Построение тяговой характеристики автомобиля

 

Тяговое усилие определяется из выражения:

 

P_T =M_в*U_г*U_ki*kр*η_т/r_k (21)

I P_т1= (129*3,06*3,28*1,2*0,95*0,8) /0,28=4217H

II P_т1= (129*1,97*3,06*1,2*0,95*0,8) /0,28=2532H

 

Аналогично проводим расчет для каждой из передач для следующих значений оборотов коленвала двигателя, и результаты расчетов сводим в таблицу 2.

 

Таблица 2 - Тяговая характеристика автомобиля

Передача	Параметр	Частота вращения коленвала
		500	1000	1500	2000	2500	3000	3500	4000	4500	5000
I	Pт, Н	4217	4511	4708	4838	4871	4891	4819	4675	4479	4201
	Va, м/с	1,22	2,44	3,66	4,88	6,10	7,32	8,54	9,76	10,98	12,21
II	Pт, Н	2533	2710	2827	2906	2926	2937	2894	2808	2690	2523
	Va, м/с	2,03	4,06	6,10	8,13	10,16	12, 19	14,22	16,26	18,29	20,32
III	Pт, Н	1520	1626	1697	1744	1755	1763	1737	1685	1614	1514
	Va, м/с	3,39	6,77	10,16	13,55	16,93	20,32	23,71	27,09	30,48	33,87
IV	Pт, Н	912	976	1018	1046	1053	1058	1042	1011	968	908
	Va, м/с	5,64	11,29	16,93	22,58	28,22	33,87	39,51	45,15	50,80	56,44

 

Скорость движения автомобиля на данной передаче при данной частоте вращения коленвала двигателя n_т вычисляется по формуле (м/с):

 

V_a=0,105*r_k*n_т/U_г*U_дк*U_ki (22)

 

Результаты расчетов сводим в таблицу 2.

 

I V_a1=0,105* (0,28*500) / (3,28*3,06*1,2) =1,22

II V_a1=0,105* (0,28*500) / (1,97*3,06*1,2) =2,03

 

Аналогично проводим расчёт для каждой из передач для следующих значений оборотов коленвала двигателя, и результаты расчётов сводим в таблицу 2.

На основании таблицы строится тяговая характеристика автомобиля P_т=f (V_a) для каждой передачи рисунок 2.

 

Рисунок 2 - Тяговая характеристика автомобиля

 

Тяговое усилие, подводимое к ведущим колесам автомобиля, расходуется на преодоление сопротивлений качению, воздуха, подъему, инерции.

Сопротивление воздуха определяется соотношением (Н):

 

Р_в=К_в*F*V_a² (23)

 

Результаты расчетов сводим в таблицу 3

 

I Рв=0.3*1.848*1.22²=0.82 H

II Рв=0.3*1.848*2.03²=2.28 Н

 

Аналогично проводим расчёт для каждой из передач для следующих значений оборотов коленвала двигателя, и результаты расчётов сводим в таблицу 3.

 

Таблица 3 - Сила сопротивления воздуха

Передача	Параметр	Частота вращения коленвала
		500	1000	1500	2000	2500	3000	3500
I	Va, м/с	1,221	2,441	3,662	4,882	6,103	7,323	8,544
	Pв, Н	0,826	3,303	7,433	13,21	20,65	29,73	40,47
	Pвс, Н	4216	4508	4700	4825	4850	4861	4778
II	Va, м/с	2,032	4,064	6,096	8,128	10,16	12, 19	14,22
	Pв, Н	2,2894	9,1576	20,605	36,63	57,235	82,418	112,18
	Pвс, Н	2531	2700	2807	2869	2868	2855	2782
III	Va, м/с	3,3	6,7	10,1	13,5	16,9	20,3	23,7
	Pв, Н	6,037	24,89	56,55	101	158,3	228,5	311,4
	Pвс, Н	1514	1601	1640	1643	1597	1534	1425
IV	Va, м/с	5,6	11,2	16,9	22,5	28,2	33,8	39,5
	Pв, Н	17,39	69,54	158,3	280,7	440,9	633,4	865
	Pвс, Н	895	906	860	766	612	424	177

 

Определим свободную силу тяги автомобиля:

 

Р_св=Р_т-Р_в (24)

I Рсв=4217-0.82=4216 Н

II Рсв=2533-2.28=2531 Н

 

Аналогично проводим расчет Р_т, V_a, Р_в, Р_св для каждой из передач для следующих значений оборотов коленвала двигателя и результаты расчетов сводим в таблицу 3. На основании таблицы строится тяговая характеристика автомобиля P_св=f (V_a) для каждой передачи рисунок 3.

 

Рисунок 3 - Тяговая характеристика автомобиля

Определение основных показателей динамики автомобиля с механической трансмиссией

Динамический фактор

 

Универсальным измерителем динамических качеств автомобиля служит динамический фактор, представляющий отношение свободной тяговой силы к силе тяжести автомобиля, который находится по формуле:

 

D=P_св/G_a (25)

 

Производим расчет динамического фактора при движении автомобиля с 500 до 6000 мин^-1 оборотов коленчатого вала на первой передаче.

 

I D₁=6592/17701,25= 0,37

II D₁=4217,7/17701,25=0,24

 

Графическую зависимость динамического фактора от скорости на всех передачах называют динамической характеристикой автомобиля. Значения динамического фактора для различных передач заносят в таблицу 4

 

Таблица 4 - Динамический фактор

Передача	Параметр	Частота вращения коленвала двигателя, мин-1
		500	1500	2500	3500	4500	5500
I	Va, м/с	1,2	3,6	6,1	8,5	11	13,4
	D	0,37	0,41	0,42	0,4	0,35	0,26
II	Va, м/с	1,9	5,7	9,5	13,3	17,1	21
	D	0,24	0,26	0,27	0,25	0,21	0,16
III	Va, м/с	2,9	8,9	14,9	20,9	26,7	32,7
	D	0,15	0,16	0,16	0,15	0,12	0,07
IV	Va, м/с	4,7	14	23,4	32,7	42	51,4
	D	0,096	0,1	0,09	0,06	0,03	- 0,02

 

На основании таблицы 4 строится динамическая характеристика автомобиля D=f (V_a) для каждой передачи рисунок 4.

Ускорение автомобиля

 

Ускорение на горизонтальной дороге определяется из выражения (м/с²)

 

j_a= (D-ψ) *g/δ, (26)

 

где ψ - коэффициент сопротивления дороги ψ=0,015;

δ - коэффициент учета вращающихся масс.

Определим коэффициент учета вращающихся масс по формуле:

 

δ= δ₁+1+ δ₂*U_k², (27)

 

где U_k - передаточное число коробки передач; δ₁=0,05; δ₂=0,07.

 

Найдем коэффициент учета вращающихся масс на каждой передаче:

 

I δ=0.05+1+0.07*3,8²=2,06

II δ=0.05+1+0.07*2,432²=1,465

 

Найдем ускорение при движении автомобиля на горизонтальной дороге с 500 до 5500 мин^-1 оборотов коленчатого вала на каждой передаче:

 

I j_a1= (0,37-0,015) *9,8/2,06=1,736

II j_a1= (0,24-0,015) *9,8/1,465=1,505

 

Данные расчета сводим в таблицу 5, в которую также заносим значения величин обратных ускорению 1/j_a

Таблица 5 - Ускорение автомобиля

Передача	Параметр	Частота вращения коленвала двигателя, мин-1
		500	1500	2500	3500	4500	5500
I	Va, м/с	1,2	3,6	6,1	8,5	11	13,4
	ja м/с	1,736	1,88	1,927	1,831	1,6	1,16
	1/ja с2/м	0,6	0,53	0,52	0,55	0,625	0,86
II	Va, м/с	1,9	5,7	9,5	13,3	17,1	21
	ja м/с	1,505	1,64	1,706	1,57	1,304	0,97
	1/ja с2/м	0,66	0,61	0,59	0,64	0,77	1,03
III	Va, м/с	2,9	8,9	14,9	20,9	26,7	32,7
	ja м/с	1,085	1,165	1,165	1,085	0,84	0,44
	1/ja с2/м	0,92	0,86	0,86	0,92	1,2	2,3
IV	Va, м/с	4,7	14	23,4	32,7	42	51,4
	ja м/с	0,67	0,7	0,62	0,37	0,12	0,04
	1/ja с2/м	1,5	1,43	1,61	2,7	8,33	25

 

По данным таблицы 5 строим графики зависимостей j_a=f (V_a) рисунок 5 и 1/ j_a=f (V_a) рисунок 6 для каждой передачи.

Время разгона

 

Графически интегрируем график значений обратных ускорений. По графику величин обратных ускорений строим огибающую. Ее отрезок на промежутке от 0 до 27.7 м/с делим на равные части и из центра этих отрезков проводим линии до пересечения с огибающей, проецируя их на ось обратных ускорений. Далее значения отрезков на оси обратных ускорений и разницу между концом и началом отрезков оси ординат подставим в формулу:

 

Δt=1/ja*ΔV (28), Δt₁=5* (14-7) =35, Δt₂=5* (28-21) =35, Δt₃=6* (42-35) =42, Δt₄=10* (56-49) =70

 

Результаты измерений и расчетов заносим в таблицу 6.

 

Таблица 6 - Интегрирование графика обратных ускорений

1/ja, мм	ΔV мм	Δt мм²
5	7	35
5	7	35
6	7	42
10	7	70

 

Из таблицы 6 имеем:

 

∑ Δt=35+35+42+70=182 мм²

 

Определим время разгона до скорости 27,7 м/с по формуле:

 

t=∑ Δt*a*b, (29)

 

где a - масштаб скорости M_Va, м*с/мм; М_Va=0,5 м/с/мм

b - масштаб обратного ускорения M_1/ja, с²*м/мм; М_1/ja=0,1 с²/м/мм.

 

t=182*0,5*0,1=91с

 

Время разгона от скорости V_o до скорости V₁ определяется по формуле:

 

t₁= Δt₁*a*b. (30)

t₁=35*0,5*0,1=1,75c

 

Время разгона от скорости V₁ до скорости V₂ определяется по формуле:

 

t₂= (Δt₁+ Δt₂) *a*b. (31)

t₂= (35+35) *0,5*0,1=3,5c

 

Аналогично находим t₃, t₄, до скорости 27,7 м/с

По полученным значениям t и графику обратных ускорений определяем значения V_a и результаты приводим в таблицу 7.

 

Таблица 7 - Время разгона

t, с	1,75	3,5	3,85	5,6
Va, м/с	7	14	21	27,7

 

По значениям таблицы 7 строим график пути разгона - рисунок 7.

Путь разгона. Путь разгона можно определить с помощью интегрирования кривой t=f (Va). Результаты измерений занесем в таблицу 8.

 

Таблица 8 - Интегрирование графика пути разгона

t, мм	ΔV, мм	ΔS, мм²
10	13,85	138,5
29	13,85	401,65
37	13,85	512,45
44	13,85	609,4

 

Из таблицы 8 имеем:

 

∑ΔS=138,5+401,65+512,45+609,4=1662 мм²

 

Путь разгона до скорости 27,7 м/с определим по формуле:

 

S=∑ΔS*a*c; (32)

 

где a - масштаб скорости a, м*с/мм; a=4 м/с/мм; с - масштаб времени с, с/мм; c=0,1 с/мм.

 

S=1662*4*0,1=664,8 м.