Мощностной баланс автомобиля

При движении автомобиля тяговая мощность, подводимая к ведущим колесам, затрачивается на преодоление сопротивления движению. По аналогии с уравнением силового баланса можно записать уравнение мощностного баланса автомобиля:

N _т =N _к + N _п + N _в + N _и ,(3.24)

или

N _т =N _д + N _в + N _и

которое выражает соотношение между тяговой мощностью на ве­дущих колесах и мощностями, теряемыми на преодоление сопро­тивления движению. Уравнение позволяет определить режим дви­жения автомобиля в любой момент.

С помощью уравнения (3.24) строят график мощностного ба­ланса автомобиля, включающий в себя зависимости от скорости движения эффективной и тяговой мощностей, а также мощнос­тей, затрачиваемых на преодоление сопротивления движению.

Рис. 3.28. График мощностного баланса автомобиля: N т′— тяговая мощность на III передаче при уменьшенной подаче топлива; v 1 — значение скорости автомобиля; 1 — III — передачи

При построении графика мощностного баланса (рис. 3.28) сна­чала наносят кривые эффективной N_e и тяговой N _т мощностей в зависимости от скорости движения автомобиля на различных пе­редачах. Далее строят кривую мощности, теряемой на преодоле­ние сопротивления дороги N _д. Потом от кривой мощности N _д от­кладывают вверх значения мощности N _в,затрачиваемой на пре­одоление сопротивления воздуха при разных значениях скорости движения.

Кривая суммарной мощности N _д+ N _в определяет тяговую мощ­ность, необходимую для равномерного движения автомобиля. При любой скорости движения вертикальный отрезок N ₃, заключен­ный между кривыми N _т и N _д+ N _в,характеризует запас мощнос­ти. При данной скорости запас мощности может быть израсходо­ван на разгон автомобиля, преодоление дополнительного дорож­ного сопротивления (например, подъема) или увеличение гру­зоподъемности путем буксировки прицепа. При одной и той же скорости движения запас мощности на низших передачах боль­ше, чем на высших. Следовательно, при увеличении передаточ­ного числа трансмиссии запас мощности возрастает. Поэтому повышенные дорожные сопротивления преодолевают на низших передачах.

Отрезок, заключенный между кривыми N _eи N _т,характеризует механические и гидравлические потери мощности в трансмиссии на трение, которые учитываются коэффициентом полезного дей­ствия трансмиссии.

С помощью графика мощностного баланса можно оценить тя-гово-скоростные свойства автомобиля, решая различные задачи. Рассмотрим некоторые из этих задач.

Определение максимальной скорости движения автомобиля. Мак­симальная скорость движения v _max определяется точкой пересече­ния кривой тяговой мощности N _ти суммарной кривой мощнос­тей N _д + N _в. В этой точке запас мощности равен нулю и, следова­тельно, ускорение также равно нулю. Скорость максимальна, так как ее дальнейшее увеличение невозможно.

Определение максимальной мощности, необходимой для преодо­ления сопротивления дороги. Максимальная мощность, которую расходует автомобиль на преодоление сопротивления дороги, дви­гаясь равномерно, при любой скорости представляет собой раз­ность ординат тяговой мощности и мощности сопротивления воз­духа:

N _{д max} = N _т – N _в = N _д + N _з.

Определение максимального подъема, преодолеваемого автомо­билем. Для нахождения максимального подъема, который может преодолеть автомобиль при заданной постоянной скорости дви­жения на любой передаче, строят суммарную кривую мощнос­тей, затрачиваемых на преодоление сопротивлений качению и воз-духа (N _к+ N _в),и определяют мощность, расходуемую на преодо­ление сопротивления подъему:

N _п = N _т – (N _к+ N _в).

Зная мощность, необходимую для преодоления сопротивления Подъему, можно найти максимальный угол α_mах этого подъема.

Определение ускорения автомобиля. Для оценки ускорения, ко­торое может развить автомобиль при выбранной скорости на до-

роге с заданным сопротивлени­ем, необходимо найти мощ­ность, расходуемую на разгон автомобиля:

N _и = N _т – (N _д+ N _в) = N _з.

Рис. 3.29. График мощностного баланса автомобиля на высшей передаче

Приведенный на рис. 3.28 гра­фик мощностного баланса явля­ется типичным для легковых ав­томобилей и автобусов, выпол­ненных на шасси легковых ав­томобилей, на которых установ­лены бензиновые двигатели без ограничителей угловой скорос­ти (частоты вращения) колен­чатого вала.

На рис. 3.29 представлен гра­фик мощностного баланса (на высшей передаче), характерный для грузовых автомобилей и ав­тобусов, на которых применяются бензиновые двигатели с огра­ничителем угловой скорости коленчатого вала или дизели. Этот график соответствует случаю движения автомобиля по ровной го­ризонтальной дороге с асфальтобетонным покрытием и постоян­ным значением коэффициента сопротивления.

Из рис. 3.29 видно, что по достижении максимальной скоро­сти движения v _max грузовой автомобиль имеет некоторый запас мощности, равный N ₃,благодаря которому он способен преодо­левать дополнительное сопротивление дороги (подъем), а также буксировать прицеп. Тем не менее развивать ускорение и увели­чивать скорость движения автомобиль не может, так как этому препятствует ограничитель угловой скорости коленчатого вала двигателя.