Мощностной баланс автомобиля. Расчет и построение графика мощностного баланса

 

Мощностной баланс автомобиля - это уравнение, показывающее как расходуется мощность, развиваемая автомобильным двигателем, на преодоление различных сопротивлений движению автомобиля. По аналогии с силовым (тяговым) балансом, уравнение мощностного баланса автомобиля можно записать в виде:

 

 (21)

 

где N_k - тяговая мощность, развиваемая на ведущих колесах автомобиля, кВт;

N_ψ- мощность, затрачиваемая на преодоление сопротивления дороги,

кВт;

N_w - мощность, затрачиваемая на преодоление сопротивления воздуха, кВт;

N_j - мощность, затрачиваемая на преодоление сопротивления разгону автомобиля, кВт.

Последовательность расчета и построения графика мощностного баланса следующая:

1.Рассчитывается значение тяговой мощности (N_K, кВт) на ведущих колесах автомобиля в зависимости от скорости его движения на различных передачах по формуле:

 

 (22)

 

Значения величин Р_к и υ_i берутся из таблицы 4. Результаты расчета мощности N_K сводятся в таблицу 5. Кроме того, в таблицу 5 заносятся значения эффективной мощности N_ei двигателя, взятые из таблицы 1.

Для первой передачи:

Для второй передачи:

Для третьей передачи:

Для четвертой передачи:

На график мощностного баланса наносятся кривые тяговой N_k мощности, в зависимости от скорости движения автомобиля на различных передачах. Дополнительно, для высшей передачи на график мощностного баланса следует нанести кривую эффективной мощности - N_ei

2.Рассчитывается мощность Nψ, затрачиваемая на преодоление сопротивления дороги при движении автомобиля с различной скоростью, по формуле:

 

 (23)

 

Для первой передачи:

Для второй передачи:

Для третьей передачи:

Для четвертой передачи:

Значения величин Рψ и υ_i берутся из таблицы 4. Результаты расчета мощности Nψ сводим в таблицу 5 и наносим на график мощностного баланса кривую мощности Nψ (см. рисунок 4), теряемой на преодоление сопротивления дороги при различных скоростях движения автомобиля. Кривая Nψ =f(υ_i) выходит из начала координат, т.к. при Ui=0, мощность Nψ =0.

. Рассчитывается значение мощности (N_w, кВт), затрачиваемой на преодоление сопротивления воздуха, при движении автомобиля с различной скоростью, по формуле:

 

 

Для первой передачи:

Для второй передачи:

Для третьей передачи:

Для четвертой передачи:

Значения величин P_w и υ_i; берутся из таблицы 4. Результаты расчета мощности N_w заносим в таблицу 5. Далее, от кривой мощности Nψ (см. рисунок 4) откладываем вверх значения мощности N_w, затрачиваемой на преодоление сопротивления воздуха, при различных значениях скорости движения автомобиля. Полученная кривая суммарной мощности определяет тяговую мощность, необходимую для равномерного движения автомобиля. График N_ψ+N_w=f(υ_i) откладывается от начала координат, т.к. при υ_i=0, мощности N_ψ и N_w тоже будут равны 0.

 

Таблица 5

Данные для построения графика мощностного баланса автомобиля

Номер передачи	Расчетные точки	Ne, кВт	Mкр, Нм	υi м/с	Nk кВт	Nψ кВт	Nw кВт
I	1	0.2nн	7,45	97,06	0,59	6,52	0,24	0,00016
	2	0.4nн	18,62	121,21	1,17	16,15	0,48	0,00091
	3	0.6nн	27,18	117,99	1,76	23,65	0,73	0,0030
	4	0.8nн	34,25	111,48	2,34	29,71	0,98	0,0072
	5	nн	37,23	96,96	2,93	32,36	1,23	0,014
	6	1.2nн	34,25	74,33	3,5	29,63	1,46	0,0242
II	1	0.2nн	7,45	97,06	1,18	6,47	0,49	0,000931
	2	0.4nн	18,62	121,21	2,36	16,19	0,98	0,0074
	3	0.6nн	27,18	117,99	3,54	23,63	1,48	0,025
	4	0.8nн	34,25	111,48	4,73	29,78	1,99	0,059
	5	nн	37,23	96,96	5,91	32,37	2,51	0,116
	6	1.2nн	34,25	74,33	7,09	29,78	3,04	0,201
III	1	0.2nн	7,45	97,06	2,37	6,47	0,99	0,007
	2	0.4nн	18,62	121,21	4,75	16,19	2,01	0,06
	3	0.6nн	27,18	117,99	7,12	23,63	3,064	0,204
	4	0.8nн	34,25	111,48	9,50	29,78	4,19	0,484
	5	nн	37,23	96,96	11,87	32,37	5,4	0,946
	6	1.2nн	34,25	74,33	14,24	29,78	6,7	1,634
IV	1	0.2nн	7,45	97,06	4,85	6,47	2,056	0,065
	2	0.4nн	18,62	121,21	9,73	16,19	4,308	0,52
	3	0.6nн	27,18	117,99	14,60	23,63	6,94	1,76
	4	0.8nн	34,25	111,48	19,47	29,78	10,15	4,17
	5	nн	37,23	96,96	24,33	32,37	14,13	8,15
	6	1.2nн	34,25	74,33	29,19	29,78	19,059	14,08

 

Рисунок 3 - График баланса мощности автомобиля

Анализируя рисунок 4 видно, что при любой скорости движения вертикальный отрезок N₃, заключенный между кривыми N_k и N_ψ+N_w=f(υ_i), характеризует запас мощности который может быть израсходован на разгон автомобиля, преодоление автомобилемдополнительного 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 преодолеваются автомобилем, как правило, на низших передачах.

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