Мощностной баланс автомобиля
Распределение мощности двигателя по отдельным видам мощностей, затрачиваемых на преодоление сопротивлений, носит название мощностного баланса и может быть представлено в виде следующего уравнения: Nе = Nт + Nf + Nw ± Nh ± Nj , или NТ = Nе·ηт = v·(Рf + Рw ± Рh ± Рj), где ηт, – КПД трансмиссии; v- скорость движения автомобиля, м/с; NТ - мощность, подведенная от двигателя к ведущим колесам автомобиля; Nтр - мощность, теряемая на трение в агрегатах трансмиссии; Nf = Pfv - мощность, затраченная на преодоление сил сопротивлению качения колес; Nh = Рhv - мощность, затраченная на преодоление сил сопротивления подъему; Nw = Pwv - мощность, затраченная на преодоление силы сопротивления воздуха; Nj = Рjv - мощность, затраченная на преодоление силы инерции автомобиля. Мощность, потерянная в трансмиссии автомобиля, может быть определена как: Nтр = Nе (1 - ηт). Потери мощности на самопередвижение автомобиля (мощности сопротивления качению) определяется по формуле: Nf = Рf·v = f·G·v , где Рf - сила сопротивления качению; G - сила тяжести (вес) автомобиля; f - коэффициент сопротивления качению. Мощность на преодоление сил сопротивления воздуха: Nw = Рw ·v = кw ·F·v2·v = кw ·F·v3, где Рw - сила сопротивления воздуха; кw - коэффициент обтекаемости; F - лобовая площадь автомобиля. Мощность на преодоление сил сопротивления подъему может быть определена по формуле: Nh = Рh·v = G·v·sin α , где Рh - сила сопротивления подъема; α - угол подъема. При движении под уклон величина Nh берется со знаком минус. Мощность, затрачиваемая на преодоление сил сопротивления разгону (сил инерции), определяют как: , где Рj – сила сопротивления разгону; δвр - коэффициент учета влияния на разгон вращающихся масс двигателя и автомобиля; g - ускорение свободного падения; dv/dt - ускорение автомобиля. В случае замедленного движения Nj берется со знаком минус. Порядок построения диаграммы мощностного баланса. Сначала рассчитывают мощностной баланс для передачи, на которой обеспечивается максимальная скорость vmax автомобиля. Для выбранных ранее интервалов по угловой скорости коленчатого вала двигателя и соответствующей ей скорости автомобиля рассчитывают мощностной баланс. Затем в координатах N-v строят внешнюю скоростную характеристику (рис.4-а). N, кВт Частота вращения вала двигателя а) N, кВт Б) в) Рис.4. Построение графика мощностного баланса автомобиля.
Ниже кривой Ne(v)строят кривую NТ = Ne - Nтр = Neηтр (рис.4-б); затем наносят кривую мощности NД (или Nψ), затрачиваемой на преодоления дорожных сил: NД = Nψ = Nf + Nh (рис.4-в). Вверх от кривой NД откладывают значения мощности сопротивления воздуха Nw (кривая NД + Nw) (рис.4-в). Отрезки ординат между кривой NД + Nw и осью абсцисс определяют собой суммарную мощность, затрачиваемую на преодоление сопротивления дороги и воздуха. Отрезки мощности Nj, заключенные между кривыми NT и NД + Nw, характеризуют запас мощности, который может быть использован для преодоления повышенного сопротивления дороги или разгона автомобиля. При равномерном движении автомобиля мощность NT , подведенная от двигателя к ведущим колесам автомобиля, расходуется только на преодоление сопротивления дороги и воздуха. Если дроссельная заслонка открыта полностью (для дизеля - положение рейки топливного насоса высокого давления соответствует максимальной подачи топлива), то наибольшую скорость Vmаx автомобиль развивает, когда мощность NT равна сумме мощностей NД и Nw (на рис.4-б точка А). Для равномерного движения автомобиля по той же дороге со скоростью, меньшей Vmаx водитель должен уменьшить подачу топлива. Например, для движения со скоростью V1, топливоподачу нужно уменьшить так, чтобы мощность NT изменялась по кривой, показанной на рис. 4-б, штриховой линией, График мощностного баланса для всех передач строят таким же образом, только вместо одной пары кривых Ne и NТ наносят несколько в зависимости от числа передач в коробке (рис.4-в). При изменении передаточного числа коробки передач uкп изменяется лишь скорость автомобиля; мощность Ne, также мощность NТ, если не учитывать изменения КПД трансмиссии на различных передачах, остаются без изменений. На рис.5 приведена диаграмма мощностного баланса автомобиля, которая представляет собой зависимость мощности NТ на колесах автомобиля для всех передаточных отношений uкп в коробке передач, мощности сопротивлений качению NД (или Nψ) = Nf (горизонтальный участок дороги: Nh = 0) и воздуха Nw от скорости движения машины v. На этом рисунке в графическом виде представлены данные расчета параметров мощностного баланса легкового автомобиля типа ВАЗ- 2109 (с 5-скоростной коробкой передач: uкп= 3,636; 1,950; 1,357; 0,941; 0,748) для двух вариантов дорожных условий (сухое асфальтовое покрытие f01 =0,015 и твердая грунтовая дорога f02 = 0,03). В качестве исходных данных были взяты следующие: - КПД трансмиссии ηт, = 0,92; - передаточное число главной передачи u0 = 3,9; - кинематический радиус колеса rк = 0,26 м; - полный вес автомобиля G = 14500 Н; - коэффициент аэродинамического сопротивления кw = 0,25; - лобовая площадь автомобиля F = 1,9 м2. Величины коэффициента сопротивления качению для различных скоростей движения автомобиля были предварительно подсчитаны по зависимости: и приведены в табл. 2.5. Таблица 2.5. Изменение коэффициента сопротивления качению в зависимости от скорости:
Скорость автомобиля v на каждой передачи uкп, соответствующая различной частоте вращения вала двигателя n, рассчитывалась по формуле: ; . Данные расчета приведены в табл. 2.6. Таблица 2.6. Соотношение между скоростью автомобиля и частотой вращения двигателя для различных передач коробки передач:
Мощность NТ, подведенная от двигателя к ведущим колесам для различных частот вращения вала двигателя (табл.2.7), определена как: NТ = Nе·ηт . Значения Nе для выбранных частот вращения вала двигателя nе взяты из данных внешней скоростной характеристики двигателя.
Таблица 2.7. Значения мощности NТ, подведенной от двигателя к ведущим колесам, для различных частот вращения вала двигателя:
Мощность, затрачиваемая на преодоление сил сопротивления качению, рассчитана по формуле: Nf = f·G·v , где значения коэффициента сопротивления качению f для соответствующих скоростей движения автомобиля берутся из табл. 2.5. Мощность, затрачиваемая на преодоление сил сопротивления воздуха, определялась по зависимости: Nw = кw ·F·v3. Замечание. Во всех расчетных зависимостях размерность скорости v приведена в м/с. Данные расчета приведены в табл. 2.8. Таблица 2.8.
По табличным данным построены графики, обуславливающие в совокупности диаграмму мощностного баланса автомобиля (рис.5).
Рис.5. Диаграмма мощностного баланса автомобиля.
Из диаграммы следует, что максимальная скорость движения автомобиля (vтах = 155 км/ч) по асфальтированной дороге (f1 =0,015) достигается на четвертой передачи. По грунтовой дороге (f1 =0,03) эта скорость снижается до 132 км/ч. Пятая передача используется для повышения топливно-экономических качеств автомобиля (см. раздел «Топливная экономичность автомобиля»). Правильность проведенного расчета можно проверить по условию, что величина максимального значения скорости должна совпадать с результатом, полученным из графика мощностного баланса автомобиля.
Глава 3.
Популярное: Как построить свою речь (словесное оформление):
При подготовке публичного выступления перед оратором возникает вопрос, как лучше словесно оформить свою... Как вы ведете себя при стрессе?: Вы можете самостоятельно управлять стрессом! Каждый из нас имеет право и возможность уменьшить его воздействие на нас... ©2015-2024 megaobuchalka.ru Все материалы представленные на сайте исключительно с целью ознакомления читателями и не преследуют коммерческих целей или нарушение авторских прав. (5861)
|
Почему 1285321 студент выбрали МегаОбучалку... Система поиска информации Мобильная версия сайта Удобная навигация Нет шокирующей рекламы |