Послідовність виконання роботи

1. Розрахувати згідно з індивідуальним завданням показники тягової характеристики трактора (табл. 6.1).

2. Побудувати теоретичну тягову характеристику трактора (рис. 6.1).

3. Проаналізувати отримані дані, відзначивши діапазон зміни тягових показників на кожній передачі, а також порівняти розраховані тягові показники з аналогічними показниками трактора, вибраного за прототип.

4. Скласти звіт з лабораторної роботи (тема, мета, загальні відомості, приклад розрахунку, результати розрахунків у вигляді рис. 6.1 і табл. 6.1, аналіз отриманих даних, а також розв’язок задач 2.33; 2.56; 2.66; 2.70; 2.73 [4]).

Контрольні запитання і завдання

1. Залежності яких параметрів відображає теоретична тягова характеристика трактора?

2. Пояснити методику побудови теоретичної тягової характеристики.

3. Дати визначення номінального режиму роботи двигуна трактора.

4. Записати і проаналізувати формули для розрахунку: сили тяги, сили опору коченню, тягового зусилля, теоретичної і робочої швидкостей руху, буксування ведучих органів, тягової потужності, питомої тягової витрати палива, тягового коефіцієнта корисної дії.

5. Чому дорівнюють допустимі значення буксування ведучих органів колісних та гусеничних тракторів?

6. Вказати на теоретичній тяговій характеристиці регуляторні та безрегуляторні вітки роботи двигуна на різних передачах.

7. Пояснити методику вибору робочої передачі на підставі заданого тягового зусилля.

8. Який режим роботи вважається режимом холостого ходу трактора?

Лабораторна робота №7

ТЯГОВА І ДИНАМІЧНА ХАРАКТЕРИСТИКИ АВТОМОБІЛЯ

Мета роботи – освоєння методики розрахунку і побудови тягової та динамічної характеристик автомобіля, їх аналізу.

Загальні відомості

Тяговий баланс автомобіля характеризується рівнянням, що отримується як рівняння проекцій на поверхню шляху рушійних сил і сил опору руху [1, с.145–150; 2, с.163–168; 3, с.82–88]:

(7.1)

де Р_к – дотична сила тяги автомобіля;

 – коефіцієнт зведеного опору дороги;

G_a – вага автомобіля або, якщо автомобіль працює з причепом, вага автопоїзда;

j – прискорення прямолінійного поступального руху;

g – прискорення вільного падіння;

P_w – сила лобового опору повітря.

Графічне зображення рівняння тягового балансу в координатах дотична сила тяги Р_к – швидкість V називається тяговою характеристикою автомобіля (рис. 7.1); римськими цифрами відзначені номери передач. Тягова характеристика розраховується на основі даних індивідуального завдання за наступними залежностями:

; (7.2)

; (7.3)

(7.4)

де P_кji – дотична сила тяги, кН (j, i – індекси номера передачі та швидкісного режиму роботи двигуна);

М_ді – крутний момент двигуна, що відповідає зовнішній швидкісній характеристиці, Нм;

і_трj – передатне число трансмісії;

_тр – механічний коефіцієнт корисної дії трансмісії;

r_к – динамічний радіус ведучих коліс, м;

V_ji – швидкість руху автомобіля, км/год;

n_дi – частота обертання колінчастого вала двигуна, об/хв;

Р_wji – сила опору повітря, кН;

k_w – коефіцієнт обтічності, Нс²/м⁴;

F – площа лобової поверхні машини, м².

На рис. 7.1, а наведена тягова характеристика автомобіля, обладнаного карбюраторним двигуном, а на рис. 7.1, б – дизельним двигуном із всережимним регулятором. Крім закономірності зміни дотичної сили тяги для кожної передачі, на характеристиці вказана крива суми сил опору руху P_ + P_w .

Для автомобілів з дизельними двигунами зміну дотичної сили тяги від холостого ходу двигуна (Р_к = 0) до номінального режиму (Р_к = Р_кн ) приймають за законом прямої лінії. Швидкість, яку при відсутності опорів руху та втрат енергії у трансмісії міг би розвинути автомобіль (Р_к = 0) у випадку роботи двигуна з частотою обертання колінчастого вала на холостому ходу n_дх , визначається за формулою:

Рис. 7.1. Тягова характеристика автомобіля, оснащеного:

а) карбюраторним двигуном; б) дизельним двигуном.

. (7.5)

Графік тягового балансу не використовується для порівняльної оцінки тягово-швидкісних властивостей автомобілів, оскільки автомобілям різної маси притаманні різні значення дотичної сили тяги ведучих коліс.

З рівняння (7.1) тягового балансу автомобіля отримуємо:

(7.6)

У даному рівнянні різниця Р_к – Р_w є силою тяги, необхідною для подолання всіх зовнішніх опорів руху автомобіля (автопоїзда) за винятком опору повітря. Тому відношення (Р_к – Р_w )/G_a , що характеризує запас сили тяги, який припадає на одиницю ваги автомобіля або автопоїзда, може бути показником динамічних якостей і називається динамічним фактором D.

Як питомий параметр динамічний фактор дозволяє здійснювати порівняльну оцінку динамічних якостей різних автомобілів незалежно від їх вантажопідйомності та ваги.

Під час розрахунку динамічної характеристики як графіка залежності D = f (V ) (рис. 7.2) на підставі залежностей (7.2)–(7.4) встановлюються для ко-

Рис. 7.2. Динамічна характеристика автомобіля, оснащеного:

а) карбюраторним двигуном; б) дизельним двигуном.

Рис. 7.3. Універсальна динамічна характеристика автомобіля з

карбюраторним двигуном.

жної передачі та частоти обертання колінчастого вала двигуна дотична сила тяги Р_кji , швидкість руху автомобіля V_ji і сила опору повітря P_wji .

Значення D₀ , D_a динамічного фактора відповідно для незавантаженого і повністю завантаженого автомобілів становлять:

; (7.7)

(7.8)

де G₀ , G_в – власна вага і вантажопідйомність автомобіля, кН.

З врахуванням виразів (7.7), (7.8) отримуємо:

звідки

(7.9)

де _G – коефіцієнт використання вантажопідйомності.

Оскільки у випадку часткового завантаження автомобіля

(7.10)

тому

або

(7.11)

де Г – коефіцієнт завантаження автомобіля, значення якого можуть збільшуватись від мінімального – Г = 1.

Для автомобілів, обладнаних дизельними двигунами із всережимними регуляторами, зміну динамічного фактора (рис. 7.2, б) від холостого ходу двигуна (D = 0) до номінального режиму (D = D_н ) приймають за законом прямої лінії. Швидкість V_xj , яку міг би розвинути автомобіль за умови D = 0,  = 0, визначається за формулою (7.5).

Вихідні дані зовнішньої швидкісної характеристики автомобільного двигуна, а також результати розрахунків тягово-динамічних показників заносяться у табл. 7.1.

Таблиця 7.1

Показники тягової і динамічної характеристик автомобіля

Передача	і	nді , хв–1	Мді , Нм	Ркji , Н	Vji , км/год	Pwji , Н	D0ji	Daji
1	1
	2
	…
	n
2	1
	2
	…
	n

……………………………………………………………………………………….

z	1
	2
	…
	n

На динамічній характеристиці автомобіля (рис. 7.2), крім кривих динамічного фактора, відзначених римськими цифрами згідно з номерами передач, вказується горизонталь, що відповідає коефіцієнту зведеного опору дороги . Динамічна характеристика (рис. 7.2) побудована для певної ваги автомобіля, наприклад, власної G₀ . Вказану характеристику можна доповнити і зробити таким чином придатною для аналізу динамічних якостей автомобіля або автопоїзда за умови різних варіантів вагового завантаження. Після доповнення отримується універсальна динамічна характеристика автомобіля (рис. 7.3), що поряд з нижньою віссю абсцис з нанесеними на неї поступальними швидкостями автомобіля V, має ще верхню вісь абсцис, на якій з однаковими інтервалами відкладаються значення 1, 2, 3, … коефіцієнта завантаження автомобіля Г. З точок, що відповідають ряду значень коефіцієнта Г, проводяться вертикалі через всю характеристику до перетину з нижньою віссю абсцис.

Вертикаль, проведена через точку Г = 1, відповідає значенням динамічного фактора для автомобіля з власною вагою G₀ . Масштаб динамічного фактора на другій осі ординат, що проходить через точку Г = 2, вдвічі більший, ніж на першій осі, а на наступних осях ординат – більший у відповідне число разів.