Мощностной баланс автомобиля.

Характеристика мощностного баланса автомобиля представляет собой кривые изменения мощности на колесах автомобиля. от скорости движения Va на различных передачах. На эти кривые наносят кривые мощности сопротивления воздуха и суммарной мощности сопротивления дороги и воздуха Уравнение мощностного баланса находится по формуле:

(11)

где -полная тяговая мощность на колесах, кВт:

(12)

- мощность сопротивления дороги, кВт:

(13)

- мощность сопротивления воздуха, кВт:

(14)

- мощность, затрачиваемая на разгон поступательно и вращательно движущихся масс автотранспортного средства, кВт:

(15)

Характеристика мощностного баланса необходима для оценки правильности выбора мощности двигателя и передаточного числа главной передачи.

Результаты расчета сводим в таблицу 5.

Таблица 5. Мощностная характеристика автомобиля.

Номер передачи	Параметры	Значение параметров ДВС при отношении
0,2	0,4	0,6	0,8		1,2
	Nт, кВт	12,58	26,89	40,34	50,32	58,97	53,78
, м/с	2,56	5,12	7,68	10,24	12,81	15,37
	Nт, кВт	13,67	29,24	43,86	54,71	58,95	54,89
, м/с	4,19	8,38	12,57	16,76	20,95	25,14
	Nт, кВт	13,67	29,23	43,95	54,72	58,95	53,17
, м/с	6,43	12,86	19,29	29,73	32,16	38,59
	Nт, кВт	13,66	29,23	43,86	54,71	59,38	53,77
, м/с	8,29	14,59	24,89	33,19	41,79	49,79

Результаты расчета сводим в таблицу 6.

Таблица 6. Мощность сопротивления дороги и воздуха.

Параметры	Значения параметров ДВС при , (м/с)
, кВт	1,29	8,12	35,06	83,1
, кВт при i=0	2,46	6,41	13,39	24,85

Согласно данным таблицы 5,6 строим графики мощностного баланса автомобиля (рис. 3)

2.4. Динамическая характеристика автомобиля.

Метод тягового баланса недостаточно удобен для сравнительной оценки тяговых свойств автотранспортных средств, обладающих различной массой. При одинаковых значениях свободной силы тяги такие автотранспортные средства будут иметь на одной и той же дороге различные максимальные скорости, ускорения, преодолевать неодинаковые предельные подъёмы и др. Более удобно пользоваться безразмерной величиной Д_а, представляющей собой отношение свободной силы тяги к силе веса автотранспортного средства. Это отношение называют динамическим фактором и записывают

, (16)

где - свободная сила тяги на ведущих колёсах автомобиля, Н.

Графическую зависимость динамического фактора от скорости называют динамической характеристикой. Динамическая характеристика позволяет решать различные задачи, а именно: определять максимальные скорости движения на дорогах с различным суммарным коэффициентом дорожного сопротивления ; определять максимальные подъемы, предъявляемые АТС при движении с различными постоянными скоростями на различных передачах; находить максимальное ускорение при разгоне автомобиля; сравнивать динамические свойства автомобилей различных типов и др. При анализе эксплуатационных свойств автомобиля удобно дополнять динамическую характеристику номограммой нагрузок и графиком контроля буксования. Такая совокупность графиков называется динамическим паспортом автомобиля

Данные результатов расчётов сводим в таблицу 7.

Номер передачи	Параметры	Значение параметров ДВС при отношении
0,2	0,4	0,6	0,8		1,2
	, м/с	2,56	5,12	7,68	10,24	12,81	15,37
Да, Н/Н	0,34	0,36	0,36	0,34	0,22	0,22
	, м/с	4,19	8,38	12,57	16,76	20,95	25,14
Да, Н/Н	0,22	0,24	0,24	0,22	0,19	0,14
	, м/с	6,43	12,86	19,29	25,73	32,16	38,59
Да, Н/Н	0,14	0,15	0,15	0,14	1,12	0,09
	, м/с	8,29	16,59	24,89	33,19	41,79	49,79
Да, Н/Н	0,11	0,12	0,12	0,11	0,09	0,07

Таблица 7. Параметры динамической характеристики груженого автомобиля

По результатам расчета строим графики динамической характеристики полностью груженного автомобиля (рис.4).

Строят номограмму нагрузок. Для этого ось абсцисс динамической харак теристики продолжаем влево и на ней откладываем отрезок произвольной дли­ны. На отрезке в крайней точке слева отмечаем нулевую точку и проводим вер­тикальную линию, параллельную оси — ось шкалы динамического факто­ра автомобиля в снаряженном состоянии. На оси абсцисс между осями и , слева направо наносят шкалу нагрузки – степень использования грузоподъемности (в процентах). Величину масштаба для шкалы определяем по формуле:

где - масштаб шкалы динамического фактора мм/(Н/Н),принимаем ;

- собственная масса автомобиля, кг;

- полная масса груженного автомобиля, кг.

2.5. Время и путь разгона автомобиля

Время равномерного движения автомобиля обычно невелико по сравнению с общим временем его работы. Оценочными параметрами динамичности автомобиля при разгоне являются путь и время разгона.

Ускорение автомобиля определяется по формуле:

, (17)

где Д_о значение динамического фактора, Н/Н;

- коэффициент дорожного сопротивления;

при i = 0 (горизонтальная дорога)

(18)

- коэффициент сопротивления качению, принимаем 0,012,

- ускорение свободного падения, м/с²;

d_вр – коэффициент учета вращающихся масс автомобиля и двигателя. Этот коэффициент показывает, во сколько раз сила, необходимая для разгона с заданным ускорением как поступательно движущихся, так и вращающихся масс автотранспортного средства больше силы, необходимой для разгона только поступательно движущихся масс. Он рассчитывается по формуле:

(19)

Поскольку моменты инерции деталей двигателя, трансмиссии и колес не всегда известны, для одиночных автомобилей можно считать . Тогда коэффициенты учета вращающихся масс автомобиля и двигателя для каждой передачи равны:

Результаты расчётов ускорений сводим в таблицу 8.

Таблица 8. Ускорение автомобиля

Номер передачи	Параметры	Значение параметров ДВС при отношении
0,2	0,4	0,6	0,8		1,2
	,	2,27	2,41	2,41	2,1	1,86	1,47
, м/с	2,56	5,12	7,68	10,24	12,81	15,37
	,	1,78	1,95	1,95	1,79	1,54	1,13
, м/с	4,19	8,38	12,57	16,76	20,95	25,14
	,	1,23	1,31	1,31	1,22	1,04	0,77
, м/с	6,43	12,86	19,29	25,73	32,16	38,59
	,	0,99	1,08	1,07	0,98	0,79	0,61
, м/с	8,29	16,59	24,89	33,19	41,79	49,79

Для определения пути и времени разгона строим кривую ускорения на каждой передаче (рис. 6), разбиваем её на интервалы и считаем, что в каждом интервале скоростей автомобиль разгоняется с постоянным ускорением . Его величину определяем по формуле:

(20)

где - ускорение соответственно в начале и конце интервале скоростей,

Время разгона в том же интервале скоростей определяют по формуле:

(21)

Общее время разгона от минимально устойчивой скорости до конечной определяем по формуле:

(22)

Расчетные данные сводим в таблицу 9.

Таблица 9. Ускорения и время разгона

Номер передачи	Параметры	Номер интервала	t, c
	, м/с	2,34	2,41	2,26	1,98	1,67	6,1
, с	1,09	1,06	1,13	1,29	1,53
	, м/с	1,87	1,95	1,87	1,67	1,34	12,25
, с	2,24	2,14	2,24	2,51	3,12
	,м/с	1,27	1,31	1,27	1,13	0,91	27,78
, с	5,06	4,9	5,07	5,69	7,06
	,м/с	1,04	1,07	1,03	0,89	0,7	44,87
, с	7,98	7,76	8,05	9,66	11,42

Величину уменьшения скорости автомобиля во время переключения передач можно определить по формуле:

(23)

Где - время переключения передач, принимаем .

Подставив исходные данные, получим:

При расчете пути S разгона считают, что в каждом интервале скоростей автомобиль движется равномерно со средней скоростью

(24)

Приращение пути в каждом интервале скоростей:

; (25)

Складывая полученные значения получаем суммарный путь разгона , начиная с той же скорости, с которой рассчитано время разгона.

Расчетные данные сводим в таблицу 10.

Таблица 10. Скорость и путь разгона.

Номер передачи	Параметры	Номер интервала
		3,84	6,4	8,96	11,52	14,09	57,5
	4,19	6,78	10,12	14,86	21,55
		6,29	10,48	14,67	18,86	23,05	188,65
	14,1	22,43	32,86	47,34	71,92
		9,65	16,08	22,51	28,95	35,38	656,25
	48,83	78,79	114,12	164,72	249,78
		12,44	20,74	29,04	37,49	45,79	1377,93
	98,15	160,94	233,77	362,15	522,92

Путь , пройденный автомобилем за время переключения передач, определяем по формуле:

(26)

где - средняя скорость автомобиля за время переключения передач, м/с;

- начальная скорость при переключении передач, м/с.

Строим график зависимостей и (рис.7).

2.6 Топливно-экономическая характеристика автомобиля

Зависимость расхода топлива (в л/100 км) от скорости при установив­шемся движении автомобиля на различных передачах называется топливно-экономической характеристикой автомобиля. Для расчета в этом случае обяза­тельно необходимо иметь нагрузочную характеристику конкретного двигателя, полученную экспериментально. Учитывая, что эти характеристики в большин­стве случаев не являются доступными, необходимо рассчитать топливно-экономическую характеристику заданного автомобиля при его движении по го­ризонтальной дороге на высшей передаче по следующей методике.

1. Используя динамическую характеристику, определяют диапазон скоростей движения автомобиля на высшей передаче (см. рис. 4). Этот диапазон раз­биваем на четыре участка и получают четыре значений скоростей, которые за­носят в табл. 12.

2. Для каждой скорости находят частоту вращения коленчатого вала двигателя по формуле:

(27)

где - передаточное число коробки передач на высшей передаче, по условию; U_ДК – передаточное число дополнительной коробки передач, U_ДК=1; U_ГП - передаточное число главной передачи; - кинематический радиус.

3. Находят отношение , а понему рассчитывают значения коэффициента по формуле:

(28)

4. Для заданных скоростей рассчитываем по соответствующим формулам силы сопротивления дороги и воздуха (суммарную силу сопротивления движе­нию), а по ней - суммарную мощность сопротивления движению по формуле:

(29)

5. Для соответствующей каждой скорости частоты вращения коленчатого вала двигателя находим по внешней скоростной характеристике значения соот­ветствующей мощности двигателя .

6. Для каждого значения скорости рассчитываем степень использования мощ­ности двигателя по формуле:

(30)

7. Значения коэффициентов , учитывающих зависимость удельного эффек­тивного расхода топлива от степени использования мощности двигателя, рассчитывают по формуле:

(31)

где а, в и с - эмпирические коэффициенты. Для бензиновых двигателей a = 2,75; в = 4,61; с = 2,86.

8. Рассчитывают топливно-экономическую характеристику автомобиля по формуле: (32)

где -удельный эффективный расход топлива при максимальной мощности двигателя, г/(кВт-ч); -удельный вес топлива, кг/л. В расчетах при­нимаем для дизельного топлива р_т = 0,84 кг/л.

Расчетные данные сводим в таблицу 11.

Таблица 11. Параметры расчета топливно-экономической характеристики

Параметры	Значение параметров при скорости автомобиля, м/с
12,5		37,5
	0.1	0.2	0.3	0,4
	1,15	1,06	0.98	0,88
	189,07	202,67	329,24	453,15
	3,52	6,35	43,5	96,56
	1,55	2,03	3,82	4,63
	1,87	1,92	1,8	8,6
	9,17	11,52	31,05	54,74

По результатам расчета строим топливно-экономическую характеристику (рис.8) ав­томобиля.

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ.

1. Проектныйрасчет основных параметров и тягово-экономических характе­ристик автомобиля с использованием ЭВМ / сост. Е. В. Волков. - Хабаровск: Хабар, политехи, ин-т, 1986. - 72с.

2. Конспект лекций по дисциплине «Автомобили».

Дата добавления: 2015-10-13