Практичне заняття 3. Баланс потужності автомобіля

По аналогії з тяговим балансом розраховують баланс потужності автомобіля за формулою:

, кВт (3.1)

де – потужність двигуна;

– потужність, витрачена на привод трансмісії;

– потужність, витрачена на подолання опору дороги;

– потужність, витрачена на подолання опору повітря;

– потужність, витрачена на подолання сил інерції.

Потужність потрачена на опір дороги, подолання опору повітря, тертя в трансмісії і сил інерції визначається відповідно за формулами:

(кВт), (3.2)

(кВт), (3.3)

(кВт), (3.4)

(кВт), (3.5)

Розрахунок сил опору повітря залежно від швидкості руху автомобіля було визначено за формулою (2.15) в попередній темі. Результати розрахунку наведено в таблиці 2.8.

Результати розрахунку потужності за формулою (3.3), яка витрачається на подолання сил опору повітря при русі автомобіля, наведено в таблиці 3.1.

Таблиця 3.1 – Результати розрахунку потужності, яка витрачається на подолання сил опору повітря при русі автомобіля

Частота обертання , к. в.,пе, хв-1	,кВт
Передавальне число КПП
Ік1= 3,64	Ік2= 1,95	Ік3= 1,36	Ік4= 0,94	Ік5= 0,78
	0,006	0,036	0,106	0,320	0,560
	0,086	0,560	1,652	4,997	8,746
	0,353	2,301	6,76	20,468	36,007
	0,918	5,963	17,581	53,240	93,173
	1,512	9,840	29,018	87,871	153,783
	1,889	12,295	32,039	109,745	192,066

Сила опору дороги з урахуванням швидкості руху автомобіля Рψ (впливає на коефіцієнт тертя кочення) визначається за формулою:

, Н. (3.6)

Орієнтовні значення : 0,014…0,018 – асфальт, бетон; 0,02…0,025 – гравій; 0,025…0,035 – грунтове покриття.

Після підстановки розрахункових параметрів (прийнявши мінімальне значення =0,012, таблиця 2.1) формула (3.6) набуває вигляду:

Н. (3.7)

Результати розрахунку сил опору дороги наведено в таблиці 3.2.

Таблиця 3.2 – Результати розрахунку сил опору дороги при русі автомобіля

Частота обертання , к. в.,пе, хв-1	Н
Передавальне число КПП
Ік1= 3,64	Ік2= 1,95	Ік3= 1,36	Ік4= 0,94	Ік5= 0,78
	180,03	181,32	183,26	187,36	190,92
	182,77	190,92	203,00	228,64	250,87
	187,89	208,74	239,61	305,31	362,30
	195,38	234,79	293,18	417,45	525,06
	201,65	256,71	338,27	511,82	662,11
	205,19	269,06	363,59	564,90	739,20

Потужність, витрачену на подолання сил опору дороги, визначаємо за формулою (3.2). Результати розрахунку наведено в таблиці 3.3.

Таблиця 3. 3– Результати розрахунку потужності на подолання сил опору дороги при русі автомобіля

Частота обертання , к. в.,пе, хв-1	, кВт
Передавальне число КПП
Ік1= 3,64	Ік2= 1,95	Ік3= 1,36	Ік4= 0,94	Ік5= 0,78
	0,436	0,818	1,186	1,754	2,154

Продовження таблиці 3.3

	1,104	2,154	3,285	5,350	7,075
	1,817	3,768	6,201	11,43	16,35
	2,599	5,827	10,434	21,495	32,580
	3,168	7,529	14,228	31,144	48,553
	3,472	8,500	16,467	37,018	58,375

Сумарну силу опору трансмісії визначають за наступною формулою:

Н, (3.8)

де μ_T – коефіцієнт, що характеризує втрати в трансмісії і розраховується , виходячи з середніх значень коефіцієнтів тертя в зубчастих і карданних передачах; μ_T = 0,016…0,076; для легкових автомобілів з колісною формулою 4х2 можна приймати μ_T = 0,036;

= 20…40 (Н) – сила опору прокручуванню валів агрегатів трансмісії за відсутності руху автомобіля; приймаємо для розрахунку = 30 Н;

= 0,077…7,75( Н∙с / м) – коефіцієнт швидкісних втрат (в основному –гідравлічних) в трансмісії (менші значення для легкових автомобілів); приймаємо для легкового автомобіля = 0,175 Н∙с / м;

– швидкість руху автомобіля. м/с. (м/с) = (км/год) / 3,6.

Після підстановки відповідних значень, що обумовлено вихідними даними прикладу, формула (3.8) набуває вигляду:

Н. (3.9)

Додаючи до значень сил опору повітря (таблиця 2.8) значення сили опору дороги (таблиця 3.2), отримуємо суму сил опору дороги і повітря. Результати розрахунку наведено в таблиці 3.4.

Таблиця 3.4 – Результати розрахунку суми сил опору дороги і повітря

Частота обертання к. в.,пе, хв.-1	, Н
Передавальне число КПП
Ік1= 3,64	Ік2= 1,95	Ік3= 1,36	Ік4= 0,94	Ік5= 0,78
	182,3	189,3	199,6	221,5	240,5
	196,9	240,6	305,1	442,2	561,0
	224,4	336,2	500,8	852,0	1156,6
	264,4	475,0	787,2	1451,4	2026,6
	297,9	592,2	1028,2	1955,9	2759,2
	316,8	658,3	1071,0	2239,6	3171,3

Далі знаходимо третю складову у формулі (3.9) справа (таблиця 3.5).

Таблиця 3.5 – Результати розрахунку складової у формулі (3.9)

Частота обертання к. в.,пе, хв.-1	0,175∙V
Передавальне число КПП
Ік1= 3,64	Ік2= 1,95	Ік3= 1,36	Ік4= 0,94	Ік5= 0,78
	0,424	0,789	1,132	1,638	1,974
	1,057	1,974	2,832	4,095	4,935
	1,692	3,159	4,529	6,552	7,898
	2,328	4,344	6,228	9.010	10,859
	2,749	5,133	7,361	10,649	13,183
	2,961	5,528	7,926	11,468	13,820

Результати розрахунку сил опору трансмісії за формулою (3.9) наведено в таблиці 3.6.

Таблиця 3.6 – Результати розрахунку сил опору трансмісії автомобіля

Частота обертання , к. в.,пе, хв-1	Н.
Передавальне число КПП
Ік1= 3,64	Ік2= 1,95	Ік3= 1,36	Ік4= 0,94	Ік5= 0,78
	37,5	38,1	38,9	40,2	41,2
	38,7	41,2	44,4	50,6	55,7
	40,3	45,8	53,1	67,8	80,1
	42,4	52,0	65,1	91,8	114,4
	44,0	57,0	74,9	111,6	143,1
	44,9	59,8	77,0	122,6	158,5

Потужність, потрачену на опір трансмісії , визначаємо за формулою (3.4). У нашому випадку отримуємо шляхом перемножування значень таблиць 2.7 і 3.6.

Результати розрахунку потужності, витраченої на подолання сил опору в трансмісії автомобіля, наведено в таблиці 3.7.

Таблиця 3.7 – Результати розрахунку потужності на долання сил опору трансмісії під час руху автомобіля

Частота обертання , к. в.,пе, хв-1	,кВт
Передавальне число КПП
Ік1= 3,64	Ік2= 1,95	Ік3= 1,36	Ік4= 0,94	Ік5= 0,78
	0,090	0,172	0,252	0,376	0,465
	0,234	0,465	0,718	1,184	1,571
	0,390	0,827	1,374	2,538	3,615
	0,564	1,291	2,317	4,727	7,099
	0,691	1,672	3,150	6,791	10,494
	0,760	1,889	3,487	8,009	12,517

Сила інерції рухомих мас трансмісії визначається за формулою:

Р_j = ±M_a∙δ∙ , (3.10)

У зв’язку із складністю визначення сили інерції, можливістю мати в експлуатації автомобіля як додатні, так і від’ємні її значення, у розрахунку балансу потужностей автомобіля її, як правило, не враховують або враховують з додатним знаком (гірший випадок). При рівномірному русі автомобіля ( ).

На рисунку 3.1 наведено графік балансу потужності автомобіля.

Рисунок 3.1 – Діаграма балансу потужності автомобіля

Із рисунку 3.1 видно, що потужності двигуна автомобіля на четвертій і п’ятій передачах КПП (дві праві криві IV I V) достатньо для подолання сумарних сил опору на швидкості до 165 км/год (криві потужності на 4-й і 5-й передачах перетинаються з сумарною кривою 1 сил опору коченню –крива 3, трансмісії – крива 4 і опору повітря – крива 2 при швидкості 165 км/год, що і є максимальною швидкістю руху автомобіля.