Бортницкий П.И., Задорожный В.И. Тягово-скоростные качества автомобилей - файл n1.doc

Бортницкий П.И., Задорожный В.И. Тягово-скоростные качества автомобилей
скачать (29347.5 kb.)
Доступные файлы (1):
n1.doc29348kb.02.11.2012 08:27скачать

n1.doc



Тягово-скоростные качества автомобилей

справочник

СОДЕРЖАНИЕ

Предисловие

Глава, 1. Внешние скоростные характеристики отечественных

автомобильных двигателей

1.1. Значение внешней скоростной характеристики

1.2. Способ получения внешней скоростной характеристики

1.3. Эмпирическое выражение для внешней скоростной характеристики

1.4. Внешние скоростные характеристики двигателей и безразмерные характеристики гидротрансформаторов

Г л а в а 2. Показатели тягово-скоростных качеств автомобиля

2.1. Общие положения

2.2. Тяговый баланс и тяговая диаграмма движения автомобиля

2.3. Мощностный баланс и мощностная диаграмма движения автомобиля

2.4. Динамический фактор и динамическая характеристика автомобиля

2.5. Динамическая характеристика автомобиля с переменной нагрузкой

2.6. Динамический паспорт автомобиля

2.7. Динамическая характеристика автомобиля с гидромеханической трансмиссией

2.8. Показатели разгона автомобиля Глава

3. Краткие технические характеристики автомобилей

3.1. Характеристики легковых автомобилей

3.2. Характеристики автобусов

3.3. Характеристики грузовых автомобилей
Глава 4. Характеристики тягово-скоростных качеств автомо-

билей

4.1. Динамические паспорта легковых автомобилей

4.2. Динамические паспорта автобусов

4.3. Динамические паспорта грузовых автомобилей

4.4. Графики ускорений автомобилей

4.6. Графики пути и времени разгона автомобилей
Глава1

ВНЕШНИЕ СКОРОСТНЫЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ

ОТЕЧЕСТВЕННЫХ АВТОМОБИЛЬНЫХ ДВИГАТЕЛЕЙ
1.1. Значение внешней скоростной характеристики

Доминирующим источником энергии для движения автомобиля в на-

стоящее время является двигатель внутреннего сгорания поршневого ти-

па. Двигатели других типов на автомобилях применяются весьма редко

и поэтому здесь не рассматриваются.

Скоростная характеристика поршневого двигателя внутреннего

сгорания отображает взаимосвязь таких его важнейших выходных параметров, как частота вращения ne коленчатого вала двигателя, мощность Ne, крутящий момент Ме и удельный расход топлива gе-



Скоростная характеристика двигателя, работающего при полностью

открытой дроссельной заслонке или полной подаче топлива в его цилиндры, называется внешней скоростной характеристикой. От нее в значительной степени зависят конструкция трансмиссии автомобиля и его тягово-скоростные качества. Важнейшие параметры внешней скоростной характеристики двигателя следующие:

Ne max - максимальная эффективная мощность;

Me max - максимальный эффективный крутящий момент;

neN- частота вращения коленчатого вала при максималь-

ной мощности;

neM частота вращения коленчатого вала при максималь-

ном эффективном крутящем моменте;

MeN—эффективный крутящий момент при максимальной

мощности,

k =- коэффициент приспособляемости двигателя;

neM ? ne ? neN - рабочий диапазон частот вращения коленчатого

вала двигателя.

От Ne max зависит максимальная скорость Од ^ах движения автомобиля, а от Me max — максимальная сила тяги Pk max i автомобиля нa i-й передаче.

Чем выше коэффициент приспособляемости и чем больше рабочий

диапазон частот вращения коленчатого вала двигателя, тем динамичнее

автомобиль на каждой передаче.
1.2. Способ получения внешней скоростной характеристики.
Внешние скоростные характеристики двигателей (см. 1.4) получены

при стендовых испытаниях. Испытанию подвергают приработанный двигатель, в комплекте оборудования которого вентилятор систем охлаждения и глушитель шума выпуска отсутствуют. Следовательно, в полученных таким методом характеристиках двигателей не учтены потери мощности в глушителе и на привод вентилятора, которые будут иметь место в работе двигателя, установленного на автомобиле.

Проводят испытания при наивыгоднейших регулировках дозирующих устройств карбюратора и опережения зажигания (для карбюраторных двигателей) или наивыгоднейшем дозировании впрыска топлива (для дизелей). Регистрируют измеряемые параметры только при установившихся режимах работы двигателя, т. е. когда частота вращения пе коленчатого вала двигателя становится постоянной, соответствующей данной нагрузке.
1.3. Эмпирическое выражение для внешней скоростной характеристики
Чтобы иметь возможность исследовать и количественно анализировать тягово-скоростные качества автомобиля, нужно зависимость эффективной мощности двигателя от частоты вращения коленчатого вала представить математически. Широко используется такое эмпирическое уравнение, с достаточной степенью точности описывающее экспериментальную кривую Ne=

f(ne):
Ne =Ne max(a?+b?2-c?3) (1)
Где ?= ne\neN - отношение текущей частоты вращения ne к частоте neN при максимальной мощности;

а, b и с—эмпирические коэффициенты уравнения (табл. I.I)

Уравнение (1) предложено С. Р. Лейдерманом и является частным случаем общей зависимости, полученной проф. Ф. Л. Хлыстовым.

Это уравнение используют и для построения кривой Ne= f(ne) если стендовой внешней скоростной характеристики нет,а известны Ne max и neN . При этом вычисления проводят от значений ? = 0,2 до ?max = , где ne? частота вращения коленчатого вала, соответствующая максимальной скорости движения автомобиля. Обычно для карбюраторных двигателей без ограничителя ?max= 1,15 — 1,30; для них же с ограничителем ?max = 0,9 —1,15; для дизелей ?max = 0,9 — 1,0.

Широко известен и предложенный проф. И. М. Лениным способ описания экспериментальных внешних скоростных характеристик для

поршневых двигателей внутреннего сгорания. Этот способ использует единую относительную скоростную характеристику, представляющую зависимость между отношениями и . Зная численные значения относительных характеристик для карбюраторных двигателей и дизелей (табл. 1.2), можно по известным значениям Ne max и NeN построить кривую Ne= f(ne).
1.4. Внешние скоростные характеристики двигателей и безразмерные характеристики гидротрансформаторов
Внешние скоростные характеристики двигателей (рис, 1—24) получены испытаниями двигателей на стенде, кроме характеристики двигателя МеМЗ-968, которая построена с использованием уравнения (1). Безразмерные характеристики гидротрансформаторов приведены на

рте. 25—28.

/



















Глава 2
ПОКАЗАТЕЛИ ТЯГОВО-СКОРОСТНЫХ КАЧЕСТВ

АВТОМОБИЛЯ
2.1. Общие положения

Наиболее характерный режим движения автомобиля в реальных дорожных условиях — неустановившееся движение. Поскольку сопротивление движению и дорожная обстановка почти непрерывно меняются, соответствующим образом изменяются сила тяги на ведущих колесах автомобиля и его скорость движения. Изменение это происходит под влиянием множества факторов, чередующихся случайным образом. Поэтому сила тяги и скорость движения автомобиля в сущности случайные и могут быть описаны лишь методами математической статистики и теории вероятностей.

В настоящее время еще нет ни методики вероятностной оценки тягово-скоростных качеств автомобиля, ни необходимых для ее разработки статистических данных об объективных условиях движения автомобиля. Общеприняты характеристики предельных тягово-скоростных качеств автомобиля, определяемые по внешней скоростной характеристике двигателя, которая отображает его предельные тягово-скоростные возможности. Такими предельными характеристиками тягово-скоростных свойств автомобиля являются тяговая и мощностная диаграммы движения, представляющие собой графическое изображение тягового и мощностного балансов автомобиля, а также динамическая характеристика автомобиля, предложенная акад. Е. А, Чудаковым. По этим характеристикам легко определяются предельные показатели тягово-скоростных свойств автомобиля:

— абсолютная и удельная величины силы тяги;

— скорость движения при заданном сопротивлении дороги;

— ускорения;

— максимальное суммарное сопротивление дороги, которое может преодолеть автомобиль на первой передаче;

— суммарное сопротивление дороги, преодолеваемое на высшей передаче, в том числе при максимальной скорости движения;

— максимальная скорость движения;

- подъемы, преодолеваемые автомобилем на различных передачах.
2.2. Тяговый баланс

и тяговая диаграмма движения автомобиля
Тяговый баланс автомобиля — это выражение, описывающее распределение силы тяги ведущих колес по отдельным видам сопротивления движению. В общем случае движения автомобиля уравнение тягового


где рк — сила тяги на ведущих колесах автомобиля;

Рfсила сопротивления качению колес;

Рi — сила сопротивления подъему;

Рj— сила инерции автомобиля;

Р? — сила сопротивления воздуха.

Если в уравнение (2) подставить значения силы тяги и сил сопротивления движению, выраженные через определяющие их параметры конструкции автомобиля и характеристики дороги, то можно получить развернутое уравнение тягового баланса автомобиля:
где Ga полная масса автомобиля, кг;

Me эффективный крутящий момент двигателя, кгс • м;

uт — общее передаточное число трансмиссии автомобиля;

ŋт — механический к. п. д. трансмиссии автомобиля;

rд — динамический радиус колеса, м:

kF фактор сопротивления воздуха, кг • с22;

? — коэффициент учета вращающихся масс автомобиля;

?—скорость движения автомобиля, м/с;

— ускорение (замедление) автомобиля, м/с8;

g ускорение силы тяжести, м/с2;

f — коэффициент сопротивления качению колес;

?—угол подъема (спуска) продольного профиля дороги;

?коэффициент суммарного сопротивления дороги движению автомобиля.

Величину крутящего момента Me находят по внешней скоростной характеристике двигателя для тех частот ne вращения коленчатого вала, которые соответствуют рассматриваемым скоростям движения автомобиля. Скорость движения автомобиля ?a км/ч и частота вращения пe коленчатого вала взаимосвязаны уравнением


где rk— радиус качения колеса, который можно принять равным rд, м.

Общее передаточное число ит трансмиссии автомобиля равно произведению передаточных чисел всех ее агрегатов, которые последовательно трансформируют передаваемый крутящий момент:



Где ик, ид, иц.р, ик.р — передаточные числа соответственно коробки передач, дополнительной коробки, центрального и колесного редукторов главной передачи, величины которых даны в кратких технических характеристиках автомобилей (см. гл. 3). Численные значения величин ŋт, rд и kF приведены там же.

Коэффициент учета вращающихся масс автомобиля определяется

выражением



ЗАЗ-968 ^Запорожец» 0.0078 ЯАЗ-204 0,1900

«Москвич-408» 0,0150 ЯАЗ-206 0,1900

М-21 «Волга» 0,0280 ЯМЗ-236 0,2500

М-24 «Волга» 00280* ЯМЭ-238 0.2500

ВАЗ-2101 0.0100* ЯМЗ-740 0,1600*

ЗИЛ-130 0,0620

Если постоянные величины в уравнении (6) обозначить





Коэффициенты сопротивления качению колес автомобиля по различным поверхностям, соответствующие скоростям движения автомобиля, не превышающим 60 км/ч, приведены ниже;
Цементобетонное и асфальтобетонное f

в хорошем состоянии 0,014—0,018

в удовлетворительном » 0,018—0,032

Ровное щебеночное или гравийное покрытие,

Обработанное органическими вяжу-

щими материалами 0,020—0,025

без обработки, с небольшими вы-

боинами 0,030—0,040

Булыжная мостовая 0,035—0,045

Грунт

плотный, ровный, сухой 0,030—0,060

неровный и грязный 0,050—0,100

Снег укатанный 0,025—0,030

Лед 0.018—0,020

Песок

сухой 0,16—0.30

влажный 0,080—0.100
Увеличение скорости движения автомобиля сверх 60 км/ч приводит к существенному увеличению коэффициента сопротивления качению, который в этом случае можно определить по такой эмпирической формуле [26];




где f0 — коэффициент сопротивления качению при движении автомобиля со скоростью ?а < 60 км/ч, приведенный выше;

?а — скорость движения автомобиля, км/ч;

А — эмпирический коэффициент; приблизительно А = (4-5) 10-5.

В некоторых случаях движения автомобиля, когда на него действуют значительные боковые силы, необходимо учитывать влияние увода на сопротивление качению колес. Обусловленное этим влиянием увеличение коэффициента сопротивления качению колеса можно определить из выражения [\7\


где kув— коэффициент сопротивления шины боковому уводу, кгс/рад2;

? — угол бокового увода, рад;

Zk — нормальная реакция дороги на колесо, кгс.

Для шин легковых автомобилей kув = 1500 - 4500 кгс/рад2, а для шин грузовых автомобилей и автобусов —6000... 12000 кгс/рад3.

Величины углов ? подъема (спуска) продольного профиля дорог регламентированы строительными нормами и правилами (СНиП-П-Д. 5-72), которыми для дорог различных категорий (I—V) установлены такие максимальные допустимые продольные уклоны, %;

I ........ 0,03

II ........ 0.04

Ш ........ 0.05

IV ........ 0,06

V ........ 0,07

При использовании этих данных нужно учитывать, что продольный уклон i = tg а. Поскольку для дорог 1—У категорий уклоны малы, то

sin ? = tg ? = i

Для этих дорог можно принимать

cos? = 1, a ? =f ± i

Здесь приведены максимальные уклоны, установленные для вновь строящихся автомобильных дорог вне городов. Продольные уклоны улиц городов, а также существующих автомобильных дорог, пролегающих в холмистой местности, могут значительно превосходить указанные значения. Кроме того, величина продольного уклона i — величина переменная по протяженности ; дороги, причем функция i = f (l) случайна и, вообще говоря, нам не известна. Наиболее подробно в настоящее время автомобильные дороги (их продольные уклоны) характеризуются кривыми распределения уклонов по длине. Более полную характеристику автомобильных дорог дают кривые распределения по длине пути коэффициента ? суммарного сопротивления дороги движению автомобиля (рис. 29), поскольку они характерзуют не только продольный ее профиль, но тип и состояние покрытия с точки зрения его сопротивления качению колес автомобиля. По кривым распределения коэффициента ? можно определить как максимальные значения этих величин, так и средние их значения (или наиболее вероятные), необходимые для оценки тягово-скоростных возможностей автомо-

билей на данных дорогах.

Тяговая диаграмма движения (рис. 30) представляет собой графическое изображение тягового баланса автомобиля в функции скорости его движения. Сила тяги Рk на ведущих

колесах автомобиля,




определяемая выражением


является функцией скорости движения автомобиля ?а, поскольку эфективный крутящий момент М, двигателя — функция частоты вращения коленчатого вала:


Силу P? = ?Ga принимают не зависящей от скорости в изображают (при определенном прямой, параллельной оси ?a.

Остаточная сила тяги Рa определяется как разность силы тяги Pk и силы сопротивления воздуха Р?,. Она представляет собой запас силы тяги автомобиля, который идет на преодоление сил сопротивления дороги P? и инерции Pj.

.Cилу инерции Рj определяют как остаток силы тяги Рк измераемый при данной скорости движения автомобиля величиной отрезка ординаты, заключенного между линиями Ра и Р?

Рj = Ра - Р?

По известной величине Рj силы инерции определяют ускорение автомобиля при заданной скорости. !

На тяговой диаграмме движения автомобиля ЗИЛ-130 (рис. 30) величина силы Р? соответствует ?1= 0,03. При установившемся движении автомобиля j= 0) со скоростью ?а2 он способен преодолевать сопротивление дороги, измеряемое силой Р?2. Максимальные сопротивления дороги, преодолеваемые автомобилем при установившемся движении на различных передачах, характеризуются величинами Р?1.,.,Р?v.

2.3. Мощностный баланс и мощностная диаграмма

движения автомобиля
Уравнение мощностаого баланса автомобиля

Nк= Nf ± Ni± Nj ± N? (10)

показывает, на преодоление каких сопротивлений расходуется мощность Nk подведенная к ведущим колесам автомобиля. Эта величина определяется через мощность Л/е, снимаемую с коленчатого вала двигателя, выражением

Nk= NeŋT.

Развернутое уравнение мощностного баланса имеет следующий вид:

NeŋT. = ?Ga?a± ??a +kF?3a (11)

где скорость ?a выражена в метрах в секунду, массаGa автомобиля — в килограммах, а мощность Ne - в килограмм-силах на метр в секунду.Если выразить скорость в километрах в час, а мощность — в лошадиных силах, то уравнение мощностного баланса примет следующий вид:

270 NeŋT = ?Ga?a ± ??a + kF?3a (12)

Графическое изображение уравнения (12) в функции скорости движения автомобиля (или частоты Ne вращения коленчатого вала двигателя) принято называть мощностной диаграммой движения автомобиля

У 86



(рис. 31). На этой диаграмме вниз от кривой мощности Ne отложены значения мощности Nr = ( 1- ŋt) Ne , затрачиваемой на трение в трансмиссии, в результате чего получена кривая мощности Nk = Ne - Nr , подводимой к ведущим колесам. Вниз от кривой мощности Nk отложены значения мощности N?, затрачиваемой на преодоление сопротивления воздуха.

В результате получена третья кривая, изображающая ту мощностьNa, которой располагает автомобиль для преодоления сопротивления дороги и для разгона. —

График мощности

(13)

затрачиваемой на преодоление сопротивления дороги при ?=?1, предстааляет собой прямую линию, выходящую из начала координат. Точка пересечения кривых Na и N?1 определяет максимальную скорость ?a1 движения автомобиля при данном сопротивлении дороги ?1. При движении по этой же дороге со скоростью ?a2 автомобиль располагает запасом мощности Nj который можно использовать для разгона, т. е. для сообщения автомобилю ускорения


С увеличением коэффициента ? возможная максимальная скорость движения автомобиля уменьшается. Одновременно уменьшается и запас мощности N1 для раонаавтомобиля. А значение коэффициента ? = ?2 , при котором линия мощности N?2ановится касательной к кривой мощности Na, максимально для данной передачи автомобиля. Самое

малое его увеличение потребует переключения на более низкую передачу.
2.4. Динамический фактор

и динамическая характеристика автомобиля
Обобщающим показателем, позволяющим не только оценивать тяговые качества данного автомобиля, ной сравнивать автомобили различных конструкций, является динамический .фактор, предложенный акад. Е. А. Чудаковым. Динамический фактор представляет собой удельную остаточную силу тяги автомобиля;

(15)
Подставив в уравнение (15) значения сил тяги Рк и, сопротивления воздуха Р?, получим
(16)
Итак, динамический фактор, определяемый уравнением (16), характеризует тяговые возможности автомобиля, обусловленные такими важнейшими параметрами его конструкции, как крутящий момент двигателя, передаточные числа и механический к. п. д. трансмиссии, динамический радиус ведущих колес и обтекаемость.

Динамический фактор можно выразить и через удельные величины сопротивлений дороги и инерции:
(17)
Если, как это принято, обозначить f cos ? ± sin ? = ?, то
(18)
Из уравнения (16) следует, что динамический фактор сложная функция скорости движения автомобиля, потому что кроме прямой зависимости от скорости ?a вэтом уравнении параметры Мe и uт , также изменяются со скоростью.

Динамической характеристикой автомобиля принято называть графическое изображение динамического фактора в функции скорости движения автомобиля на всех его передачах. Для отечественных автомобилей динамические характеристики приведены на рис. 37—105 (в первых квадрантах координатных плоскостей).

Важными характеристиками тягово-скоростных качеств автомобиля в определенных дорожных условиях выступают динамический фактор и динамическая характеристика автомобиля по сцеплению. Динамический фактор по сцеплению определяется выражением

где Р? сила сцепления ведущих колее автомобиля с дорогой. Эта сила выражается через масеу автомобиля, приходящуюся на колеса в статическом состоянии, т. е. через сцепную массуGсц :

Здесь т2— коэффициент, учитывающий увеличение нагрузки на ведущие колеса автомобиля при движении его в тяговом режиме.

Для тех случаев движения автомобиля, когда сила тяги на его ведущих колесах достигает предельной величины, равной силе сцепления ведущих колес с дорогой (Рк- Р?), коэффициент


Приняв в выражении (21) угол продольного уклона дороги а = 0 ,=0,3что весьма близко к реальным значениям этого отношения для современных автомобилей, получим, что в интервале ? = 0,1 ч 0,8 коэффициент т2= 1,03 1,32.

Если учесть значения сил Р? и Р?, то уравнение динамического фактора по сцеплению приобретает вид
(22)

а для полноприводных автомобилей, у которых т2 Gсц= Ga,
D? = ? - (23)
Уравнения (22) и (23) одновременно являются и уравнениями динамических характеристик автомобилей по сцеплению.

На рис. 32 показана кривая динамической характеристики по сцеплению построенная по уравнению (22) при ?= 0,3 и нанесенная на динамическую характеристику этого автомобиля. Динамическая характеристика по сцеплению °D? (?a) делит поле возможных значений динамического фактора D на две части — верхнюю и нижнюю. В верхней находятся те значения динамического фактора, которые при данном значении ср реализованы быть не могут, а в нижней — значения динамического фактора, обеспеченные сцеплением. Последние при необходимости можно реализовать для пре-

одоления сопротивлений, которые при ускоренном движении автомобиля ха- рактеризуются соотношением I





а при установившемся

движении — выражением

??D? (25)

На основании динамической характеристики по сцеплению делают весьма важные для практики заключения о возможности или невозможности движения автомобиля в данных дорожных условиях исходя из того, что движение автомобиля возможно, если

??D?D? (26)

г

2.5. Динамическая характеристика автомобиля

с переменной нагрузкой

При частичной загрузке автомобиля его масса Gx меньше массы Ga при полной загрузке, а динамический фактор Од соответственно больше D, так как


Сравнивая уравнения (15) и (27), находим, что

а для незагруженного автомобиля, масса которого G0 динамический фактор

Таким образом, степень загрузки автомобиля влияет на его тягово-скоростные качества.

Влияние степени загрузки автомобиля на его тягово-скоростные качества иллюстрируется динамической характеристикой автомобиля при переменной нагрузке (рис. 33). В левом квадранте рисунка приведены зависимости между величинами D и Dx, описываемые уравнением (28). Величину Dx откладывают в том же масштабе, что и величину D Тогда зависимости между величинами D и Dx изобразятся прямыми, выходящими из начала координат под углами ?, для которых


Линия, выходящая под углом а == 45° к оси абсцисс, соответствует номинальной загрузке автомобиля, при которой Gх = Gа. а tg?= 1.

Если, например, собственная масса автомобиля G0 равна его номинальной грузоподъемностиGгр, то его динамический фактор при частичной загрузке



где х — доля полезной нагрузки автомобиля, выразится так:






Номинальная нагрузка автомобиля характеризуется х= 1. При этом tg? = 1, а ? = 45є , как это и было уже отмечено. Для незагруженного автомобиля х = 0, а следовательно, tg? = Ѕ и ?= 26°30'.

На рис. 33 приведены также линии, соответствующие промежуточным значениям х : 0,8; 0.6; 0,4 и 0,2.

Под углом более 45° к оси ODx проведены линии зависимости между величинами динамических факторов для номинально груженого одиночного автомобиля и этого же автомобиля с прицепом. При наличии прицепа динамический фактор Dx определяется как для автопоезда:


где Gan— масса автопоезда.

Сопоставляя уравнения (31) и (15), находим, что



Учитывая, что Gan = Ga+ Gп где Gп - масса прицепа с грузом,

и выражая массу прицепа Gn через массу номинально груженого автомобиля Ga в виде Gп = xnGa, получаем






Величина 1 + xn характеризует степень загрузки автомобиля, работающего с прицепом.

С помощью динамической характеристики автомобиля при переменной нагрузке решаются различные задачи по определению тягово-скоростных качеств автомобиля для различных его масс. В качестве примера на рис. 33 приведено решение нескольких задач (порядок решения показан стрелками):

1. Определение максимального динамического фактора на второй передаче при различной нагрузке автомобиля. Проводят горизонталь, касающуюся динамической характеристики для второй передачи (кривой //) в максимальной ее точке. Точка пересечения горизонтали с осью 0D определяет искомую величину О [[при номинальной загрузке автомобиля. Абсциссы точек пересечения этой горизонтали с пучком линий, соответствующих указанным на них нагрузкам автомобиля, определяют соответствующие значения динамического фактора. На рисунке показано определение значений DII , DIIґ, DIIґґ, DIIґґґ динамического фактора автомобиля, соответствующих его нагрузкам 1; 0,4; 0 и 2,

2. Определение значений коэффициента ?, характеризующих сопротивление дороги, которые могут быть преодолены автомобилем, движущимся со скоростью v на четвертой передаче при различной нагрузке. Искомыми значениями коэффициента ?, как показывают стрелки, являются ?1. ?1ґ ?1ґґ ?1ґґґ для нагрузок соответственно 1; 0,4; 0 и 2.

3. Определение передачи и скорости устаивавшегося движения автомобиля при различных его нагрузках по дороге, 'Характеризуемой коэффициент ? = ?2 . Порядок решения этой задачи можно проследить пострелкам на рис. 33.
2.6. Динамический паспорт автомобиля
Тягово-скоростные качества автомобиля при различных его нагрузках оценивают с помощью предложенной Н. А. Яковлевым номограммы нагрузок, которая дополняет динамическую характеристику автомобиля, соответствующую номинальной (100%) его загрузке (рис. 34).

42 '


По оси абсцисс влево от начала координат, соответствующего 100% нагрузки, откладывают уменьшающийся до нуля процент нагрузки автомобиля. В той точке оси абсцисс, где нагрузка равна 0%, проводят вторую ось ординат, на которой откладывают значения динамического фактора D0 ненагруженного автомобиля. Масштаб а0, в котором откладываются значения D0 , определяют в зависимости от масштаба а0, принятого для D, по выражению

(34)

Равные значения величин D0 и D соединяют прямыми линиями. В соответствии с уравнением (29) каждая из этих линий представляет собой совокупность равных значений динамического фактор Dx а для всех возможных нагрузок автомобиля. Эти же линии в случае установившегося движения автомобиля соответствуют каждая своему определенному значению коэффициента суммарного сопротивления дороги, поскольку

в этом случае D =?.

По динамической характеристике автомобиля с номограммой нагрузок решают некоторые практически важные задачи по определению тягово-скоростных возможностей автомобиля. На рис. 34 показан порядок определения наибольшей возможной скорости движения ?а max автомобиля при 50% его загрузки по дороге характеризуемой коэффициентом суммарного сопротивления ? = 0,05, а также скорости ?а max при ? = 0,1. Здесь же определена возможная скорость движения ύal автомобили при 70% его загрузки по известной скорости ?а1, полностью груженого автомобиля. Положение точки с определяется из отношения



Аналогично решаются и другие практические задачи эксплуатационного характера. Круг этих задач значительно расширяется, если динамическую характеристику с номограммой нагрузок дополнить графиком контроля буксования [17] — штриховые линии на рис. 34. Каждая из линий графика контроля буксования достаточно точно описывается уравнением

(35)
где Gх полная масса автомобиля при х % его загрузки;

Gх2 ~ часть массы 0^, приходящаяся на ведущие колеса;

m2 — коэффициент перераспределения нагрузки на ведущие колеса, определяемый уравнением (21).

По уравнению (35) получают столько линий, сколько задают значений коэффициенту сцепления ср. На рис. 34 показаны линии, соответствующие значениям ? = 0,1 — 0,8 с шагом 0,1. Коэффициент m2 подсчитывают в зависимости от ? по уравнению (21), в котором для упрощения

принимают соs ? = 1, а =0,3. Тогда


Таким образом, для линии, соответствующей, например, у = 0,1,

уравнение (35) приобретает следующий вид:




Величину отношения уравнениях (35) и (37) можно выразить через нагрузку автомобиля х % так:



где G0— собственная масса автомобиля;

Grp— номинальная С грузоподъемность автомобиля;

G02 и G2— масса, приходящаяся на ведущие колеса ненагруженного и полностью груженого автомобиля соответственно.


Из уравнения (38) получаем граничные значения отношения

при х = 0% и при х = 100% соответственно;


Тогда граничные значения динамического фактора по сцеплению (ненагруженного и полностью груженого автомобиля) определятся выражениями

?

Величины D?0, и D? откладывают соответственно на осях О D0 и 0D в масштабах, принятых для этих осей (а.о и а). Например, для линии, соответствующей коэффициенту сцепления (р == 0,1, из уравнения (37) (находят граничные значения динамического фактора по сцеплению:


Положив, что = 0,5 и == 0,73 (по данным ЗИЛ-130), получают D?0, = 0,05 и D? = 0,075. Затем штриховой прямой соединяют точку 0,05 оси OD0 точкой 0,075 оси 0D. Над линией записывают соответствующее ей значение (? = 0,1. Аналогично получают линии графика буксования для других значений коэффициента ?.

Строго говоря, поскольку =f(x) нелинейная функция, что следует из уравнения (38), то и функция D?x = f (х) — также нелинейна. Однако погрешность от замены ее прямой, как показывают расчеты, не превышает 3%,

Динамическую характеристику с номограммой нагрузок и графиком контроля буксования называют динамическим паспортом автомобиля. Наряду с показателями тягово-скоростных качеств автомобиля он позволяет находить и минимальный коэффициент сцепления ?min при котором эти показатели могут быть реализованы. Так, при 30%-ной нагрузке автомобиля максимальная скорость его движения по дороге с ф == 0,2 равна г/аз (рис. 34). Необходимый для такого движения минимальный коэффициент сцепления (?min = 0,3. Для движения по этой же дороге

(ф = 0,2) с меньшей полезной нагрузкой < 30%) необходим ?min > 0,3. а с большей > 30%) — коэффициент сцепления ?min < 0,3. При 50% нагрузки и более движение автомобиля по дороге с ?= 0,3 может происходить при ? = 0,4, а при меньших нагрузках < 50%) этого сцепления уже недостаточно.

Динамический паспорт автомобиля позволяет комплексно решать важные практические задачи по определению тягово-скоростных качеств автомобиля в конкретных условиях его эксплуатации.
2.7. Динамическая характеристика автомобиля

с гидромеханической трансмиссией
Гидромеханические трансмиссии, включающие в себя гидродинамический преобразователь момента (гидротрансформатор), широко применяют в автомобилях, которые а процессе эксплуатации должны совершать частые остановки и трогания (городские автобусы), преодолевать часто и резко изменяющиеся по величине сопротивления движению (карьерные самосвалы, автомобили высокой проходимости), имеют повышенные требования к комфортабельности.

Наличие гидротрансформатора в трансмиссии оказывает существенное влияние на тягово-скоростные качества автомобиля. С ним у автомобиля более высокое использование мощности двигателя при переменных сопротивлениях движению и плавное изменение передаваемого к ведущим колесам момента. Поэтому разгон такого автомобиля происходит быстрее и средняя скорость его движения выше, чем у автомобиля с механической ступенчатой коробкой передач. Гидромеханическая трансмиссия позволяет в интервалах между ступенями изменения момента, осуществляемыми механическим редуктором, бесступенчато изменять его в гидротрансформаторе автоматически, в соответствии с изменением сопротивления движению автомобиля.

Динамическую характеристику автомобиля с гидромеханической трансмиссией строят на основании характеристики совместной работы двигателя и гидротрансформатора. В качестве примера на рис. 35 приведена характеристика совместной работы двигателя ЗИЛ-130 с гидротрансформатором ЛАЗ-НАМИ [20], а также график гиперболической функции



е

где Ме и п, крутящий момент и соответствующая ему частота вращения коленчатого вала двигателя.

В левом квадранте изображена безразмерная характеристика гидротрансформатора, дополненная графиком функции ?rt=(, где I —•

46



передаточное отношение гидротрансформатора. Величина



Момент Мн кто • м на насосном колесе гидротрансформатора



где ?1 — коэффициент входного момента, мин3/» • об';

?— объемная масса рабочей жидкости, кг/м3;

пн— частота вращения насосного колеса, равная частоте п, вращения коленчатого вала двигателя, об/мин;

D активный диаметр гидротрансформатора, соответствующий

максимальному диаметру круга циркуляции, и.

Величина ?rT определяется уравнением



Режим совместной работы двигателя и гидротрансформатора определяется равенством



Выходная характеристика силового агрегата, состоящего из двигателя и гидротрансформатора, приведена на рис. 36. Она представляет собой графическое изображение зависимостей



Где MT, NT— момент и мощность на валу турбинного колеса гидротрансформатора;

nT- частота вращения вала турбинного колеса.

График функции МT == f (Пт) получен исходя из того, что


где k — коэффициент трансформации момента гидротрансформатора;

мe крутящий момент двигателя, соответствующий рассматриваемому значению-

По выходной характеристике совместной работы двигателя и гидротрансформатора построены динамические характеристики автомобилей ЗИЛ-111, ГАЗ-13. ЗИЛ-114, МАЗ-530, БелАЗ-540, БелАЗ-548 и автобуса ЛиАЗ-677. Скорость движения автомобиля определяют в зависимости от частоты Лт вращения турбины:



Где ик — передаточное число механической коробки передач гидромеханической передачи,

Механическая коробка передач рассматриваемой в качестве примера гидромеханической передачи ЛАЗ-НАМИ имеет две передачи для движения вперед: первую (понижающую) с передаточным числом ик1 = 1,79 и вторую (прямую) с ик2= 1 Конструкцией предусмотрена также блокировка гидротрансформатора с помощью специального фрикциона, которую можно осуществлять как на прямой, так и на понижающей передачах. При блокированном гидротрансформаторе выходной характеристикой является внешняя скоростная характеристика двигателя, а трансмиссия автомобиля становится простой двухступенчатой механической.

Величина динамического фактора определяется по уравнению



где ?т— механический к. п. д. механической части гидромеханической

трансмиссии с учетом потерь энергии на привод насоса, питающего гидротрансформатор.
2.8. Показатели разгона автомобиля
Ускорения, которые автомобиль способен развивать при разгоне,— важная характеристика его тягово-скоростных качеств. Чем они больше, тем меньшее время требуется для достижения автомобилем возможной или допустимой в данных условиях максимальной скорости движения и, следовательно, тем большей будет средняя скорость его движения, определяющая транспортную производительность автомобиля.

Для оценки динамики разгона автомобиля наиболее часто используют следующие зависимости:
| — ускорения от скорости движения автомобиля по передачаи
— скорости движения автомобиля при разгоне от времени;

—скорости движения автомобиля при разгоне от пройденного пути.

Графики этих зависимостей принято называть соответственно графиками ускорений, времени и пути разгона автомобиля. График ускорений — основной, по нему строят два других.

График ускорений автомобиля строят на основании имеющейся динамической характеристики автомобиля, используя уравнение

(45)
Поскольку динамический фактор D является функцией скорости Од автомобиля, которая определяется динамической характеристикой, то, следовательно, уравнение (45) выражает ускорение автомобиля в функции скорости его движения.

При построении графиков ускорений обычно рассматривают движение автомобилей на участках дорог с малым сопротивлением движению, при котором можно достичь расчетной максимальной скорости движения. Поэтому в уравнении (45) коэффициент суммарного сопротивления дороги ? принимают равным 0,02. Если, кроме того, в уравнение (45) подставить значение коэффициента учета вращающихся масс ? из уравне-

ния (7), то можно получить следующее расчетное выражение:


Величина ипер= икид должна соответствовать тем передачам (ступеням) на динамической характеристике, для которых берут значения динамического фактора D. Графики ускорений для различных автомобилей отечественного производства приведены на рис.106—174 (см. гл. 4).

Используя графики ускорений, строят графики пути и времени разгона автомобиля.

Для небольших интервалов скоростей (?ai - ?ai-1) движение автомобиля можно считать равноускоренным при среднем ускорении jicp, определяемом как среднее арифметическое величин ji-1 и ji исходя из этого предположения время ti для разгона автомобиля от скорости

до скорости Уа; определяется по закону равноускоренного движения;

(47)

/ Суммарное время разгона автомобиля от скорости


(48)
Время разгона автомобиля с места до некоторого промежуточного зна-

чения скорости ?ai пределяется выражением

(49)

Величины t?i ?ai являются соответственно абсциссой и ординатой iточки при построении графика времени разгона автомобиля.

Величина пути Siм, на котором происходит увеличение скорости ?ai-1 до ?ai движения автомобиля от ?ai-1 до ?ai на основании принятого предположения определяется выражением


или



Путь разгона автомобиля с места до скорости


Величины S?i и ?ai; — соответственно абсцисса и ордината i-й точки при построении графика пути разгона автомобиля.

Суммарный путь разгона автомобиля с места до максимальной скорости ?а max



















Гл а в а 4

ХАРАКТЕРИСТИКИ ТЯГОВО-СКОРОСТНЫХ

КАЧЕСТВ АВТОМОБИЛЕЙ

К характеристикам тягово-сквростных Качеств автомобилей относятся динамические характеристики (паспорта), графики ускорений, пути и времени разгона автомобилей.
4.1. Динамические паспорта

легковых автомобилей



















































































































СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1. Автобусы ЛАЗ. Устройство, техническое обслуживание в ре-

монт. М., «Транспорт», 1971.

2. Автобусы. Справочное пособие. М., «Машиностроение», 1969.

3. Автомобили-самосвалы и автомобили-тягачи БелАЗ. М., «Тран-

спорта, 1973.

4. Автомобили УАЗ-451М, УАЗ-452 и их модификации. ^Ч., «Машино-

строение», 1973.

5. Автомобиль ВАЗ-2101 «Жигули». М., «Машиностроение», 1971.

6. Автомобиль «Волга» ГАЗ-24. М., «Машиностроение», 1972.

7. Автомобиль-самосвал БелАЗ-540. Конструкция и техническое

обслуживание. М., «Машиностроение», 1971.

8. Автомобиль-самосвал МАЗ-525. М., Автотрансиздат, 1963.

9. А и д р е е в Б. В., Ш а р л а и Г. П. Тяговый расчет автомоби-

ля. Красноярск, Изд-во Красноярск, политехн. ин-та, 1971.

10. А р т а м о н о в М. Д., Панкратов Г. П. Теория, кон-

струкция и расчет автотракторных двигателей. М., Машгиз, 1963.

11. В о л о ш е н к о Ф. П. Характеристики поршневых двигателей

внутреннего сгорания. Барнаул, 1963 (Изд. Алтайск. политехн. ин-та).

12. Г а е н к о Л. М. Приработка и испытание автомобильных дви-

гателей. М., «Транспорт». 1966.

13- Г а п о я н Д. Т. Коробки передач автобусов. М., ЦИНТИАМ, 1964.

14. Гидромеханическая передача автобуса. М., «Транспорт», 1968.

15. Двигатель ЯМЗ-240 и его модификации. М., «Машиностроение»,

1972.

16. Е в д о к и м о в Б. П. Задачник по теории автомобиля. М.»

«Высшая школа», 1965.

17. И л л а р и о н о в В. А. Эксплуатационные свойства автомоби-

ля. М., «Машиностроение», 1971.

18. Краткий автомобильный справочник. М., «Транспорт», 1971.

19. Л у р ь е М. И., Токарев А. А. Скоростные качества

и топливная экономичность автомобиля. М., «Транспорт», 1967.

20. М а з а л о в М. Д., Трусов С. М. Гидромеханические ко-

робки передач. М., «Машиностроение», 1971,

21. О с е п ч у г о в В. В. Автобусы. М., Машиностроение», 1971.

22. Ф а л ь к е в и ч Б. С. Теория автомобиля. М., Машгиз, 1963.

23. Чередниченко Ю- И. Испытания автомобильных гидро-

механических передач. М., «Машиностроение», 1969.

24. Ч у д а к о в Е. А. Тяговый расчет. М., Машгиэ, 1930.

25. Чудаков Е. А. Теория и расчет автомобиля. М., Машгиз, 1559.

26. Я к о в л с в Н. А., Диваков Н. В. Теория автомобиля.

М-, «Высшая школа», 1962.

Учебный материал
© bib.convdocs.org
При копировании укажите ссылку.
обратиться к администрации