 |
57,67 |
77,32 |
88,22 |
99,84 |
120,81 |
|
|
D |
0,05 |
0,13 |
0,18 |
0,2 |
0,21 |
0,21 |
0,2 |
0,19 |
0,16 |
|
|
fv |
0,01 |
0,01 |
0,01 |
0,01 |
0,01 |
0,011 |
0,011 |
0,011 |
0,011 |
|
|
|
153,36 |
154,78 |
157,33 |
161,03 |
165,86 |
170,22 |
172,65 |
175,23 |
179,89 |
|
|
а, м/с2 |
0,32 |
0,84 |
1,2 |
1,41 |
1,47 |
1,41 |
1,35 |
1,27 |
1,09 |
|
|
U3=1,4
|
Va, км/ч |
10,61 |
24,75 |
38,90 |
53,04 |
67,19 |
77,80 |
83,10 |
88,41 |
97,25 |
|
FT, Н |
602,01 |
1384,4 |
1942,3 |
2276 |
2385 |
2319,5 |
2239,5 |
2127,9 |
1871,5 |
|
|
FB, Н |
2,79 |
15,19 |
37,5 |
69,73 |
111,88 |
150 |
171,15 |
193,7 |
234,3 |
|
|
D |
0,04 |
0,09 |
0,12 |
0,14 |
0,15 |
0,14 |
0,14 |
0,13 |
0,11 |
|
|
fv |
0,01 |
0,01 |
0,01 |
0,011 |
0,011 |
0,012 |
0,012 |
0,012 |
0,013 |
|
|
|
153,66 |
156,41 |
161,37 |
168,54 |
177,91 |
186,38 |
191,08 |
196,1 |
205,14 |
|
|
а, м/с2 |
0,24 |
0,64 |
0,93 |
1,08 |
1,11 |
1,05 |
1 |
0,92 |
0,76 |
|
|
U4=1,05
|
Va, км/ч |
14,15 |
33,01 |
51,87 |
70,73 |
89,59 |
103,73 |
110,8 |
117,88 |
129,67 |
|
FT, Н |
451,51 |
1038,3 |
1456,7 |
1707,02 |
1788,8 |
1739,6 |
1679,6 |
1595,9 |
1403,6 |
|
|
FB, Н |
4,96 |
27 |
66,67 |
123,96 |
198,89 |
266,66 |
304,26 |
344,35 |
416,66 |
|
|
D |
0,03 |
0,07 |
0,09 |
0,1 |
0,1 |
0,1 |
0,9 |
0,8 |
0,6 |
|
|
fv |
0,01 |
0,01 |
0,011 |
0,011 |
0,012 |
0,013 |
0,014 |
0,015 |
0,016 |
|
|
|
154,14 |
159,04 |
167,86 |
180,59 |
197,25 |
212,32 |
220,68 |
229,59 |
245,66 |
|
|
Продолжение таблицы 8
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
7 |
8 |
9 |
10 |
|
U5=0,81
|
а, м/с2 |
0,16 |
0,48 |
0,69 |
0,79 |
0,78 |
0,71 |
0,65 |
0,58 |
0,42 |
Va, км/ч |
18,34 |
42,79 |
67,23 |
91,68 |
116,13 |
134,47 |
143,64 |
152,8 |
168,08 |
|
FT, Н |
348,31 |
801,02 |
1123,7 |
1316,84 |
1379,9 |
1342 |
1295,7 |
1231,1 |
1082,8 |
|
FB, Н |
8,33 |
45,36 |
112,02 |
208,31 |
334,22 |
448,09 |
511,28 |
578,63 |
700,15 |
|
D |
0,02 |
0,05 |
0,07 |
0,07 |
0,07 |
0,06 |
0,05 |
0,04 |
0,03 |
|
fv |
0,01 |
0,01 |
0,011 |
0,013 |
0,014 |
0,016 |
0,017 |
0,018 |
0,02 |
|
|
154,89 |
163,12 |
177,94 |
199,35 |
227,34 |
252,65 |
266,7 |
281,67 |
308,69 |
|
а, м/с2 |
0,11 |
0,34 |
0,48 |
0,53 |
0,48 |
0,37 |
0,3 |
0,22 |
0,04 |
|
Fψ+FВ, Н |
163,22 |
208,49 |
289,96 |
407,65 |
561,56 |
700,75 |
777,98 |
860,31 |
1008,8 |
|
Таблица
9 – Тяговый баланс второго автомобиля
ne, об/мин |
nemin1 |
ne2 |
ne3 |
ne4 |
ne5 |
nM6 |
ne7 |
ne8 |
nemax9 |
|
600 |
1400 |
2200 |
3000 |
3800 |
4400 |
5200 |
6000 |
6600 |
||
Pe, кВт |
2,74 |
11,38 |
23,87 |
38,23 |
52,45 |
61,83 |
71,02 |
74,6 |
72,39 |
|
Me, Н м |
43,7 |
77,62 |
103,61 |
121,66 |
131,78 |
134,16 |
130,4 |
118,7 |
104,71 |
|
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
7 |
8 |
9 |
10 |
|
U1=2,98 |
Va, км/ч |
4,58 |
10,68 |
16,78 |
22,89 |
28,99 |
33,57 |
39,67 |
45,78 |
50,35 |
FT, Н |
1986,6 |
3528,6 |
4710,1 |
5530,7 |
5990,8 |
6099 |
5928 |
5396,1 |
4760,1 |
|
FB, Н |
0,52 |
2,83 |
6,98 |
12,98 |
20,83 |
27,93 |
39,01 |
51,93 |
62,84 |
|
D |
0,13 |
0,23 |
0,31 |
0,36 |
0,39 |
0,4 |
0.38 |
0,35 |
0,31 |
|
fv |
0,01 |
0,01 |
0,01 |
0,01 |
0,01 |
0,01 |
0,01 |
0,01 |
0,01 |
|
|
153,15 |
153,66 |
154,59 |
155,92 |
157,67 |
159,24 |
161,71 |
164,58 |
167,01 |
|
а, м/с2 |
0,67 |
1,23 |
1,66 |
1,95 |
2,12 |
2,17 |
2,09 |
1,89 |
1,65 |
|
U2=1,95 |
Va, км/ч |
7 |
16,32 |
25,65 |
34,98 |
44,31 |
51,3 |
60,63 |
69,96 |
76,95 |
FT, Н |
1299,9 |
2309 |
3082,1 |
3619,1 |
3920,1 |
3990,9 |
3879,1 |
3531 |
3114,8 |
|
FB, Н |
1,21 |
6,6 |
16,31 |
30,32 |
48,65 |
65,22 |
91,09 |
121,28 |
146,75 |
|
D |
0,08 |
0,15 |
0,2 |
0,23 |
0,25 |
0,26 |
0,25 |
0,22 |
0,19 |
|
fv |
0,01 |
0,01 |
0,01 |
0,01 |
0,01 |
0,01 |
0,011 |
0,011 |
0,012 |
|
|
153,31 |
154,5 |
156,66 |
159,78 |
163,85 |
167,54 |
173,29 |
180 |
185,66 |
|
а, м/с2 |
0,54 |
1,02 |
1,38 |
1,62 |
1,76 |
1,78 |
1,71 |
1,53 |
1,32 |
|
U3=1,4 |
Va, км/ч |
9,74 |
22,74 |
35,73 |
48,72 |
61,71 |
71,46 |
84,45 |
97,44 |
107,18 |
FT, Н |
933,32 |
1657,7 |
2212,8 |
2598,3 |
2814,4 |
2865,3 |
2785 |
2535,1 |
2236,3 |
|
FB, Н |
2,35 |
12,81 |
31,63 |
58,82 |
94,38 |
126,53 |
176,73 |
235,29 |
284,70 |
|
D |
0,06 |
0,11 |
0,14 |
0,17 |
0,18 |
0,18 |
0,17 |
0,15 |
0,13 |
|
fv |
0,01 |
0,01 |
0,01 |
0,01 |
0,011 |
0,011 |
0,012 |
0,013 |
0,014 |
|
|
153,56 |
155,88 |
160,07 |
166,11 |
174,02 |
181,17 |
192,32 |
205,34 |
216,33 |
|
а, м/с2 |
0,41 |
0,79 |
1,07 |
1,26 |
1,35 |
1,36 |
1,28 |
1,11 |
0,92 |
|
U4=1,05
|
Va, км/ч |
12,99 |
30,31 |
47,64 |
64,96 |
82,28 |
95,27 |
112,6 |
129,9 |
142,91 |
FT, Н |
699,9 |
1243,3 |
1659,6 |
1948,7 |
2110,8 |
2148,9 |
2088,75 |
1901,34 |
1677,25 |
|
FB, Н |
4,18 |
22,77 |
56,24 |
104,57 |
167,78 |
224,95 |
314,18 |
418,29 |
506,13 |
|
D |
0,05 |
0,08 |
0,1 |
0,12 |
0,13 |
0,13 |
0,12 |
0,1 |
0,08 |
|
Продолжение таблицы 9
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
7 |
8 |
9 |
10 |
|
|
fv |
0,01 |
0,01 |
0,01 |
0,011 |
0,012 |
0,013 |
0,014 |
0,016 |
0,017 |
|
153,97 |
158,1 |
165,54 |
176,28 |
190,34 |
203,04 |
222,88 |
246,03 |
265,55 |
|
а, м/с2 |
0,31 |
0,6 |
0,81 |
0,94 |
0,99 |
0,97 |
0,87 |
0,7 |
0,51 |
|
U5=0,81 |
Va, км/ч |
16,84 |
39,30 |
61,75 |
84,21 |
106,66 |
123,5 |
145,96 |
168,41 |
185 |
FT, Н |
539,9 |
959,13 |
1280,2 |
1503,3 |
1628,3 |
1657,7 |
1611,3 |
1466,7 |
1293,8 |
|
FB, Н |
7,03 |
38,27 |
94,5 |
175,72 |
281,94 |
378 |
527,95 |
702,89 |
850,49 |
|
D |
0,03 |
0,06 |
0,08 |
0,09 |
0,09 |
0,08 |
0,07 |
0,05 |
0,03 |
|
fv |
0,01 |
0,01 |
0,011 |
0,012 |
0,014 |
0,015 |
0,017 |
0,02 |
0,022 |
|
|
154,6 |
161,54 |
174,04 |
192,1 |
215,71 |
237,07 |
270,4 |
309,3 |
342,11 |
|
а, м/с2 |
0,22 |
0,44 |
0,59 |
0,66 |
0,66 |
0,61 |
0,47 |
0,26 |
0,06 |
|
Fψ+FВ, Н |
161,63 |
199,81 |
268,54 |
367,82 |
497,65 |
615,07 |
798,35 |
1012,1 |
1192,6 |
|