Расчет тягового баланса автомобиля.

Силовой баланс автомобиля выражается зависимостью:

Р_к=Р_ψ+Р_w+Р_j, Н.

Тяговая сила на ведущих колесах для каждой скорости вращения коленчатого вала определяется, как:

Р_к=(M_e*i_k*i₀* ή_T)/ r_k, Н.

Для первой передачи:

Р_к1=(M_e*i_k1*i₀* ή_T)/ r_k, Н.

Для m-ной передачи:

Р_кm=(M_e*i_km*i₀* ή_T)/ r_k, Н,

где M_e – крутящий момент на валу двигателя при соответствующих оборотах (или скорости движения автомобиля), Н*м.

Скорость движения автомобиля определяется по формуле:

V≈0,377*r_k*n_e/(i_k*i₀), км/ч.

Для первой передачи:

V₁≈0,377*r_k*n_e/(i_k1*i₀), км/ч.

Для m-ной передачи:

V_m≈0,377*r_k*n_e/(i_km*i₀), км/ч.

Для расчетов необходимо составить таблицу 1.

Таблица 1.

В таблицу 1 переносят данные из внешней скоростной характеристики двигателя по оборотам и крутящему моменту. Затем подсчитывают скорость движения автомобиля и тоже заносят в таблицу. При этих скоростях движения (оборотах), выбирая соответствующие M_e, определяют силу на ведущих колесах.

Сила сопротивления дороги:

P_ψ=ψ*G,

где ψ=f+i

G – вес автомобиля

G=m*g

Для расчетов принимается i=0, f=0,015*(1+ V²/20000)

Сила сопротивления воздуха движению автомобиля:

Р_w=k*F*V²/13, н.

Значения коэффициента обтекаемости легковых автомобилей можно принять k=0,2-0,35 Н*с²/м⁴, а лобовая площадь можно вычислить по формуле НАМИ, зная габаритные ширину и высоту автомобиля,

F=0,78*B_a*H_a, м²

Коэффициент обтекаемости грузовых автомобилей находится в пределах k=0,6-0,7 Н*с²/м⁴, а лобовая площадь подсчитывается по формуле:

F=1,05*B_a*H_a, м²

Силы сопротивления движению автомобиля зависит от скорости движения машины, поэтому Р_ψ+Р_w можно подсчитать при целых значениях V и данные свести в таблицу 2.

Таблица 2.

Диапазон скоростей брать, в зависимости от заданной V_max до 5-6 точек.

После заполнения таблиц 1 и 2 строят график тягового баланса автомобиля.

Расчет мощностного баланса автомобиля.

Мощностной баланс автомобиля в общем виде можно представить как:

N_k=N_e* ή_T=N_f+N_i+N_w+N_j, (1)

где N_k – мощность, подводимая к ведущим колесам автомобиля, кВт;

N_e – мощность, на коленчатом валу двигателя, кВт;

N_f – мощность, затрачиваемая на преодоление сопротивления качению, кВт;

N_п – мощность, затрачиваемая на преодоление подъема, кВт;

N_w – мощность, затрачиваемая на преодоление сопротивления воздуха, кВт;

N_j – мощность, затрачиваемая на ускорение автомобиля, кВт.

N_f=P_f*V/3600=G_f*cosαV/3600 (2)

N_п=P_п*V/3600=G_а*sinαV/3600 (3)

N_w=P_w*V/3600=k*F*V³/46656 (4)

N_j=P_j*V/3600=G*j*V*δ_вр/3600, (5)

где V – скорость автомобиля, км/ч.

После выполнения расчетов составляющих мощностного баланса результаты заносятся в таблицу 1.

Таблица 1.

При построении мощностного баланса нужно помнить, что значения N_w откладываются от прямой N_f, уклон дороги i=0.

Составляющую мощностного баланса N_j находят для каждой передачи:

N_j= N_e*ή_T-(N_f+N_w), кВт (6)

По данным графы 7 таблицы 1 строится график запасов мощности.

Расчет динамической характеристики автомобиля.

Графическое изображение динамического фактора от скорости движения при различных передачах в коробке и полной нагрузке автомобиля:

D=(P_k-P_w)/G, Н/Н

где P_k – тяговая сила на ведущих колесах, Н;

P_w – сила сопротивления воздуха, Н;

G – сила тяжести автомобиля, Н.

Скорость движения автомобиля на передачах и соответствующие силы тяги P_k и силы сопротивления воздуха можно взять из таблицы 1,2 пункта 3 РГЗ «Построение тягового баланса автомобиля».

Результаты расчета заносятся в таблицу 1.

Таблица 1.

Динамический фактор для 1-ой передачи:

D₁=(P₁-P_w1)/G, Н/Н,

для m-ной передачи:

D_m =(P_m-P_wm)/G, Н/Н,

Необходимо также рассчитать динамический фактор по условию сцепления колеса с дорогой. Максимальная тяговая сила, которая может быть передана через ведущие колеса, определяется по формуле:

P_kmax= φ*m₂*G₂

где φ – коэффициент сцепления;

m₂ – коэффициент перераспределения веса для задней ведущей оси автомобиля (m₂=1,1-1,2)

G₂ – вес, приходящийся на задние ведущие колеса.

Тогда динамический фактор по условию сцепления колеса с дорогой примет вид:

D_φ=(φ*m₂*G₂-P_w)/G, Н/Н,

Подставив в формулу значения φ=0,2-0,4, определим для каждой скорости движения автомобиля тот максимальный динамический фактор, который может быть реализован в различных условиях движения.

По полученным данным в координатах D-V строится график динамической характеристики автомобиля, штриховыми линиями наносится динамический фактор по условиям сцепления колес с опорной поверхностью.