2.6.2 Определение максимальной скорости автомобиля

Максимальную скорость V_amax, развиваемую проектируемым автомобилем на горизонтальной дороге, определим как по тяговой характеристике, так и по динамической. Допускается небольшое несовпадение максимальных скоростей, определенным по двум разным характеристикам; большое несовпадение (более 4%) говорит о погрешности в ходе проведения тягового расчета.

Используя данные таблицы 14, на графике тяговой характеристики, строим кривую, соответствующую суммарной силе сопротивления движению автомобиля, т.е. сила сопротивления дороги F_ψ плюс сила сопротивления воздуха F_B; точка пересечения данной кривой (F_ψ + F_B) и кривой, соответствующей полной окружной силе F_Т на высшей передаче, позволяет определить максимальную скорость V_amax на дороге без уклона: опустив линию на горизонтальную ось (i = 0), по которой отложена скорость V_a автомобиля.

Если кривые F_ψ + F_B и F_Т на высшей передаче не пересеклись, то V_amax соответствует максимальной скорости по кривой F_Т на высшей передаче.

ТакаяV_amax называется максимальной кинематической скоростью, определяемой передаточными числами трансмиссии и максимальной частотой вращения коленчатого вала двигателя. Запас тяговой силы F_Т в данном случае (кривые F_ψ + F_B и F_Т не пересеклись) может быть использован для достижения V_amaxпри движении автомобиля на подъеме.

Аналогично определяется V_{amax 5}по динамической характеристике: используя данные таблицы 14 на графике динамической характеристики, строится для высшей передачи кривая ψ = f_V (i = 0) – безразмерного фактора сопротивления движению автомобиля. Точка пересечения кривой ψ и кривой динамического фактора D (движущего фактора) определяет V_amax, если кривые не пересеклись, то V_amax (кинематическая) соответствует максимуму скорости по кривой D на высшей передаче.

Максимально возможные скорости движения автомобиля, определенные по тяговой и динамической характеристикам, должны быть равны между собой, и соответствовать той максимальной скорости V_amax, которая была определена в техническом задании на проектирование. Результаты расчетов заносим в таблицу 13.

Таблица 13 – Максимальная скорость автомобиляV_amax

Условия определения	Vamax , км/ч	Погрешность, %
Тяговая характеристика	205	0
Динамическая характеристика	205	0
Мощностной баланс	205	0
Техническое задание	205	0

При движении автомобиля на подъем с уклоном дороги i, максимальную скорость определяют по динамической характеристике в данных дорожных условиях следующим образом: величину уклона i складывают с коэффициентом сопротивления качению колес f_V и ищут точку пересечения кривой i+f_V с кривой D – полученная точка позволяет определить: какую максимальную скорость развивает проектируемый автомобиль и на какой передаче в КП.

ne, об/мин		800	1500	2200	2900	3600	4200	4900	5600	6000
Рe , кВт		13,10	29,00	47,30	66,10	83,60	96,10	106,40	110,10	108,60
Ме, Н.м		172,90	172,90	172,90	172,90	172,90	172,90	172,90	172,90	172,90
U1=3,2, δ1=1,65	Va, км/ч	7,00	13,13	19,26	25,39	31,52	36,77	42,90	49,03	52,53
	FT,Н	6105,97	7238,14	8046,09	8529,80	8689,29	8567,93	8125,28	7358,39	6774,60
	FВ, Н	1,37	4,83	10,38	18,04	27,80	37,84	51,51	67,28	77,23
	D	0,3267	0,3871	0,4300	0,4555	0,4635	0,4564	0,4320	0,3901	0,3584
	fV	0,01002	0,01006	0,01013	0,01023	0,01036	0,01049	0,01066	0,01087	0,01099
	Fψ, Н	187,211	188,041	189,377	191,218	193,565	195,979	199,264	203,055	205,448
	а, м/с2	1,878	2,235	2,490	2,640	2,687	2,644	2,499	2,249	2,060
	Fψ + FB, Н	188,58	192,87	199,76	209,26	221,37	233,82	250,78	270,34	282,68
U2=2,4 δ2=1,39	Va, км/ч	9,34	17,51	25,68	33,86	42,03	49,03	57,20	65,38	70,05
	FT, Н	4579,47	5428,61	6034,56	6397,35	6516,97	6425,95	6093,96	5518,80	5080,95
	FВ, Н	2,44	8,58	18,46	32,08	49,43	67,28	91,58	119,61	137,31
	D	0,2449	0,2900	0,3219	0,3406	0,3461	0,3403	0,3212	0,2889	0,2645
	fV	0,01003	0,01011	0,01024	0,01041	0,01064	0,01087	0,01118	0,01154	0,01177
	Fψ, Н	187,467	188,944	191,318	194,592	198,764	203,055	208,896	215,635	219,890
	а, м/с2	1,663	1,982	2,207	2,338	2,375	2,332	2,195	1,964	1,790
	Fψ + FB, Н	189,91	197,53	209,78	226,67	248,19	270,34	300,47	335,24	357,20
U3=1,6, δ3=1,19	Va, км/ч	12,66	23,71	34,78	45,84	56,90	66,39	77,45	88,52	94,84
	FT, Н	3341,12	3960,63	4402,73	4667,41	4754,68	4688,28	4446,06	4026,43	3706,99
	FВ, Н	4,35	15,25	32,81	57,00	87,85	119,57	162,74	212,56	244,01
	D	0,1834	0,2168	0,2401	0,2534	0,2565	0,2511	0,2354	0,2096	0,1903
	fV	0,01006	0,01020	0,01044	0,01076	0,01117	0,01159	0,01216	0,01282	0,01324
	Fψ, Н	183,026	185,658	189,898	195,741	203,189	210,850	221,276	233,307	240,902
	а, м/с2	1,424	1,698	1,888	1,994	2,016	1,968	1,835	1,617	1,455
	Fψ + FB, Н	187,37	200,91	222,70	252,75	291,03	330,42	384,02	445,87	484,92
U4=1,24, δ4=1,13	Va, км/ч	18,08	33,89	49,71	65,53	81,34	94,90	110,72	126,54	135,57
	FT, Н	2366,06	2804,78	3117,86	3305,30	3367,10	3320,07	3148,54	2851,38	2625,16
	FВ, Н	9,14	32,15	69,15	120,16	185,17	252,04	343,05	448,07	514,36
	D	0,1261	0,1484	0,1631	0,1704	0,1703	0,1642	0,1501	0,1286	0,1129
	fV	0,01012	0,01041	0,01089	0,01155	0,01238	0,01324	0,01441	0,01576	0,01662
	Fψ, Н	189,079	189,501	198,164	210,105	225,323	240,977	262,283	286,867	302,386
	а, м/с2	1,005	1,195	1,319	1,377	1,368	1,308	1,176	0,978	0,835
	Fψ + FB, Н	198,22	221,65	267,32	330,27	410,49	493,01	605,33	734,93	816,75
U5=0,99 , δ5=1,1	Va, км/ч	22,64	42,45	62,26	82,07	101,89	118,87	138,68	158,49	169,81
	FT, Н	1889,03	2239,30	2489,26	2638,91	2688,25	2650,70	2513,76	2276,50	2095,89
	FВ, Н	14,35	50,43	108,49	188,51	290,50	395,40	538,18	702,94	806,94
	D	0,1003	0,1171	0,1274	0,1311	0,1283	0,1207	0,1057	0,0842	0,0690
	fV	0,01018	0,01065	0,01140	0,01243	0,01374	0,01509	0,01692	0,01904	0,02038
	Fψ, Н	190,329	199,005	212,962	232,200	256,718	281,938	316,264	355,871	380,875
	а, м/с2	0,805	0,951	1,036	1,060	1,023	0,943	0,793	0,582	0,434
	Fψ + FB, Н	204,67	249,44	321,45	420,71	547,22	677,34	854,45	1058,81	1187,82
U6=0,82 , δ6=1,08	Va, км/ч	27,34	51,25	75,17	99,09	123,01	143,51	167,43	191,35	205,01
	FT,Н	1564,65	1854,77	2061,81	2185,76	2226,63	2195,53	2082,10	1885,59	1735,99
	FВ, Н	20,91	73,51	158,13	274,78	423,44	576,34	784,47	1024,61	1176,21
	D	0,0826	0,0953	0,1019	0,1023	0,0965	0,0866	0,0694	0,0461	0,0300
	fV	0,01027	0,01095	0,01203	0,01353	0,01545	0,01741	0,02009	0,02318	0,02513
	Fψ, Н	191,908	199,185	218,994	246,300	281,100	316,896	365,617	421,834	457,323
	а, м/с2	0,657	0,766	0,816	0,806	0,736	0,629	0,448	0,208	0,044
	Fψ + FB, Н	212,82	272,70	377,13	521,08	704,54	893,24	1150,08	1446,44	1633,53

Таблица 14 – Тяговый баланс автомобиля на передачах

2.7 Путь и время разгона автомобиля

2.7.1 Время разгона автомобиля

Считаем, что разгон начинается с минимальной устойчивой скорости соответствующей – минимальной устойчивой частоте вращения коленчатого вала ДВС на передаче, используемой для трогания автомобиля с места. Разгон осуществляется при полной подаче топлива, т.е. двигатель работает по ВСХ (имеем наибольшую интенсивность разгона).

Ускорение, как известно, можно определить по формуле:

, (52)

где – приращение скорости за промежуток времени .

Тогда

, (53)

откуда время разгона

. (54)

Считаем, что в небольшом интервале скоростей движение является равноускоренным со средним ускорением , тогда время движения в данном интервале, между двумя точками, определим по формуле:

, с (55)

где – изменение скорости между двумя точками, м/с;

(56)

– среднее ускорение между двумя точками, м/с ;

(57)

Суммарное время разгона автобуса на К-ой передаче от скорости до определим суммированием времени разгона в интервалах ( , – число интервалов), на которые разбивается кривая характерными точками, являющимися опорными для построения графика ускорений (точки нумеруются с учётом переключения передач и имеют сквозную нумерацию).

Путь разгона АТС:

. (58)

При допущении, что движение в небольшом интервале равноускоренное, то путь, проходимый АТС за данный интервал:

, (59)

где – средняя скорость в рассматриваемом интервале;

. (60)

Путь разгона АТС на К-ой передаче от до :

, (61)

– число интервалов.

Считая, что сопротивление движению АТС за время переключения передач постоянно и равно ( , т.к. ) при скорости соответствующей переключению, то потерю скорости за время переключения можно определить по зависимости:

, м/с (62)

где ­– ускорение свободного падения;

м/с ;

– коэффициент сопротивления качению колеса, который приведён в таблице 14;

– время переключения передач, с;

с;

– коэффициент учёта вращающихся масс АТС, значения приведены в таблице 14;

Путь, проходимый АТС за время переключения с К-ой на (К+1)-ю передачу:

, м (63)

Результаты вычислений заносятся в таблицы 15 – 20. По данным таблиц 15 – 20 разгона на передачах строятся графики пути и времени разгона АТС, по которым определяется:

1) время разгона до заданной скорости ( , с)

для легковых– 100 км/ч; = 12 с.

2) время разгона с места на пути 1000м ­– , с; = 21,1 с.

3) путь, проходимый АТС до достижения максимальной скорости , , м.

= 3891,7м.

Если км, то при проведении дорожных испытаний и снятии характеристики разгон-выбег АТС достигнет , если км, то достигнута не будет.

Таблица 15 – Разгон на первой передаче.

параметр	размерность	N точки
		1	2	3	4	5	6	7	8	9
Va	км/ч	7,00	13,13	19,26	25,39	31,52	36,77	42,90	49,03	52,53
Va	м/с	1,94	3,65	5,35	7,05	8,76	10,21	11,92	13,62	14,59
ΔVi	М/с	-	1,70	1,70	1,70	1,70	1,46	1,70	1,70	0,97
ax	м/с2	-	1,88	2,24	2,49	2,64	2,69	2,64	2,50	2,25
a mi	м/с2	-	2,06	2,37	2,57	2,67	2,67	2,57	2,38	2,16
Δt i	с	-	0,83	0,72	0,66	0,64	0,55	0,66	0,72	0,45
T	с	-	0,83	1,55	2,21	2,85	3,40	4,06	4,78	5,23
V mi	м/с	-	2,80	4,50	6,20	7,90	9,48	11,07	12,77	14,11
ΔL i	м	-	2,31	3,24	4,12	5,05	5,19	7,33	9,15	6,36
L	м	-	1,91	5,15	9,27	14,32	19,51	26,84	35,99	42,36

Таблица 16 – Разгон на второй передаче.

Параметр	Размерность	N точки
		1	2	3	4
Va	км/ч	52,46	57,20	65,38	70,05
Va	м/с	14,57	15,89	18,16	19,46
ΔVi	М/с	0,02	1,32	2,27	1,30
ax	м/с2	2,28	2,19	1,96	1,79
a ср	м/с2	4,34	4,47	4,15	3,75
Δt i	с	1,00	0,29	0,55	0,35
t	с	6,23	6,52	7,07	7,42
V ср	м/с	14,58	15,23	17,03	18,81
ΔL i	м	14,58	4,49	9,32	6,51
L	м	56,94	61,42	70,75	77,25

Таблица 17 – Разгон на третьей передаче.

Параметр	Размерность	N точки
		1	2	3	4
Va	км/ч	69,97	77,45	88,52	94,84
Va	м/с	19,44	21,51	24,59	26,34
ΔVi	М/с	0,02	2,08	3,08	1,76
ax	м/с2	1,94	1,83	1,62	1,46
a ср	м/с2	1,87	1,89	1,73	1,54
Δt i	с	1,00	1,10	1,78	1,14
t	с	8,81	9,91	11,69	12,83
V ср	м/с	19,45	20,47	23,05	25,47
ΔL i	м	19,45	22,58	41,09	29,03
L	м	98,75	121,32	162,42	191,45

Таблица 18 – Разгон на четвёртой передаче.

Параметр	Размерность	N точки
		1	2	3	4
Va	км/ч	94,75	94,90	110,72	126,54
Va	м/с	26,32	26,36	30,76	35,15
ΔVi	М/с	0,02	0,04	4,39	4,39
ax	м/с2	1,85	1,84	1,18	0,98
a ср	м/с2	1,66	1,85	1,51	1,08
Δt i	с	1,00	0,02	2,91	4,07
t	с	13,44	13,46	16,37	20,44
V ср	м/с	26,33	26,34	28,56	32,95
ΔL i	м	26,33	0,58	83,11	134,08
L	м	215,73	216,31	299,42	433,51

Таблица 19 – Разгон на пятой передаче.

Параметр	Размерность	N точки
		1	2	3	4
Va	км/ч	135,48	138,68	158,49	169,81
Va	м/с	37,63	38,52	44,03	47,17
ΔVi	М/с	0,02	0,89	5,50	3,14
ax	м/с2	0,81	0,79	0,58	0,43
a ср	м/с2	0,90	0,80	0,69	0,51
Δt i	с	1,00	1,11	8,03	6,23
t	с	24,21	25,32	33,36	39,58
V ср	м/с	37,65	38,08	41,27	45,60
ΔL i	м	37,65	42,30	331,56	283,92
L	м	572,05	614,35	945,91	1229,83

Таблица 20– Разгон на шестой передаче.

Параметр	Размерность	N точки
		1	2	3
Va	км/ч	169,72	191,35	205,01
Va	м/с	47,14	53,15	56,95
ΔVi	М/с	0,03	6,01	3,79
ax	м/с2	0,40	0,21	0,04
a ср	м/с2	0,42	0,31	0,13
Δt i	с	0,06	19,70	30,36
t	с	39,64	59,35	89,70
V ср	м/с	47,16	50,15	55,05
ΔL i	м	2,87	987,94	1671,07
L	м	1232,69	2220,63	3891,70