Силовой (тяговый баланс автомобиля). Расчет и построение графика силового баланса

 

Последовательность расчета и построения графика силового (тягового) баланса следующая:

) Строится тяговая характеристика автомобиля, т.е. зависимость касательной силы тяги (Р_к, Н) от скорости (υ_i м/с) движения автомобиля. При построении тяговой характеристики делается допущение, что автомобиль движется равномерно по горизонтальному участку дороги.

Касательная сила тяги для каждой передачи автомобиля определяется по формуле:

 

 (17)

 

где Мкр - крутящий момент двигателя (принимается из таблицы 1),Нм;

i_тр- соответственно передаточное число и КПД трансмиссии (берутся из таблицы 3);

г_к - радиус качения ведущих колес (принимается как и у автомобиля -прототипа г_к =0,355), м;

Для первой передачи:

Для второй передачи:

Для третьей передачи:

Для четвертой передачи:

Для принятых частот вращения для двигателя с искровым зажиганием n_i|=(0,2-1,2)n_н (см. таблицу 1) скорость движения автомобиля на каждой передаче (υ_i м/с) может быть определена по формуле:

 

 (17)

 

Для первой передачи:

Для второй передачи:

Для третьей передачи:

Для четвертой передачи:

Результаты расчета величин Р_к и υ_i сводим в таблицу 4 и для каждой передачи строим график Р_к =f (υ_i), называемый тяговой характеристикой (см. рисунок 3).

) Рассчитываем силу сопротивления дороги (P_ψ, Н) при различных скоростях движения автомобиля определенных по формуле (17). Для определения силы Р_ψ принимаем во внимание формулу (4):

- для легковых автомобилей

 

 (18)

 

где f₀ - коэффициент сопротивления качению при движении автомобиля со скоростью менее 54 км/ч (принимаем f_o=0,018);

Для первой передачи:

Для второй передачи:

Для третьей передачи:

Для четвертой передачи:

 

Рассчитываем силу сопротивления воздуха (Pw, Н) для различных скоростей движения автомобиля (υ_i, м/с), по формуле:

 

 (19)

 

W_B - фактор обтекаемости автомобиля, Нс²/м².

Для первой передачи

Для второй передачи

Для третьей передачи

Для четвертой передачи

Результаты расчета величин P_ψ и P_w для каждой скорости движения автомобиля заносим в таблицу 4.

На тяговую характеристику автомобиля наносим зависимость силы сопротивления дороги (P_ψ) от скорости (υ_i) движения автомобиля. Началом построения графика P_ψ=f ( υ_i ) является точка, определяемая при скорости υ_i=0 Значение силы P_ψ в данной точке составит:

·для легковых автомобилей:

 

 (20)

 

После построения зависимости P_ψ=f ( υ_i), от полученного графика откладываем вверх значения силы сопротивления воздуха (Pw, Н) при различных скоростях (υ_i, м/с) движения автомобиля и получаем график

 

P_ψ+ P_w= f ( υ_i )

 

Таблица 4

Данные для построения графика силового (тягового) баланса автомобиля

Номер передачи	Расчетные точки	Мкр, Нм	iтр	ηтр	υi м/с	Pk H	Pψ H	Pw H
I	1	0.2nн	97,06	46,48	0,87	0,59	11056	416,4	0,197
	2	0.4nн	121,21			1,17	13807	416,68	0,774
	3	0.6nн	117,99			1,76	13440	417,16	1,753
	4	0.8nн	111,48			2,34	12698	417,82	3,099
	5	nн	96,96			2,93	11044	418,68	4,85
	6	1.2nн	74,33			3,5	8467	419,70	6,93
II	1	0.2nн	97,06	23,07	0,87	1,18	5487	416,69	0,789
	2	0.4nн	121,21			2,36	6853	417,85	3,159
	3	0.6nн	117,99			3,54	6671	419,78	7,106
	4	0.8nн	111,48			4,73	6303	422,5	12,64
	5	nн	96,96			5,91	5481	425,98	19,74
	6	1.2nн	74,33			7,09	4202	430,24	28,42
III	1	0.2nн	97,06	11,48	0,87	2,37	2730	417,86	3,185
	2	0.4nн	121,21			4,75	3410	422,56	12,76
	3	0.6nн	117,99			7,12	3319	430,376	28,69
	4	0.8nн	111,48			9,5	3136	441,33	51,04
	5	nн	96,96			11,87	2727	455,39	79,73
	6	1.2nн	74,33			14,24	2091	472,59	114,79
IV	1	0.2nн	97,06	5,6	0,87	4,86	1332	422,86	13,39
	2	0.4nн	121,21			9,73	1663	442,59	53,62
	3	0.6nн	117,99			14,60	1619	475,44	120,6
	4	0.8nн	111,48			19,47	1529	521,48	214,5
	5	nн	96,96			24,33	1330	580,6	335,07
	6	1.2nн	74,33			29,19	1020	652,85	482,41

силовой мощностной скоростной автомобиль

Рисунок 2 - График силового (тягового) баланса автомобиля

Кривая P_ψ+ P_w= f ( υ_i ), изображенная на рисунке 3, определяет касательную силу тяги Р_к, необходимую для движения автомобиля с постоянной скоростью. При любой скорости движения отрезок Р₃, заключенный между кривыми P_k=f(υ_i) и P_ψ+ P_w= f ( υ_i ), характеризует запас касательной силы тяги. Этот запас может быть использован при данной скорости: а) для разгона автомобиля; б) для преодоления автомобилем дополнительного дорожного сопротивления (например, подъема); в) для перевозки дополнительного груза (например, при буксировке прицепа). Как видно из рисунка 3, при одной и той же скорости движения запас касательной силы тяги на низших передачах больше, чем на высших. Следовательно, при увеличении передаточного числа трансмиссии запас касательной силы тяги возрастает. Именно поэтому движение автомобиля в тяжелых дорожных условиях рекомендуется осуществлять на низших передачах.