Раздел 2.1. Показатели динамичности при равномерном движении

Показателями тяговой динамичности автомобиля при равномерном движении являются:

– максимально возможная скорость движения автомобиля в данных дорожных условиях;

– значения коэффициентов сопротивления дороги, преодолеваемые автомобилем на низшей и высшей передачах;

– соответствующие им величины динамического фактора.

Расчётное определение этих показателей затруднительно, поэтому обычно пользуются графоаналитическим методом. Наибольшее распространение получили метод силового баланса и метод динамической характеристики.

2.1.1 Метод силового баланса:

При движении автомобиля движущие силы уравновешиваются действием сил сопротивления движению, а уравнение тягового баланса в общем случае имеет вид:

Р_т=Р_f ±Р_п+Р_в±Р_u=Р_Д+Р_в±Р_u.

В случае равномерного движения автомобиля сила инерции Р_u = 0 и уравнение приобретает вид:

Р_т=Р_Д+Р_в

При решении задач по определению динамических качеств автомобиля пользуются его тяговой характеристикой.

Основной для построения тяговой характеристики является скоростная характеристика автомобильного двигателя.

Тяговая характеристика, построенная по методу А. Н. Островцева, представляет собой графики зависимостей Р_т = f(V) и Р_с =Р_т – Р_в = f(V). Кроме того, в характеристике представлены также зависимости суммарной силы дорожного сопротивления от коэффициента дорожного сопротивления Р_Д = f(ψ) при различной загрузке автомобиля и максимальной по условиям сцепления ведущих колес силы тяги от коэффициента сцепления Р = f(j) при различной загрузке автомобиля.

Таблица 2 - Параметры тяговой характеристики автомобиля

ne, об/мин	Ме, кНм	Gт, г/ч	1 передача	2 передача
V, км/ч	Pт, кН	Pв, кН	Pс, кН	V, км/ч	Pт, кН	Pв, кН	Pс, кН
	0,62	22,54	19,7458	10,0344	0,0786	9,9557	22,2140	8,9194	0,0995	8,8199
	0,65	32,70	29,6187	10,4569	0,1769	10,2799	33,3210	9,2950	0,2239	9,0711
	0,66	42,07	39,4916	10,6681	0,3146	10,3536	44,4280	9,4828	0,3981	9,0847
	0,66	50,86	49,3645	10,6681	0,4915	10,1766	55,5351	9,4828	0,6220	8,8607
	0,65	59,29	59,2374	10,4569	0,7078	9,7491	66,6421	9,2950	0,8957	8,3992
	0,62	67,48	69,1103	10,0344	0,9633	9,0710	77,7491	8,9194	1,2192	7,7002
	0,58	75,23	78,9832	9,4006	1,2582	8,1424	88,8561	8,3561	1,5924	6,7637
	0,53	81,94	88,8561	8,5556	1,5924	6,9632	99,9631	7,6050	2,0154	5,5896

ne, об/мин	Ме, кНм	Gт, г/ч	3 передача	4 передача
V, км/ч	Pт, кН	Pв, кН	Pс, кН	V, км/ч	Pт, кН	Pв, кН	Pс, кН
	0,62	22,54	25,1876	7,8664	0,1280	7,7385	28,3081	6,9993	0,1616	6,8377
	0,65	32,70	37,7813	8,1977	0,2879	7,9098	42,4622	7,2940	0,3637	6,9303
	0,66	42,07	50,3751	8,3633	0,5118	7,8515	56,6163	7,4413	0,6465	6,7948
	0,66	50,86	62,9689	8,3633	0,7997	7,5636	70,7703	7,4413	1,0102	6,4312
	0,65	59,29	75,5627	8,1977	1,1516	7,0461	84,9244	7,2940	1,4546	5,8394
	0,62	67,48	88,1564	7,8664	1,5675	6,2990	99,0785	6,9993	1,9799	5,0194
	0,58	75,23	100,7502	7,3696	2,0473	5,3223	113,2325	6,5572	2,5860	3,9712
	0,53	81,94	113,3440	6,7072	2,5911	4,1161	127,3866	5,9678	3,2729	2,6949
ne, об/мин	Ме, кНм	Gт, г/ч	5 передача
V, км/ч	Pт, кН	Pв, кН	Pс, кН
	0,62	22,54	31,9882	6,1941	0,2064	5,9877
	0,65	32,70	47,9823	6,4549	0,4644	5,9905
	0,66	42,07	63,9764	6,5853	0,8255	5,7597
	0,66	50,86	79,9705	6,5853	1,2899	5,2954
	0,65	59,29	95,9646	6,4549	1,8574	4,5974
	0,62	67,48	111,9587	6,1941	2,5282	3,6659
	0,58	75,23	127,9528	5,8029	3,3021	2,5008
	0,53	81,94	143,9469	5,2812	4,1792	1,1020

Пример расчета для первой передачи при 1000 об/мин :

Графы 1-3 таблицы заполняются в соответствии с внешней скоростной характеристикой. Определить скорость движения автомобиля на разных передачах (графа 4) при соответствующих частотах вращения коленчатого вала двигателя можно по формуле:

V= = = 19,745 км/ч

Окружающая сила тяги на ведущих колѐсах Рт (графа 5) определяется по формуле:

P_T = = =10,03 кН

Сила сопротивления воздуха определяется:

P_в = *10^-3 = *10^-3 = 0,078кН

Свободная окружная сила представляет собой разность между окружной силой тяги и силой сопротивления воздуха:

Рс = Рт – Рв =10,03 – 0.078 = 9.925 кН.

По данным таблицы построим среднюю часть графика силового баланса.

Сила сопротивления дороги определяется (при условии, что автомобиль движется на горизонтальном участке дороги):

где М_сц – сцепная масса, т. е. масса автомобиля, приходящаяся на ведущие колёса, при соответствующем состоянии загрузки Н, кг; к_з – коэффициент загрузки (к_з=0; 0,25; 0,5; 0,75; 1); φ = 0,7; Н= к_зМ_гр, %. Сцепную массу определяют по формуле М_сц=М₀₂+ к_зМ_гр.

Таблица 3 – Параметры динамической характеристики

Загрузка, %	Загрузка, кг	РД, кН	Рсц, кН
		0,544	5,494
		0,65	8,07
		0,765	10,64
		0,876	13,22
		0,986	15,794

 

 

2.1.2 Метод динамической характеристики

Динамическая характеристика строится на основе тяговой характеристики автомобиля и представляет собой график зависимости динамического фактора от скорости движения V на всех передачах.

Для построения динамической характеристики составляем таблицу 3.

 

Таблица 4 - Динамическая характеристика автомобиля

1 передача	2 передача	3 передача
V, км/ч	Pс, кН	Da	V, км/ч	Pс, кН	Da	V, км/ч	Pс, кН	Da
19,7	9,956	0,303	22,2	8,820	0,269	25,2	7,738	0,236
29,6	10,280	0,313	33,3	9,071	0,276	37,8	7,910	0,241
39,5	10,354	0,315	44,4	9,085	0,277	50,4	7,851	0,239
49,4	10,177	0,310	55,5	8,861	0,270	63,0	7,564	0,230
59,2	9,749	0,297	66,6	8,399	0,256	75,6	7,046	0,215
69,1	9,071	0,276	77,7	7,700	0,235	88,2	6,299	0,192
79,0	8,142	0,248	88,9	6,764	0,206	100,8	5,322	0,162
88,9	6,963	0,212	100,0	5,590	0,170	113,3	4,116	0,125
4 передача	5 передача
V, км/ч	Pс, кН	Da	V, км/ч	Pс, кН	Da
28,3	6,838	0,208		5,988	0,182
42,5	6,930	0,211		5,991	0,182
56,6	6,795	0,207		5,760	0,175
70,8	6,431	0,196		5,295	0,161
84,9	5,839	0,178		4,597	0,140
99,1	5,019	0,153		3,666	0,112
113,2	3,971	0,121		2,501	0,076
127,4	2,695	0,082		1,102	0,034

 

 

Величину динамического фактора определяют по формуле:

;

Чтобы не пересчитывать при каждом изменении нагрузки величину динамического фактора, динамическую характеристику дополняют номограммой нагрузок. Ось абсцисс динамической характеристики продолжают влево и наносят на ней шкалу нагрузок Н, %. Из нулевой точки шкалы нагрузок строят ось ординат и наносят на ней шкалу динамического фактора для не груженного автомобиля. Величину масштаба « » в мм для шкалы « » находят из соотношения:

где - масштаб шкалы динамического фактора .

Равнозначные деления шкал Д₀ и Д_а соединяют между собой прямыми линиями и получают, таким образом, номограмму нагрузок. Чтобы оценить возможность работы автомобиля баз буксования ведущих колес при различных загрузках автомобиля необходимо сопоставить величины динамических факторов по условиям тяги и по условиям сцепления. Такое сопоставление удобно выполнять при помощи графика контроля буксования, характеризующего величины динамического фактора по сцеплению при различных значениях нагрузки и коэффициента сцепления.

Значения динамических факторов по сцеплению груженого Д_{а сц}, и не груженого Д_0сц автомобиля при различных значениях коэффициента сцепления определяются по формулам:

Д_асц= *j = *0,7 = 0,462

 

Д_0сц= *j = *0,7 =0.303

и откладываются, соответственно, на шкалах графика Д_а и Д₀ том же масштабе. Значения Д_асц и Д_0сц, вычисленные для одинаковых коэффициентов сцепления , соединяют между собой прямыми пунктирными линиями. Над каждой пунктирной линией делается надпись, обозначающая, что для каждого значения коэффициента сцепления построена. Динамическая характеристика дополненная номограммой нагрузок и графиком контроля буксования, называется динамическим паспортом автомобиля.

Пользуясь динамическим паспортом необходимо решить задачи по определению динамических качеств автомобиля, аналогичные указанным выше.

 

2.2 Показатели динамичности при неравномерном движении.

Показателями динамических свойств автомобиля при неравномерном движении служат величины ускорений, а также путь и время, необходимые для движения автомобиля в определенном интервале изменения скорости. Неравномерное движение автомобиля может быть ускоренным или замедленным.

Величины ускорений, развиваемых автомобилем на различных передачах определяются по формуле:

, где ,

вр – коэффициент учѐта вращающихся масс, величину которого можно определить из эмпирического выражения : .

	i	i2	вр
iк1=	1,62	2,6244	1,134976
iк2=	1,44	2.07	1,112944
iк3=	1,27	1.613	1,094516
iк4=	1,13	1.277	1,081076
iк5=			1,07

 

Таблица 5 - Показатели динамичности при неравномерном движении

1 передача	2 передача
V, км/ч	Da	V2	f	Da-f	j, м/с2	V, км/ч	Da	V2	f	Da-f	j, м/с2
19,75	0,3033	389,90	0,0204	0,2829	2,4424	22,21	0,2687	493,46	0,0205	0,2482	2,1852
29,62	0,3131	877,27	0,0209	0,2922	2,5234	33,32	0,2763	1110,3	0,0211	0,2552	2,2471
39,49	0,3154	1559,59	0,0216	0,2938	2,5369	44,43	0,2767	1973,9	0,0220	0,2547	2,2431
49,36	0,3100	2436,85	0,0224	0,2875	2,4828	55,54	0,2699	3084,1	0,0231	0,2468	2,1733
59,24	0,2970	3509,07	0,0235	0,2734	2,3611	66,64	0,2558	4441,2	0,0244	0,2314	2,0376
69,11	0,2763	4776,23	0,0248	0,2515	2,1718	77,75	0,2345	6044,9	0,0260	0,2085	1,8360
78,98	0,2480	6238,34	0,0262	0,2218	1,9150	88,86	0,2060	7895,40	0,0279	0,1781	1,5685
88,86	0,2121	7895,40	0,0279	0,1842	1,5905	99,96	0,1703	9992,62	0,0300	0,1403	1,2351
3 передача	4 передача
25,19	0,2357	634,413	0,0206	0,2151	1,7127	28,31	0,2083	801,35	0,0208	0,1875	1,6995
37,78	0,2409	1427,43	0,0214	0,2195	1,7479	42,46	0,2111	1803,04	0,0218	0,1893	1,6563
50,38	0,2392	2537,65	0,0225	0,2166	1,7249	56,62	0,2070	3205,40	0,0232	0,1838	1,6079
62,97	0,2304	3965,08	0,0240	0,2064	1,6437	70,77	0,1959	5008,44	0,0250	0,1709	1,4952
75,56	0,2146	5709,71	0,0257	0,1889	1,5043	84,92	0,1779	7212,15	0,0272	0,1507	1,3182
88,16	0,1919	7771,56	0,0278	0,1641	1,3067	99,08	0,1529	9816,54	0,0298	0,1231	1,0769
100,75	0,1621	10150,60	0,0302	0,1320	1,0508	113,23	0,1210	12821,61	0,0328	0,0881	0,7712
113,34	0,1254	12846,86	0,0328	0,0925	0,7368	127,39	0,0821	16227,34	0,0362	0,0459	0,4013
5 передача
31,99	0,1824	1023,24	0,02	0,16	1,48
47,98	0,1825	2302,30	0,02	0,16	1,47
63,98	0,1754	4092,98	0,02	0,15	1,39
79,97	0,1613	6395,28	0,03	0,13	1,24
95,96	0,1400	9209,20	0,03	0,11	1,02
111,96	0,1117	12534,74	0,03	0,08	0,72
127,95	0,0762	16371,91	0,04	0,04	0,36
143,95	0,0336	20720,70	0,04	-0,01	-0,07

 

Для скоростей ниже 30 км/ч зависимость потерь на качение от скорости можно не учитывать.

 

 

Рисунок 4 - График ускорений автомобиля

Время и путь определяем графоаналитическим способом. Кривые ускорений разбиваем на интервалы и считаем, что в каждом интервале изменения скорости, автомобиль разгоняется с постоянным ускорением:

.

Определив величину среднего ускорения, находим время разгона автомобиля при изменении скорости движения от до :

.

Тогда общее время разгона будет равно:

.

При расчете пути разгона приближенно считаем, что в каждом интервале изменения скорости автомобиль движется равномерно со средней скоростью:

.

Тогда:

.

Тогда общий путь разгона будет равен:

.

Таблица 6 - Определение времени и пути разгона автомобиля

Скорости при разгоне, км/ч	Ускорения при разгоне, м/с2	, м/с	jср, м/с2	Δt, c	∑Δtp,c	Vcp, км/ч	ΔSi, м	Sр, м	Sт, м
Vн	Vк	jн	jк
	19,746		2,442	5,485	1,221	4,491	4,491	9,873	12,280	0,450	11,672
19,746	29,619	2,442	2,523	2,742	2,483	1,105	5,596	24,682	7,550		19,681
29,619	39,492	2,523	2,537	2,742	2,53	1,084	6,680	34,555	10,372	18,372	29,137
39,492	49,364	2,537	2,483	2,742	2,51	1,093	7,773	44,428	13,443	31,815	40,042
49,364	59,237	2,483	2,361	2,742	2,422	1,132	8,905	54,301	17,027	48,842	52,395
59,237	69,110	2,361	2,172	2,742	2,266	1,21	10,115	64,174	21,504	70,346	66,196
69,110	78,983	2,172	1,915	2,742	2,043	1,342	11,457	74,047	27,520	97,866	81,446
78,983	88,856	1,915	1,591	2,742	1,753	1,565	13,022	83,920	36,362	134,23	98,143
88,856	99,963	1,591	1,235	3,085	1,413	2,184	15,206	94,410	57,094	191,32	118,66
99,963	113,344	1,235	0,737	3,717	0,986	3,77	18,975	106,654	111,343	302,67	145,81
113,344	127,387	0,737	0,401	3,901	0,569	6,855	25,831	120,365	228,492	531,16	177,16
127,387	145,00	0,4013		4,893	0,201	24,386	50,217	136,193	919,725	1450,9	220,63

 

Остановочный путь в м определяют с учетом коэффициента эффективности торможения по формуле:

,

где =1,6 с - для автомобиля с пневматическим тормозным приводом принимаем =1,3, =0,7. Рисунок 5 - Время, путь разгона и остановочный путь автомобиля

 

Список использованной литературы:

1. Тяговый расчет автомобиля: Методические указания/ Сост.

проф. Е.И. Железнов: ВолгГТУ. Волгоград, 2002 – 33с.

2. Автомобили: Теория: Учебник для вузов/Гришкевич А. И.-Мин.: Высшая школа, 1986-208 с.: ил.

3. Краткий автомобильный справочник/ А.Н. Понизовкин, Ю.М. Власко, М.Б. Ляликов. – М.: АО «Трансконсалтинг», НИИАТ,2004.