Построение мощностной характеристики.

Мощностная характеристика - это зависимость тяговой мощности на ве­дущих колесах от скорости автомобиля в заданных дорожных условиях.

Мощностная характеристика строится в следующей последовательности.

1) Определяем коэффициент сопротивления качению колеса:

(1.33)

где: f₀ =0,018 – коэффициент сопротивления качению колеса;

Для грузового автомобиля принимаем.

К_f =6∙10 ^-6 – коэффициент учитывающий изменение коэффициента сопро­тивления качения колеса от скорости движения автомобиля;

2) Определяем силу сопротивления качения колеса:

, (1.34)

3)Определяем тяговую мощность:

, (1.35)

4)Определяем мощность, затрачиваемую на лобовое сопротивление:

, (1.36)

5) Определяем мощность, затрачиваемую на сопротивление колеса:

, (1.37)

6) Определяем суммарную мощность сопротивления движения автомо­биля:

, (1.38)

Выполняем расчет по формулам 1.33 – 1.38:

кН;

кВт;

кВт;

кВт;

кВт;

Выполняем расчет по вышеуказанным формулам, заносим результаты в таблицу 1.3 и строим мощностную характеристику рис.1.8.

По графику мощностной характеристики автомобиля (рис.1.6.) опреде­лим:

1. Максимальную скорость

Максимальная скорость может ограничиваться либо частотой вращения коленчатого вала, либо дорожными условиями. В нашем случае максимальная скорость ограничивается частотой вращения коленчатого вала, т.к. кривые N_Т=f(V) на 5 пере­даче и (N_Д+N_B)=f(V) не пересекаются. Значит, максимальная скорость Vmax= 21,4 м/с=77 км/ч.

2. Наибольший дополнительный уклон

Для расчёта наибольшего дополнительного уклона воспользуемся урав­нением мощностного баланса автомобиля:

, (1.39)

На графике мощностной характеристики автомобиля находим такую ско­рость, при которой расстояние между кривыми N_Т=f(V) на 5 передаче и (N_Д+N_B)=f(V) максимально - это избыточная мощность, которую можно потра­тить на преодоление дополнительного уклона (при расчёте необходимо учесть

Рис.1.6. Мощностная характеристика автомобиля Урал-375:

1_Н – зависимость Ne = f(V) на 1-ой пониженной передаче;

I_Н – зависимость N_Т = f(V) на 1-ой пониженной передаче;

1 – 5 – зависимость Ne = f(V) на 1 – 5 передачах в коробке передач;

I – V – зависимости N_Т = f(V) на 1 – 5 передачах в коробке передач;

6 – 8 – зависимости N_Д + N_В = f(V); N_В = f(V); N_Д = f(V) соответственно.

и отношение , которое учитывает затраты мощности на деформацию в ши­нах).

, (1.40)

где: N_T – тяговая мощность;

N_Д +N_B – сумма мощностей сопротивления.

Тяговую мощность определяем по графику: при скорости V= 13,4 м/с N_T= 78 кВт. Сумму мощностей сопротивления также определяем по графику: при скорости V= 13,4 м/с N_К +N_B= 44,3 кВт;

кВт.

Теперь определим наибольший угол подъема, для этого приравняем рас­считанную избыточную мощность к мощности сопротивления подъему:

, (1.41)

где: N_П – мощность сопротивления подъему, кВт.

Используя формулы 1.40 и 1.41 получим:

, (1.42)

^о.

Определяем наибольший дополнительный уклон по формуле:

. (1.43)

3. Наибольшее ускорение

Для определения наибольшего ускорения при движении автомобиля на высшей передаче приравняем рассчитанную избыточную мощность к мощно­сти сопротивления ускорению:

, (1.44)

где: N_И - мощность сопротивления ускорению, кВт.

Используя формулы 1.40 и 1.44 получим:

, (1.45)

м/с².

1.5.4. Построение зависимости J=f(V)

Определяем ускорение по формуле:

(1.46)

где: – коэффициент учета вращающихся масс автомобиля:

(1.47)

где: δ_ВР1 – коэффициент учета вращающихся масс трансмиссии автомо­биля приведенные к маховику двигателя;

δ_ВР2 – коэффициент учета вращающихся масс приведенных к колесам;

с учетом, что имеем:

;

м/с².

Аналогичным образом проводим последующие вычисления, результаты заносим в таблицу 1.3.и строим зависимость J=f(V) рис.1.9.

Рис.1.9. Зависимость ускорения автомобиля УРАЛ-375 от скорости:

I_Н – зависимость i = f(V) на 1-ой пониженной передаче;

I – V – зависимости i= f(V) на 1 – 5 передачах в коробке передач.

Таблица 3.1

Результаты расчета тягово-скоростных свойств автомобиля Урал-375

	ni, мин^-1	Ne, кВт	Mк, Н*м	UT	ηТ	V, м/с	PТ, H	PВ, H	PСВ, H	D	fф	PК, H	NК, кВт	NВ, кВт	NД, кВт	NД+NВ, кВт	i, м/с^2
1-я передача пониженная		46,25	441,73	118,06	0,851	0,55	72319,45	1,38	72318,07	0,558	0,0180	2331,09	39,36	0,001	1,27	1,27	2,07
	57,9	453,29	0,67	74212,04	2,06	74209,98	0,573	0,0180	2331,20	49,27	0,001	1,55	1,55	2,12
	69,53	461,15	0,79	75498,87	2,87	75496,00	0,583	0,0180	2331,33	59,17	0,002	1,83	1,83	2,16
	80,87	465,31	0,90	76179,94	3,81	76176,13	0,588	0,0180	2331,49	68,82	0,003	2,11	2,11	2,18
	91,68	465,77	1,02	76255,25	4,88	76250,37	0,589	0,0180	2331,67	78,02	0,005	2,39	2,39	2,19
	101,69	462,52	1,14	75723,17	6,09	75717,07	0,585	0,0180	2331,87	86,54	0,007	2,67	2,68	2,17
	110,66	455,58	1,26	74586,96	7,44	74579,52	0,576	0,0180	2332,10	94,17	0,009	2,95	2,96	2,14
	118,32	444,93	1,38	72843,35	8,92	72834,44	0,562	0,0180	2332,35	100,69	0,012	3,23	3,24	2,08
	124,42	430,58	1,50	70493,99	10,53	70483,46	0,544	0,0180	2332,62	105,88	0,016	3,51	3,53	2,01
		410,7	1,64	67239,26	12,44	67226,82	0,519	0,0180	2332,93	109,78	0,020	3,82	3,84	1,92
1-я передача		46,25	441,73	71,39	0,851	0,90	43728,04	3,78	43724,26	0,338	0,0180	2331,49	39,36	0,003	2,10	2,11	1,22
	57,9	453,29	1,10	44872,40	5,63	44866,77	0,346	0,0180	2331,80	49,27	0,006	2,56	2,57	1,26
	69,53	461,15	1,30	45650,48	7,84	45642,64	0,352	0,0180	2332,17	59,17	0,010	3,03	3,04	1,28
	80,87	465,31	1,50	46062,29	10,42	46051,87	0,356	0,0180	2332,60	68,82	0,016	3,49	3,51	1,29
	91,68	465,77	1,70	46107,83	13,36	46094,47	0,356	0,0180	2333,09	78,02	0,023	3,95	3,98	1,29
	101,69	462,52	1,89	45786,10	16,67	45769,43	0,353	0,0180	2333,64	86,54	0,032	4,42	4,45	1,28
	110,66	455,58	2,09	45099,09	20,35	45078,74	0,348	0,0180	2334,26	94,17	0,043	4,88	4,93	1,26
	118,32	444,93	2,29	44044,82	24,39	44020,43	0,340	0,0180	2334,93	100,69	0,056	5,35	5,40	1,23
	124,42	430,58	2,49	42624,27	28,80	42595,48	0,329	0,0180	2335,67	105,88	0,072	5,81	5,88	1,19
		410,7	2,70	40656,30	34,02	40622,28	0,314	0,0180	2336,54	109,78	0,092	6,32	6,41	1,13
2-я передача		46,25	441,73	39,34	0,851	1,64	24096,49	12,45	24084,04	0,186	0,0180	2332,94	39,36	0,020	3,82	3,84	1,10
	57,9	453,29	2,00	24727,09	18,53	24708,56	0,191	0,0180	2333,95	49,27	0,037	4,66	4,70	1,13
	69,53	461,15	2,36	25155,86	25,81	25130,04	0,194	0,0180	2335,17	59,17	0,061	5,50	5,56	1,15
	80,87	465,31	2,72	25382,79	34,30	25348,48	0,196	0,0180	2336,59	68,82	0,093	6,35	6,44	1,16
	91,68	465,77	3,08	25407,88	44,00	25363,88	0,196	0,0181	2338,21	78,02	0,135	7,19	7,33	1,16

Продолжение таблицы 3.1.

	ni, мин^-1	Ne, кВт	Mк, Н*м	UT	ηТ	V, м/с	PТ, H	PВ, H	PСВ, H	D	fф	PК, H	NК, кВт	NВ, кВт	NД, кВт	NД+NВ, кВт	i, м/с^2
2-я передача		101,69	462,52	39,34	0,851	3,44	25230,59	54,90	25175,69	0,194	0,0181	2340,03	86,54	0,189	8,04	8,23	1,15
	110,66	455,58	3,80	24852,01	67,00	24785,01	0,191	0,0181	2342,05	94,17	0,254	8,89	9,14	1,13
	118,32	444,93	4,16	24271,05	80,31	24190,74	0,187	0,0181	2344,28	100,69	0,334	9,74	10,08	1,10
	124,42	430,58	4,52	23488,25	94,83	23393,42	0,181	0,0181	2346,70	105,88	0,428	10,60	11,03	1,06
		410,7	4,91	22403,79	112,04	22291,76	0,172	0,0181	2349,58	109,78	0,550	11,53	12,08	1,01
3-я передача		46,25	441,73	20,71	0,851	3,11	12686,09	44,91	12641,18	0,098	0,0181	2338,36	39,36	0,140	7,27	7,41	0,67
	57,9	453,29	3,79	13018,09	66,85	12951,24	0,100	0,0181	2342,03	49,27	0,253	8,88	9,13	0,69
	69,53	461,15	4,48	13243,82	93,13	13150,69	0,102	0,0181	2346,42	59,17	0,417	10,50	10,92	0,70
	80,87	465,31	5,16	13363,29	123,76	13239,53	0,102	0,0182	2351,54	68,82	0,639	12,13	12,77	0,71
	91,68	465,77	5,84	13376,50	158,74	13217,76	0,102	0,0182	2357,38	78,02	0,928	13,77	14,70	0,70
	101,69	462,52	6,53	13283,16	198,07	13085,09	0,101	0,0183	2363,95	86,54	1,293	15,43	16,72	0,70
	110,66	455,58	7,21	13083,85	241,74	12842,11	0,099	0,0183	2371,25	94,17	1,743	17,10	18,84	0,68
	118,32	444,93	7,89	12777,99	289,77	12488,23	0,096	0,0184	2379,27	100,69	2,287	18,78	21,07	0,66
	124,42	430,58	8,58	12365,88	342,14	12023,74	0,093	0,0184	2388,02	105,88	2,935	20,48	23,42	0,62
		410,7	9,32	11794,94	404,22	11390,71	0,088	0,0185	2398,40	109,78	3,769	22,36	26,13	0,58
4-я передача		46,25	441,73	11,57	0,886	5,56	7378,69	143,91	7234,78	0,056	0,0182	2354,90	40,98	0,801	13,10	13,90	0,34
	57,9	453,29	6,79	7571,78	214,19	7357,59	0,057	0,0183	2366,64	51,30	1,454	16,06	17,52	0,35
	69,53	461,15	8,01	7703,08	298,41	7404,67	0,057	0,0184	2380,72	61,60	2,391	19,07	21,46	0,35
	80,87	465,31	9,23	7772,57	396,55	7376,01	0,057	0,0185	2397,11	71,65	3,662	22,14	25,80	0,35
	91,68	465,77	10,46	7780,25	508,63	7271,62	0,056	0,0187	2415,84	81,23	5,320	25,27	30,59	0,34
	101,69	462,52	11,68	7725,96	634,64	7091,33	0,055	0,0188	2436,89	90,10	7,414	28,47	35,88	0,33
	110,66	455,58	12,91	7610,04	774,57	6835,47	0,053	0,0190	2460,28	98,04	9,997	31,75	41,75	0,31
	118,32	444,93	14,13	7432,14	928,44	6503,70	0,050	0,0192	2485,99	104,83	13,119	35,13	48,25	0,28
	124,42	430,58	15,35	7192,44	1096,24	6096,20	0,047	0,0194	2514,02	110,24	16,832	38,60	55,43	0,25
		410,7	16,69	6860,36	1295,17	5565,18	0,043	0,0197	2547,26	114,29	21,616	42,51	64,13	0,21

Окончание таблицы 3.1.

	ni, мин^-1	Ne, кВт	Mк, Н*м	UT	ηТ	V, м/с	PТ, H	PВ, H	PСВ, H	D	fф	PК, H	NК, кВт	NВ, кВт	NД, кВт	NД+NВ, кВт	i, м/с^2
5-я передача		46,25	441,73	9,02	0,851	7,13	5528,02	236,54	5291,48	0,041	0,0183	2370,38	39,36	1,687	16,91	18,59	2,07
	57,9	453,29	8,70	5672,69	352,06	5320,63	0,041	0,0185	2389,68	49,27	3,063	20,79	23,86	2,12
	69,53	461,15	10,27	5771,05	490,48	5280,57	0,041	0,0186	2412,81	59,17	5,037	24,78	29,82	2,16
	80,87	465,31	11,84	5823,11	651,80	5171,31	0,040	0,0188	2439,76	68,82	7,717	28,89	36,60	2,18
	91,68	465,77	13,41	5828,87	836,01	4992,85	0,039	0,0191	2470,54	78,02	11,210	33,13	44,34	2,19
	101,69	462,52	14,98	5788,19	1043,12	4745,07	0,037	0,0193	2505,15	86,54	15,623	37,52	53,14	2,17
	110,66	455,58	16,55	5701,34	1273,13	4428,21	0,034	0,0196	2543,58	94,17	21,066	42,09	63,15	2,14
	118,32	444,93	18,12	5568,06	1526,03	4042,03	0,031	0,0200	2585,84	100,69	27,645	46,84	74,49	2,08
	124,42	430,58	19,68	5388,48	1801,83	3586,65	0,028	0,0203	2631,92	105,88	35,469	51,81	87,28	2,01
		410,7	21,40	5139,69	2128,82	3010,87	0,023	0,0207	2686,55	109,78	45,549	57,48	103,03	1,92

1.5.5. Построение разгонной характеристики автомобиля

Разгонная характеристика автомобиля показывает зависимость пути и времени разгона при троганье с места до максимально возможной скорости в заданных дорожных условиях.

Построение разгонной характеристики включает следующие этапы:

1-й этап: трогание автомобиля с места.

Определим начальную скорость:

,

Определим конечную скорость:

, (1.48)

Определим начальное ускорение:

j_нт =0

Определим конечное ускорение:

, (1.49)

Определим время трогания автомобиля:

с, (1.50)

Определим путь который проходит автомобиль:

м, (1.51)

2-й этап: движение автомобиля на 1-ой передаче.

Определим начальную скорость по формуле (1.48)

Определим конечную скорость:

м/с. (1.52)

Разбиваем на 10 интервалов участок от V_н1 до V_к1

Определим начальное ускорение:

j_н1 =1,221 м/с².

По графику определяем ускорение соответствующее м/с

J_к1 =1,131 м/с².

Разбиваем на 10 интервалов участок от j_н1 до j_к1

Определим среднюю скорость и среднее ускорение:

, (1.53)

. (1.54)

Для каждого элементарного участка определяем время и путь разгона:

, (1.55)

. (1.56)

Выполним аналогичные расчеты для каждого элементарного участка и результаты занесем в таблицу 1.4.

3-й этап: переключение с 1-ой на 2-ю передачу:

Определим потери скорости при переключении передач:

Для коробки передач грузового автомобиля с синхронизаторами принимаем время переключения передачи t_п =1с

. (1.57)

Определим конечную скорость:

м/с.

Аналогично по вышеприведенным формулам выполняем расчеты на других передачах и результаты заносим в таблицу 1.4. По результатам вычислений строим зависимости пути рис.1.10 и времени рис.1.11. разгона автомобиля УРАЛ-375 от скорости.

Таблица 1.4

Результаты расчётов для построения разгонной характеристики автомобиля УРАЛ-375

троганье с места
VН	VK	iH	iK	tТР	SТР
	0,9		1,221	1,47	0,66
разгон на 1-ой передаче
V(1)	i(1)	Δτ	ΔS	tP(1)	SP(1)
0,9	1,221	-	-	1,47	0,66
1,1	1,255	0,16	0,16	1,63	0,82
1,3	1,278	0,16	0,19	1,79	1,01
1,5	1,290	0,16	0,22	1,94	1,23
1,7	1,291	0,15	0,25	2,10	1,48
1,89	1,282	0,15	0,26	2,25	1,74
2,09	1,261	0,16	0,31	2,40	2,05
2,29	1,230	0,16	0,35	2,56	2,41
2,49	1,187	0,17	0,40	2,73	2,80
2,7	1,131	0,18	0,47	2,91	3,27
переключение с 1-ой на 2-ую передачу
VН	VK	ΔS	Σt	ΣS
2,7	2,52	2,61	3,91	5,89
разгон на 2-ой передаче
V(2)	i(2)	Δτ	ΔS	tP(2)	SP(2)
2,52	1,154	-	-	3,91	5,89
2,78	1,159	0,22	0,60	4,14	6,48
3,04	1,160	0,22	0,65	4,36	7,13
3,30	1,154	0,22	0,71	4,58	7,84
3,56	1,144	0,23	0,78	4,81	8,62

Продолжение таблицы 1.4

V(2)	i(2)	Δτ	ΔS	tP(2)	SP(2)
3,82	1,128	0,23	0,84	5,04	9,47
4,08	1,107	0,23	0,92	5,27	10,38
4,34	1,080	0,24	1,00	5,51	11,38
4,60	1,048	0,24	1,09	5,75	12,48
4,91	1,003	0,30	1,44	6,06	13,91
переключение со 2-ой на 3-ю передачу
VН(п)	VK(п)	ΔS	Σt	ΣS
4,91	4,72	4,82	7,06	18,74
разгон на 3-ей передаче
V(3)	i(3)	Δτ	ΔS	tP(3)	SP(3)
4,72	0,700	-	-	7,06	18,74
5,22	0,702	0,71	3,54	7,77	22,28
5,72	0,701	0,71	3,90	8,48	26,18
6,22	0,696	0,72	4,27	9,20	30,45
6,72	0,687	0,72	4,68	9,92	35,12
7,22	0,674	0,73	5,12	10,65	40,24
7,72	0,658	0,75	5,60	11,40	45,84
8,22	0,637	0,77	6,15	12,18	52,00
8,72	0,613	0,80	6,77	12,97	58,77
9,32	0,579	1,01	9,08	13,98	67,84
переключение с 3-ей на 4-ую передачу
VН(п)	VK(п)	ΔS	Σt	ΣS
9,32	9,1	9,22	14,98	77,07
разгон на 4-ой передаче
V(4)	i(4)	Δτ	ΔS	tP(4)	SP(4)
9,10	0,347	-	-	14,98	77,07

Окончание таблицы 1.4

V(4)	i(4)	Δτ	ΔS	tP(4)	SP(4)
9,94	0,342	2,44	23,21	17,42	100,28
10,78	0,334	2,48	25,74	19,90	126,02
11,62	0,324	2,55	28,60	22,46	154,62
12,46	0,311	2,65	31,88	25,10	186,50
13,30	0,295	2,77	35,72	27,88	222,22
14,14	0,277	2,94	40,30	30,81	262,52
14,98	0,256	3,15	45,90	33,96	308,41
15,82	0,233	3,44	52,94	37,40	361,36
16,69	0,206	3,97	64,54	41,37	425,90
переключение с 4-ой на 5-ую передачу
VН(п)	VK(п)	ΔS	Σt	ΣS
16,69	16,39	16,56	42,37	443,11
разгон на 5-ой передаче
V(5)	i(5)	Δτ	ΔS	tP(5)	SP(5)
16,39	0,132	-	-	42,37	443,11
16,59	0,128	1,54	72,97	43,91	516,09
16,79	0,124	1,58	73,44	45,49	589,52
16,99	0,121	1,63	73,94	47,13	663,46
17,19	0,117	1,69	74,49	48,81	737,95
17,39	0,113	1,75	75,09	50,56	813,04
17,59	0,109	1,81	75,75	52,37	888,78
17,79	0,104	1,88	76,47	54,25	965,26
17,99	0,100	1,96	77,28	56,20	1042,54
18,19	0,096	2,04	78,19	58,25	1120,73

Рис 1.10. График зависимости

Рис 1.11. График зависимости

1.6. Определение максимально преодолеваемого подъема по силе тяги и по величине сцепления колеса с дорогой

Наибольший угол подъема , который может преодолеть автомобиль по тяговым возможностям при равномерной скорости движения и заданном коэффициенте сопротивления качению , определяется выражением

, (1.58)

;

Следовательно, 34,33°.

Предельный угол подъема , преодолеваемый по сцеплению ведущих колес, определяется по формуле:

, (1.59)

где а – расстояние от оси передних колес до центра масс, м;

– высота положения центра масс, м;

,

Следовательно, 19,7°.

Дата добавления: 2015-07-20