Разгон и торможение автомобиля.

    К характеристикам разгона и торможения, подлежащим расчету, относят­ся следующие:

 - ускорения автомобиля на разных передачах;

 - скорости, при которых происходит переключение передач;

 - время и путь разгона до предельной скорости;

 - тормозной и остановочный путь автомобиля.

    Для вычисления перечисленных характеристик используются результаты тягового расчета на передачах. Ускорения автомобиля на дороге с уклоном a= 0 % определяются по формуле 

 

                                                         Dk(n) - f(V)

                                  Jk(n) = 9.81 ¾¾¾¾¾¾ ,                             

                                                                 Yk

 

                                        Iш + Iдв * Uкп² * Uo² * hтр

где          Yk = 1 + ¾¾¾¾¾¾¾¾¾¾¾¾¾¾ , коэф. учета

                                                         Ga * Rk²                          вращающихся масс

 

 

    Iш и Iдв - моменты инерции двигателей автомобилей и шин.

    Для автомобиля РАФ-2203: Iдв=0,34 кг*м²; Iш=4,8 кг*м²

    Расчет ускорений выполняется для всех передач и для всего диапазона скоростей. Результаты расчетов занесены в таблицу №8 и отображены на графике.

Таблица №8

Результаты расчета ускорений автомобиля.

Передача	Значения при оборотах ne, об/мин
	n	700	1400	2100	2800	3500	4200	4900	5600
Первая Y1=1.195	V, км/ч	6,6	13,2	19,8	26,5	33,1	39,7	46,3	52,9
	f(V)	0,0180	0,01801	0,01803	0,01805	0,01808	0,01811	0,01815	0,01819
	Dk(n)	0,234	0,251	0,257	0,254	0,240	0,216	0,181	0,13
	Jk(n)	1,777	1,916	1,969	1,936	1,825	1,627	1,342	0,978
Вторая Y2=1.089	V, км/ч	10,2	20,5	30,7	40,9	51,2	61,5	71,7	81,9
	f(V)	0,01801	0,01803	0,01806	0,01812	0,01819	0,01826	0,01836	0,01848
	Dk(n)	0,151	0,161	0,164	0,161	0,150	0,132	0,108	0,076
	Jk(n)	1,197	1,287	1,314	1,286	1,187	1,024	0,807	0,518
Третья Y3=1.045	V, км/ч	15,9	31,9	47,9	63,8	79,8	95,8	111,8	127,7
	f(V)	0,01802	0,01807	0,01816	0,01829	0,01845	0,01865	0,01888	0,0191
	Dk(n)	0,096	0,102	0,101	0,096	0,085	0,068	0,046	0,019
	Jk(n)	0,732	0,788	0,777	0,729	0,624	0,463	0,254	0
Четвертая Y4=1.029	V, км/ч	23,2	46,3	69,5	92,6	115,7	138,9	162,1	185,2
	f(V)	0,01804	0,01815	0,01834	0,0186	0,0189	0,0189	0,0198	0,0204
	Dk(n)	0,065	0,066	0,062	0,052	0,036	0,015	-0,016	-0,042
	Jk(n)	0,447	0,456	0,416	0,318	0,162	-0,041	-0,342	-0,595

 

Рисунок №5

 

Вpемя разгона автомобиля на k-й передаче находится по формуле:

                                          tpk = tk + tпk ,                                                 

где tk – время движения на передаче, с; tпk – время переключения передачи,с; tпk=0,5.

    Время движения с ускорение на k-ой передаче tk, можно найти по формуле:

,

гдеVн и Vк – скорости начала и конца разгона на передаче.

    Приближенно время разгона можно найти суммированием элементарных временных интервалов, на которых можно полагать ускорение постоянным. Эти временные интервалы dtj (с) будут равны отношению приращения скоростей движения dVj (м/с) к средним за интервал ускорениям Jcpj (м/с2)

                             n        n dVj    n 2*(Vj – Vj-1)

                     tk = S dtj = S ¾¾ = S ¾¾¾¾¾¾ ,                      

                            j=1     j=1 Jcpj   j=1 Jj + Jj-1

 

где Jcpj = 0.5*(Jj + Jj-1), J0 = 0.

Пpи расчете следует учитывать снижение скорости движения автомобиля при переключении передач на величину

                                        dVп = 9.81 * tпk * f(V).

Поэтому начальная скорость движения после переключения передачи будет определяться по формуле

                                                 Vн = Vk – dVп.

Путь разгона автомобиля на k-й передаче находится по формуле:

                                                   Spk = Sk + Sпk ,                                       

где Sk – путь движения на передаче, м;

  Sпk – путь, проходимый автомо­билем при переключении передачи, м.

Путь разгона можно вычислить путем интегрирования ускорения

или приближенно, суммированием элементарных приращений пути dSj :

                                 n         n             n (Vj + Vj-1)

                        Sk = S dSj = S Vcp dtj = S ¾¾¾¾¾ dtj .

                                j=1       j=1          j=1   2

    Путь, пройденный автомобилем за время переключения передачи, определяется по формуле

Sпk= 0.5 * tпk * [Vk + (Vk – dVп)]

или с учетом выражения:

               Sпk = [Vk – 0.5 * 9.81 * tпk * f(V)] * tпk ,

где Vk – конечная скорость на передаче

Результаты расчетов представленны в таблицах 9 и 10.

По результатам расчета строятся графики времени и пути разгона в зависимости от скорости автомобиля.

Таблица №9

Интервал скоростей и характеристики переключения передач.

Передача	Скорость, м/с		tnk, c	dVn,м/c	Snk, м	f(Vk)
	Vн	Vk
Первая	1,83	9,19	0,5	0,088	4,57	0,0181
Вторая	9,1	19,92	0,5	0,09	9,94	0,0183
Третья	19,83	31,04	0,5	0,093	15,5	0,0189
Четвертая	30,95	38	0,5	-	-	-

Таблица №10

Расчет времени и пути разгона автомобил на передачах.

Передача	Скорость, км/ч (м/с)		Ускорение, м/с2		Jср. м/с2	dt, c	t, c	Vcp., км/ч (м/с)	dS, м	S, м
	Vj-1	Vj	Jj-1	Jj
Первая	6,6(1,8)	13,2(3,7)	1,78	1,91	1,85	1,03	1,03	9,9(2,8)	2,9	2,9
	13,2(3,7)	19,8(5,5)	1,91	1,97	1,94	0,93	1,96	16,5(4,6)	4,3	7,2
	19,8(5,5)	26,5(7,4)	1,97	1,94	1,95	0,97	2,93	23,2(6,5)	6,3	13,5
	26,5(7,4)	33,1(9,2)	1,94	1,83	1,89	0,95	3,88	29,8(8,3)	7,9	21,4
Вторая	32,8(9,1)	41(11,4)	1,31	1,29	1,3	1,77	5,65	36,9(10,3)	18,1	39,5
	41(11,4)	51,2(14,2)	1,29	1,19	1,24	2,26	7,91	46,1(12,8)	28,9	68,4
	51,2(14,2)	61,5(17,1)	1,19	1,03	1,11	3,22	11,13	56,4(15,7)	50,6	119
	61,5(17,1)	71,7(19,9)	1,03	0,81	0,92	3,04	14,17	66,6(18,5)	56,2	175,2
Третья	71,4(19,8)	79,8(22,2)	0,69	0,62	0,65	3,7	17,87	75,6(21)	77,7	252,9
	79,8(22,2)	95,8(26,6)	0,62	0,46	0,54	8,15	26,02	87,8(24,4)	198,9	451,8
	95,8(26,6)	104,4(29)	0,46	0,35	0,4	6	32,02	101,1(27,8)	166,8	618,6
	104,4(29)	111,8(31)	0,35	0,25	0,3	6,67	38,69	108,1(30)	200	818,6
Четвертая	111,4(31)	115,7(32)	0,2	0,16	0,18	6,67	45,36	113,6(31,5)	210	1028,6
	115,7(32)	127,8(36)	0,16	0,08	0,12	28,4	73,69	121,8(33,8)	958,2	1986,8
	127,8(36)	136,8(38)	0,08	0	0,04	62,5	136,2	132,3(36,8)	2300	4286,8

Рисунок №6

Время и путь разгона автомобиля.

 

 

    Теоретический тормозной путь подсчитывается по формуле:

Sт=Vт²/(2*9.81*φ),

Где Vт – скорость начала торможения м/с;

  φ – коэффициент сцепления.

    Остановочный путь определяется с учетом квалификации водителя, типа и состояния тормозной системы в эксплуатации и вычесляется по формуле:

So=Sт*Kэ+(tp+tт)*Vт,

где tp – время реакции водителя, tp=1,2c;

tт – время запаздывания срабатывания тормозной системы, tт=0,2с;

Кэ – коэффициент, учитывающий эксплуатационное состояние тормозов, Кэ=1,5с.

    Расчет тормозного и остановочного путей производится для всего возможного диапазона скоростей движения микроавтобуса РАФ-2203 по горизонтальной дороге с коэффициентом сцепления φ=0,6. Результаты вычислений представленны в таблице №11 и на графике.

Таблица №11

Результаты расчета тормозного и остановочного пути.

Скорость Vт, м/с	5	10	15	20	25	30	35	40	45	50
Путь Sт, м	2,12	8,49	19,11	33,98	53,09	76,45	104,06	135,92	172,02	212,37
Тупь Sо, м	10,18	26,74	49,67	78,97	114,64	156,68	205,09	259,88	321,03	388,56

 

Рисунок №7

 

    Максимальное замедление автобуса и тормозные моменты на колесах в значительной степени определяются состоянием дороги.

    Реакции между колесами и дорогой вычисляются по формулам:

Z1=9,81*(G1+(Ga* φ*Hg)/La),

Z2=9,81*(G2-(Ga* φ*Hg)/La),

где Z1 и Z2 – реакции между дорогой и, соответственно, передними и задними колесами, H;

G1 и G2 – масса автомобиля приходящаяся на передние и задние колеса, соответственно, Н;

Hg – вертикальная координата (высота) центра тяжести автомобиля, м, Hg=0,75;

    La – база автомобиля, м.

    Тормозные моменты на колесах вычисляются по формулам:

Мт1=Z1* φ*Rk;

Мт2=Z2* φ*Rk,

Где Rk – радус качения колеса, м.

    Результаты расчетов представленны в таблице №12.

    Максимальное замедлени находится по формуле:

Jmax=9,81*φ;

 Jmax=9,81*0,6=5,89 м/с².

Таблица №12

Тормозные моменты на колесах автомобиля.

Коэффициент сцепления φ		0,1	0,3	0,5	0,7	0,9
Реакции, Н	Z1	13269	14790	16313	17835	19357
	Z2	13316	11794	10272	8750	7228
Тормозные моменты, Н*м	Мт1	452	1512	2781	4257	5940
	Мт2	454	1207	1751	2089	2218

 

Рисунок №8

 

    Для проверки правильности расчетов вычисляется значение φ, соответствующее точке пересечения зависимостей Z1(φ) и Z2(φ). Это значение должно совпадать с вычисленным по формуле:

φ =(a-b)/(2*Hg),

где a и b – горизонтальные координаты центра тяжести автомобиля, вычисляемые по формулам:

a=La*G2/Ga; b=La*G1/Ga.

La=a+b

    Проверка:

а=2,62*1436/2710=1,39; b=2,62*1275/2710=1,23

La=2,62

φ =(1,39-1,23)/(2*0,75)=0,16/1,5=0,11

    Расчеты выполненыверно, т.к.вычесленное значение φ=0,11 совпадает с графическим значение φ.