При его оснащении двигателем змз-4026. 10 или змз-4063. 10

      Сравнение расчетных результатов показывает, что более мощный двигатель ЗМЗ-4063.10, как и следовало ожидать, обеспечивает некоторое увеличение максимальной скорости движения автомобиля (на 3-4 км/ч, рис.28). Но главным достижением применения нового двигателя является улучшение разгонных характеристик грузовика (см. рис.29): на 1-й передаче максимальные ускорения увеличиваются на 5-6%, на 2-й передаче – на 4-5%, на высших передачах – на 2-3%. Графики ускорений показали, что для реализации потенциальных возможностей нового двигателя необходимо использовать у него более высокие рабочие обороты, на режимах которых у него преимущества наиболее заметны. Проведенные испытания подтвердили выводы расчетов: разгон с места полностью груженой «ГАЗели» с двигателем ЗМЗ-4063.10 на пути в 400 м потребовал на 1,5-2 с меньше времени (25,5 с вместо 27 с), т.е. интенсивность разгона возросла на 6-7%.

       Лучшая динамика автомобиля с 406-м двигателем дает дополнительный выигрыш в сроках осуществления транспортного процесса, что наиболее ощутимо в городских условиях, а также при достаточно больших суточных пробегах и в случае максимального использования грузоподъемности грузовика. Если к этому добавить, что новый двигатель за счет более совершенной конструкции обеспечивает снижение расхода топлива на  1,5-2 л/100 км и имеет больший ресурс до капитального ремонта, то понятно, что при интенсивной эксплуатации автомобиля себестоимость перевозок будет снижена, несмотря на более высокую цену грузовика.

 

 

5-я передача

4-я передача

3-я передача

2-я передача

1-я передача

м /с ^2   1,6   1,4   1,2   1,0   0,8   0,6   0,4   0,2

а_х                                                                      

                                                                           

                                                                                                               

                                                                                                                             

                                                                                                                                   

                                                                                                                                     

                                                                                                                                   

                                                                                                                                       

                                                                                                                                       

                                                                                                                               

                                                                                                                                                 

                                                                                                                                                

                                                                                                                                                      

                                                                                                                                                           

                                                                                                                                          

0      20     40     60     80    100    120        Va, км / ч

                                                                                                                                              

                                                                                                                                                                  

Рис.29. Графики максимальных ускорений автомобиля ГАЗ-3302                   с различными двигателями:              ЗМЗ-4063.10;             ЗМЗ-4026.10

                                                                                                                                                             

                                                                                                                                                        

2. Улучшение   разгонных    характеристик автомобиля        Владелец автомобиля «Соболь» (ГАЗ-2217) обратился на тюнинговую фирму с просьбой улучшить характеристики разгона его автомобиля. Зада-ча могла быть решена двумя способами:      1) установкой на автомобиль более мощного двигателя;      2) изменением передаточных чисел в трансмиссии. Первый вариант требовал значительных финансовых затрат и достаточно боль- шого времени на переоборудование автомобиля. Кроме того, необходимо бы- ло получить разрешение на переоборудование транспортного средства от соответствующих отделов ГИБДД. Второй вариант был гораздо менее трудо- емким, более дешевым и не требовал получения разрешающих документов.        В качестве самого простого способа изменения передаточных чисел в трансмиссии была избрана замена передаточного числа главной передачи авто- мобиля (со стандартного для «Соболя» 4,55 на 5,125 от редуктора ведущего моста «ГАЗели»). Предварительно был произведен тяговый расчет, неко- торые результаты которого приведены на рис.30 и рис.31.        Из  рис.30 следует, что максимальная скорость движения  автомобиля с главной передачей uo = 5,125, как и ожидалось, уменьшится, но это уменьше- ние составит всего 2-4 км/ч (1,5-3%). В то же время разгонная динамика автомобиля улучшится существенно.

                                                                                                                                                               

                                                                                                                                                                              

                                        

                    

                   

                       

                    

                                       

                                           

 

 

         Р, кВт

    80                                  

                              

       60  

                                                                  Р _т(1)

                                                                                         Р _т(2)

Va ^max(uo= 5,125)

       40

                                                                             Р _f + P_w

Va ^max(uo= 4,55)

    20

 

                     30       50        70       90       110     130 км/ч

Рис.30. Мощностной баланс для автомобиля ГАЗ-2217 с вариантами                       главной передачи:

                         тяговая мощность на ведущих колесах Р _т(1) при u_o = 5,125;

                         тяговая мощность на ведущих колесах Р _т(2) при u _о = 4,55;

             Р _f + P_w – кривая суммарных затрат мощности на преодоление сопротивления

                         качению и сопротивления воздуха

     Действительно (это хорошо видно из рис.31), максимальные ускорения  на 1-й передаче возрастут с 1,6 до 1,82 м/с² (т.е. на 14%), на 2-й передаче – с 1,25 до 1,42 м/с² (также на 14%), на 3-й передаче – с 0,7 до 0,82 м/с² (на 17%), на 4-й передаче – с 0,4 до 0,47 м/с² (также на 17%), на 5-й передаче – с

                                                                                                                                    0,25 до 0,31 м/с² (уже

1-я передача

а_х м/с²                                                                                                                      на 24%).

1,8                                                                                              Последующее пе-

                                                                                           реоборудование авто-

2-я передача

1,5                                                                                    мобиля полностью под-

                                                                                           твердило результаты

                                                                                           расчетов. Машина ста-

1,2                                                                                    ла очень уверенно раз-

3-я передача

                                                                                           гоняться на всех пере-

0,9                                                                                    дачах и совершать об-

                                                                                           гоны, почти не уступая

4-я передача

                                                                                           легковым автомобилям,

0,6                                                                                    что сделало ее более

                                                                                           приспособленной для

5-я передача

                                                                                           движения в городских

0,3                                                                                    условиях. Конечно, рас-

                                                                                           ход топлива увеличился

                                                                                           на 10-11%, но заказчика

     10   30   50    70  90    110 км/ч  это не беспокоило.

       Рис.31. Графики ускорений автомобиля ГАЗ-2217:

                              главная передача u_o = 5,125;

                              главная передача u_o = 4,55

     3. Оценка  результатов  установки  на  легковой автомобиль ГАЗ-3102 V -образного восьмицилиндрового двигателя рабочим объемом 4 л

     Особенность задачи заключалась в том, что двигатель разрабатывался для грузовика, поэтому был малооборотистым (Р_е ^max = 115 л.с. при 3200 об/мин), но развивал в 1,5 раза больший крутящий момент, чем стандартный двигатель «Волги». Заказчика не волновало, что нагруженность трансмиссии ГАЗ-3102 при таком переоборудовании также возрастала. Ему надо было получить автомобиль с эксклюзивной динамикой разгона.

     Предварительный анализ показал, что при сохранении стандартных передаточных чисел трансмиссии даже в случае снятия с двигателя ограничителя оборотов и раскрутки его до 4000 об/мин максимальная скорость автомобиля на ускоряющей передаче не превысит 140-145 км/ч. Поэтому была изготовлена главная пара с передаточным числом 3,7 вместо стандартной для этого автомобиля шестеренчатой пары с передаточным числом 3,9. Тяговый расчет дал следующие результаты (см. рис.32 и рис.33).

    Р кВт

                                     Р _т(4)

  60                                    

                                   Р _т(5)            Р _т(4)     Р _т(5)

 

  40

  20                                                   Р _f + P_w

 

             30    50   70   90   110 130  150170  км/ч

       Рис.32. Мощностной баланс автомобиля ГАЗ-3102 с различными двигателями:

                             – V 8, 4-я передача;          – V 8, 5-я передача (u_o = 3,7);

                      Р4 ЗМЗ-406, 4-я передача;          Р4 ЗМЗ-406, 5-я передача (u_o = 3,9);

       Р _f + P_w – суммарные затраты мощности на преодоление сопротивления качению

                              и сопротивления воздуха

 

       Мощностной баланс автомобиля с двигателем V8 и включенной         4-й передачей в коробке передач показывает (рис.32), что его максимальная скорость движения составит 143-145 км/ч. При движении на ускоряющей 5-й передаче максимальная скорость для этого автомобиля составит 153-155 км/ч (со стандартным двигателем Р4 ЗМЗ-406 и u_o = 3,9на обеих передачах баланс дает на 7-10% более высокую максимальную скорость V_a ^max =167-168 км/ч).

     Значительно более высокий крутящий момент двигателя V8 сказывается прежде всего на динамике разгона автомобиля. Графики рис.33 показывают, что максимальные ускорения автомобиля на 1-й и 2-й передачах возрастают более чем на 40%, на 3-й и 4-й передачах это увеличение составит почти 50%, на 5-й передаче максимальные ускорения возрастают почти на 60%. Видно, что автомобиль может нормально трогаться с места на 2-й передаче, а при

   а_х    м/с²                                                                      энергичном трогании с

1-я передача

                                                                                      места на 1-й передаче с 

                                                                                      полным использованием  

2,85                                                                              мощности будет возникать

                                                                                      пробуксовка ведущих ко-

2-я передача

                                                                                      лес, если не используются

2,40                                                                              специальные шины типа

                                                                                       «слик», обладающие повы-

Указанный прототип  своеобразного «дрегстера»   на базе легкового автомо-  биля ГАЗ-3102 «Волга»   был изготовлен под руко-  водством и при участии  одного из авторов этой  книги – В.И. Пескова – в  1998 г. и в том же году  демонстрировался на Мос-  ковском международном  автосалоне.

                                                                                      шенным сцеплением.       

1,80                                                                                              

3-я передача

 

 

4-я передача

1,20

0,75

0,30

 

          20     50   80  110 140 170 км/ч

Рис.33. Графики максимальных ускорений

                          автомобиля ГАЗ-3102:

              двигатель V 8 и главная передача u_o = 3,7;

              двигатель Р4 ЗМЗ-406 и главная передача u_o = 3,9

 

      Задачи по материалам главы 1для самостоятельного решения   

 

      Задача 1.1. Найти свободный и статический радиусы колеса с шиной, имеющей маркировку 175/70 R 13. Коэффициент вертикальной деформации шины под номинальной нагрузкой 0,83.

      Задача 1.2.   Колесо грузового автомобиля с шиной 9.25-20Р за 20 оборотов прошло путь 57,9 м. Определить радиус качения колеса и статический радиус колеса (коэффициент вертикальной деформации шины 0,84).

      Задача 1.3. Легковой автомобиль движется со скоростью 150 км/ч. В коробке передач включена повышающая передача с передаточным числом 0,785. Передаточное число главной передачи 4,1. На автомобиле установлены шины размерности 185 / 70 R 13, которые имеют коэффициент вертикальной деформации 0,82. Определить угловую скорость коленчатого вала двигателя (буксование колес отсутствует). 

      Задача 1.4. Ведущее колесо катится с равномерной скоростью при подведении к нему крутящего момента Т _к = 1,2 кН.м. Вертикальная нагрузка на колесо 15 кН, коэффициент сопротивления качению 0,01, статический радиус колеса 0,44 м. Определить силу тяги на колесе.

      Задача 1.5. Дизельный двигатель развивает при стендовых испытаниях максимальную мощность 265 кВт при угловой скорости вращения коленчатого вала 220 с^-1. Отношение угловых скоростей коленчатого вала на режимах максимальной мощности и максимального момента равно 1,4. Коэффициенты в уравнении скоростной характеристики двигателя: а = 0,68, b = 1,07 и с = 0,75. При установке на автомобиль общие потери мощности двигателя, связанные с установкой дополнительного оборудования и наличия подкапотных потерь, составили 15%. Построить внешнюю скоростную характеристику двигателя, установленного на автомобиле.

      Задача 1.6. Автобус полной массой 10000 кг  движется равномерно со скоростью 85 км/ч на подъеме с продольным уклоном 5%. Коэффициент сопротивления качению равен 0,015, КПД трансмиссии составляет 0,86, коэффициент обтекаемости с_х = 0,7. Ширина автобуса 2,5 м, высота 3,5 м, коэффициент a_п  = 0,9. Какую мощность развивает двигатель автобуса?

       Задача 1.7. Двигатель автомобиля развивает мощность 45 кВт во время его движения на третьей передаче со скоростью 25 км/ч и ускорением 0,35 м/с². Передаточные числа: в коробке передач 2,64, в главной передаче 5,125. Общий КПД трансмиссии 0,88. Момент инерции вращающихся деталей двигателя 0,275 кг.м². Потери, связанные с ухудшением наполнения двигателя при разгоне, равны 0,4%. Статический радиус колес 0,37 м. Определить мощность, передаваемую ведущим колесам автомобиля.

      Задача 1.8. Легковой автомобиль полной массой 1445 кг движется со скоростью 144 км/ч по дороге с коэффициентом сцепления 0,8. Коэффициент сопротивления качению на этом режиме равен 0,025. В статическом состоянии на заднюю ведущую ось автомобиля приходится 0,53 G_a. Коэффициент обтекаемости с_х = 0,4, площадь поперечного сечения кузова 1,8 м², высота центра парусности 0,7 м, динамический радиус колес 0,3 м, база автомобиля 2,42 м. Определить максимальную силу тяги на ведущих колесах по условию их сцепления с дорогой на этом режиме движения.

      Задача 1.9. У переднеприводного легкового автомобиля на переднюю ось приходится 55% массы. Коэффициенты дорожного покрытия j _х = 0,4 и       f = 0,025. База автомобиля 2,5 м, высота центра тяжести 0,7 м. Какой максимальный подъем сможет преодолеть автомобиль по условиям сцепления?

      Задача 1.10. Два автомобиля массой по 3000 кг и развесовкой по осям 50:50 (один с колесной формулой 4х2, другой 4х4) движутся по дороге с коэффициентом сцепления 0,5. На сколько процентов максимальная сила тяги на ведущих колесах автомобиля 4х4 больше, чем у автомобиля 4х2? (Коэффициент изменения нормальных реакций на задних колесах обоих автомобилей равен 1,1).

       Задача 1.11. Какой максимальный подъем преодолеет заднеприводный автомобиль с развесовкой по осям 50:50 по условиям задачи 1.9?

       Задача 1.12. В таблице представлена зависимость момента двигателя автомобиля повышенной проходимости от угловой скорости вращения коленчатого вала. Масса автомобиля 6000 кг; передаточные числа:  первой передачи коробки передач 6,55, низшей ступени дополнительной передачи 1,98, главной передачи 6,83.  КПД трансмиссии 0,8;  динамический радиус колес      0,505 м.

w е, с^-1	105	131	157	184	210	236	262	288	315	336
Те, Н.м	254	266	276	282	284	283	278	272	263	252

Необходимо: а) построить тяговую характеристику автомобиля на низшей передаче трансмиссии; б) определить максимальный подъем, преодолеваемый автомобилем при движении по дороге с коэффициентом сопротивления качению f = 0,02 и коэффициентом сцепления j _x = 0,7; в) рассчитать максимальное ускорение при разгоне на горизонтальном участке этой дороги, если коэффициент учета вращающихся масс на низшей передаче в трансмиссии равен 3,5.

      Задача 1.13. Легковой автомобиль массой 1160 кг движется по дороге с коэффициентом сопротивления качению 0,022. Максимальный крутящий момент двигателя 75 Н.м при 2675 об/мин. Фактор обтекаемости автомобиля 0,5 Н.с²/м². Статический радиус колес 0,29 м. Определить максимальные углы подъемов, преодолеваемые автомобилем на третьей и четвертой передачах, если передаточные числа таковы: третьей передачи 1,40, четвертой передачи 0,96, главной передачи 4,125. КПД трансмиссии 0,92.

      Задача 1.14. Грузовой автомобиль полной массой 30 т движется равномерно на ускоряющей передаче в коробке передач с максимальной скоростью 72 км/ч по дороге с коэффициентом сопротивления качению f = 0,02. Чему будет равен динамический фактор автомобиля, если водитель включит прямую передачу в коробке передач? Считать фактор обтекаемости равным 6,5 Н.с²/м², передаточное число ускоряющей передачи 0,78. Режим работы двигателя на передачах остается неизменным.

      Задача 1.15. Определить ускорение автомобиля полной массой 1500 кг, движущегося со скоростью 65 км/ч по дороге с коэффициентом сопротивления качению 0,013. Тяговая сила на ведущих колесах автомобиля 1450 Н, фактор обтекаемости 0,48 Н.с² / м², коэффициент учета вращающихся масс 1,07.

      Задача 1.16. Определить максимальное ускорение автомобиля при трогании с ме