Побудова допоміжних залежностей

Для аналізу тягово-швидкісних властивостей автомобіля побудовані діаграми необхідно доповнити рядом допоміжних залежностей.

1.3.1 На діаграму балансу потужності (криві Na(V) для всіх передач) наноситься залежності потужностей, що тратяться на опір дороги N_y(V), а їх розрахунок ведеться за формулою:

, кВт,

де y – коефіцієнт сумарного опору дороги, який для горизонтальної дільниці буде складати:

y = fv = 0,02(1+65·10 ^-5 V²).

Оскільки залежності N_y(V) для нижчих передач, практично, лінійні, то їх можна будувати по одній точці, розрахованій для довільного значення швидкості. В таблицю 1.3 зводяться лише результати розрахунку y_в і N_yв (10...12 значень швидкостей в діапазоні від 0 до1,1 V_max) для вищої передачі.

1.3.2 На діаграму балансу потужності наносяться також залежності N_e(V) і N_k(V) на вищій передачі. Для довільно вибраної швидкості, наприклад, V_і діаграма балансу потужності, а саме криві N_e(V), N_k(V), N_a(V) і N_y(V) перетинаються вертикальною лінією і за допомогою отриманих відрізків a, b, c і d визначається ступінь використання потужності двигуна (див. рис. 1).

1.3.3 На динамічну характеристику D(V) автомобіля наносяться горизонтальні прямі (значення коефіцієнта y). Їх кількість повинна відповідати кількості передач. Проміжні значення y_і вибирають так, щоб кожна з кривих D(V), за винятком вищої передачі, перетиналась окремою прямою y. Тут же наноситься крива сумарного опору дороги y_в(V), при русі на вищій передачі, яка для горизонтальної дільниці визначається вже відомою залежністю y = 0,02(1+65·10 ^-5 V²), а значення її пораховані і зведені в таблиці 1.4.

Таблиця 1.4

Розрахунок y_в і N_yв

V, м/с	8,33	13,5	18,7	23,89	29,08	34,27	39,45	44,64	49,83	55,02
ψв	0,0209	0,022	0,024	0,027	0,0309	0,0352	0,0402	0,045	0,052	0,059
Nψв, кВт	3.05401	5,29	8,051	11,48	15,808	21,19	27,83	35,94	45,69	57,28

1.3.4 На динамічну характеристику D(V) наносяться також криві зчіпного фактору D_j1(V) і D_j2(V) – найбільшого динамічного фактора, що реалізується з умови зчеплення ведучих коліс з дорогою. Вказані криві розраховуються:

– для вантажних і повноприводних автомобілів при j₁ = 0,2 і j₂ = 0,5;

– для автобусів при j₁ = 0,2 і j₂ = 0,6;

– для легковиків із заднім приводом при j₁ = 0,2 і j₂ = 0,7;

– для передньоприводних легкових автомобілів при j₁ = 0,2 і j₂ = 0,8.

Розрахунок зчіпного фактора ведеться за формулою:

,

де G_зч – зчіпна вага (реакція на ведучих колесах автомобіля, що рухається); Н.

Зчіпна вага визначається:

– для повноприводного автомобіля за формулою

G_зч=Mg, Н;

– для автомобіля із переднім приводом

G_зч = G₁ m₁, Н,

де G₁ – навантаження на передні, ведучі колеса;

m₁ – коефіцієнт динамічної зміни навантаження на передню вісь

,

(тут L – база автомобіля, м; h – висота центра мас автомобіля, м);

– для автомобіля із заднім приводом

G_зч = G₂ m₂, Н,

де G₂ – навантаження на задні, ведучі колеса;

m₂ – коефіцієнт динамічної зміни навантаження на задню вісь

.

Розрахункові значення зчіпного фактора для 10...12 значень швидкостей в діапазоні від 0 до1,1 V_max за якими будуються криві зводяться в таблицю 1.5. Значення швидкості V і відповідні їм значення сили опору повітря P_w можна взяти з таблиці 1.2.

Таблиця 1.5

Результати розрахунку зчіпного фактора

V, м/с		8,3	6,4	13,5	18,7	23,89	29,08	34,27	39,45	44,64	49,83	55,02
Pw, Н		47,61	125,36	240,02	391,60	580,09	805,50	1067,80	1367,05	1703,19	2076,25	240,02
φ1= 0,2	φ·Gзч-Pw	2499.20	2451,59	2373,84	2259,18	2107,60	1919,11	1693,70	1431,40	1132,15	796,01	422,95	2499,20
Dφ	0,14	0,14	0,14	0,13	0,12	0,11	0,10	0,08	0,06	0,05	0,02	0,14
φ2= 0,8	φ·Gзч-Pw	13587,20	13539,59	13461,84	13347,18	13195,60	13007,11	12781,70	12519,40	12220,15	11884,01	11510,95	13587,20
Dφ	0,77	0,77	0,77	0,76	0,75	0,74	0,73	0,71	0,70	0,68	0,66	0,77

Аналіз графіків і діаграм

Використовуючи діаграму балансу потужності N(V), можна проаналізувати затрати потужності двигуна при русі зі швидкістю V=0,8·V_макс= 44 м/с (158,4 км/год.) на вищій передачі (y =y₀) та визначити ступінь її використання. Так, відрізок а – це втрати потужності для подолання опору в трансмісії N_e – N_k; відрізок в – потужності для подолання сил інерції (запас на розгін); с – втрати потужності для подолання опору повітря N_w;відрізок d – втрати потужності для подолання сумарного опору дороги N_y .

Ступінню використання потужності двигуна називається відношення потужності, необхідної для руху автомобіля до потужності, яку може розвивати двигун і визначається за формулою:

a= 12,05 кВт; b= 59,5 кВт; c= 61,03 кВт; d= 35,94 кВт.

На підставі динамічної характеристики потрібно встановити:

а) максимальну швидкість руху автомобіля V_max (проекція точки перетину кривої динамічного фактора D(V) на розгінній передачі з кривою y (V) на вісь абсцис). Таке ж значення швидкості V_max можна отримати і по діаграмі балансу потужності (проекція точки перетину кривої N_y (V) +N_w (V) з кривою N_к (V) на розгінній передачі на вісь абсцис);

V_max = 49 м/с.

б) на якій передачі і з якою максимальною швидкістю може рухатися автомобіль при прийнятих коефіцієнтах сумарного опору дороги і коефіцієнтах зчеплення j₁ = 0,2 та j₂ = 0,8.

При j₁ = 0,2 V_max = 9,8 м/с на першій передачі.

При j₂ = 0,8 V_max = 39,2 м/с на четвертій передачі.

в) критичну швидкість на першій V_кр1 (екстремум кривої D₁(V) і вищій V'_кр передачах (екстремум кривої D_в(V) та їх вплив на експлуатаційні властивості автомобіля;

V_кр1 =15,2 м/с; V_{кр в} =13,5 м/с;

г) максимальний динамічний фактор на першій D_max1 і вищій D_maxв передачах. Чим вищий динамічний фактор, тим більша тягова сила, а значить експлуатаційні властивості автомобіля покращуються.

D_{max 1} = 0,24; D_{max в} = 0,15;

Найбільші кути підйому, що долаються без використання інерції на першій та вищій передачах (при f_v= 0,06):

На першій передачі:

α_max = 10˚ 29΄

На шостій передачі:

α_max = 5˚ 14΄

Використовуючи діаграму прискорення потрібно оцінити:

а) максимальне прискорення на першій (другій) передачі j_max1(2); чим вище прискорення, тим кращі експлуатаційні властивості автомобіля;

j_max = 1,96 м/с².

б) залежно від величини прискорення оцінити яка (перша чи друга) передача для даного автомобіля буде розгінною.

Оскільки максимальне прискорення досягається на першій передачі, то розгінною буде перша передача.

За допомогою графіків t_p(V) і S_p(V) визначити час і шлях розгону автомобіля до швидкості 60 км/год. (16,7 м/с) і порівняти отримані значення з даними автомобіля-прототипа. Для цього необхідно від осі абсцис (швидкість V) провести перпендикуляр до перетину з кривими t_p(V) і S_p(V). Після чого точки перетину спроектувати на відповідні осі ординат t_p і S_p і отримати шукані значення.

t_p(V) = 14,22 с; S_p(V) = 112,43 м.