Главная | Обратная связь

Силовой и мощностной балансы автомобиля

Силовой баланс

Уравнение динамики прямолинейного движения автомобиля (2.23) является также уравнением силового баланса автомобиля.

Для того чтобы данное уравнение связать с тяговой характеристикой, его дополняют зависимостями сил сопротивления движению автомобиля от его скорости (рис. 3.1).

Силовой баланс автомобиля показывает распределение полной окружной силы на ведущих колесах по отдельным видам сопротивления:

Р_m = Р_д+Р_w+Р_u,

где Р_w – сила сопротивления воздуха, Н

Р_д – сила суммарного дорожного сопротивления, Н

Р_u – сила сопротивления разгону, Н

Силу суммарного дорожного сопротивления определяют по формуле:

Р_д = G_a+ψ= G_a*(f+i),

где G_a - полный вес автомобиля, Н

f - коэффициент сопротивлению качению,

i - коэффициент сопротивления подъему (на горизонтальной плоскости равен «0»).

Силу сопротивления воздуху находят по формуле:

Р_w = k_a+F_a+ν²,

где k_a – коэффициент обтекаемости,

скорость автомобиля, м/с.

Максимально возможная скорость автомобиля определяется точкой пересечения графика Р_m для 5 передачи с кривой суммарного сопротивления.

Динамическая характеристика представляет собой зависимость динамического фактора D от скорости автомобиля:

D = f(ν),

Динамический фактор определяется по формуле:

D = = ,

где Р_m – полная окружная сила, Н

Р_w – сила сопротивления воздуха, Н

Р_са – свободная сила тяги, Н

G_a – вес автомобиля, Н

Рис - График силового баланса для автомобиля весом Ga = 14470Н

 

Рис. 5 - Силовой баланс автомобиля

 

Для этого на графике тяговой характеристики наносятся значения Р_ψдля дорожных условий, которые характеризуются конкретным значением ψ. При скорости близкой к максимальной прямая P_ψ переходит в кривую, так как увеличиваются значения P_fиз-за увеличения потерь в эластичной шине. Затем определяются значения Р_ω,которые суммируются со значением Р_ψ. В силу того, что Р_ωзависит от скорости в квадрате, то прямая (Р_ψ + P_ω) при увеличении скорости движения автомобиля переходит в параболу. График силового баланса наглядно показывает возможности движения автомобиля в данных дорожных условиях. Так при равномерном движении максимальная скорость движения на четвертой передаче развивается до значений v_max.

Если кривая Р_тпроходит рядом с кривой (Р_ψ + P_ω), то отрезки, заключенные между этими кривыми (Р₃), соответствуют запасу силы тяги, которую можно использовать при преодолении повышенного сопротивления дороги, для разгона автомобиля или буксирования прицепа. Следовательно, при максимальной скорости запас силы тяги равен нулю и ускорение невозможно.

Для определения значения максимального сопротивления дороги, которое может преодолеть автомобиль при равномерном движении, например со скоростьюv₁,надо из ординаты Р_т вычесть отрезок ab, соответствующий силе P_ωпри скорости v₁. Сумма отрезков Р₃ и bспредставляет собой силу Р_ψ при максимальном сопротивлении дороги ψ_max.

Если данные дорожные условия характеризуются коэффициентом сцепления φ_x, определим силу сцепления Р_φ на ведущих колесах и отложим ее значения на оси Р_т, после чего проведем из полученной точки горизонталь.

В зоне, расположенной ниже этой горизонтали, соблюдаются условия Р_т ≤ Р_φ, а зона выше этой линии характеризуется тем, что движение невозможно из-за буксования колес.

В примере, представленном на рис. 3.1, движение автомобиля возможно на второй, третьей и четвертой передачах во всем интервале их скоростей. На первой передаче движение без буксования ведущих колес возможно лишь со скоростью v₂ или большей. Так как значения Р_т получены по внешней скоростной характеристике двигателя, то для движения на первой передаче и со скоростью меньше, чем v₂ необходимо перейти на частичные нагрузки.

В уравнении силового баланса все силы сопротивления условно имеют знак плюс. Однако силы Р_аи Рj в зависимости от условий движения могут иметь различные знаки. Сила Р_апри преодолении автомобилем подъема и сила P_jпри разгоне имеют положительные значения, и наоборот, Р_апри движении на спуске, a P_jпри движении с замедлением имеют отрицательные значения.

Мощностной баланс

Иногда вместо силового баланса, характеризуя возможности движения, пользуются мощностным балансом.

Умножив все члены уравнения (2.23) на v/1000, получим уравнение силового баланса:

N_T = (N_ψ + N_ω + N_j), (3.1)

где N_r — тяговая мощность,

N_T = P_тv/1000 = М_кi_трη_трv/1000r = N_еη_тр; (3.2)

N_a— мощность, затрачиваемая на преодоление подъема,

N_a = P_av/1000 = Gsin a v/1000; (3.3)

N_f — мощность, затрачиваемая на преодоление сопротивления качению

N_f = P_fv/1000 = Gfcos a v/1000; (3.4)

N_ω — мощность, затрачиваемая на преодоление сопротивления воздуха,

N_ω = P_ωv/1000 = k_ωFv³/1000; (3.5)

Nj — мощность, затрачиваемая на преодоление сопротивление разгону,

Nj = Pjv/1000 = m_a δ_вр vj/1000; (3.6)

N_ψ — мощность, затрачиваемая на преодоление сопротивления дороги,

N_ψ=N_f + N_a = Gψv/1000. (3.7)

Уравнение мощностного баланса устанавливает соотношения между мощностью, подводимой к колесам автомобиля и мощностью, необходимой для преодоления сопротивления движению автомобиля.

Используя уравнение (3.1), построим график мощностного баланса (рис. 3.2) при движении автомобиля на одной из передач. Для этого построим скоростную характеристику двигателя.

Рис. 6 - Мощностной баланс автомобиля при движении на высшей передаче

 

По формуле (3.2) с учетом η_тр аналогично кривой N_eпостроим кривую изменения N_T, и используя формулу (3.7), построим кривую N_ψ . При этом следует иметь в виду, что при v > 15 м/с коэффициент ψ будет изменяться с учетом формулы (2.10).

 

Вверх от кривой N_ψоткладывают значения мощности сопротивления воздуха N_ω(кривая N_ψ + N_ω). Отрезки ординат между кривой (N_ψ + N_ω)и осью абсцисс соответствуют суммарной мощности, затрачиваемой на преодоление со противления дороги и воздуха. Отрезки, заключенные между кривыми N_T и (N_ψ + N_ω),характеризуют запас мощности N₃, который может быть использован для преодоления повышенного сопротивления дороги автомобилем или буксирования прицепа.

При равномерном движении автомобиля без прицепа мощность N_T расходуется только на преодоление сопротивления дороги и воздуха, и если дроссель открыт полностью наибольшая скорость движения достигается, когда автомобиль развивает мощность, равную сумме мощностей N_ψи N_a(точка А).

График мощностного баланса для всех передач строят таким же образом, только вместо пары кривых N_eи N_T строят столько кривых, сколько передач в коробке передач.

⇐ Предыдущая12345678910Следующая ⇒

©2015 arhivinfo.ru Все права принадлежат авторам размещенных материалов.