2.5 Расчет показателей динамичности автомобиля
Показателями динамичности автомобиля при равномерном движении являются: максимальная скорость движения автомобиля в данных дорожных условиях; значения коэффициентов сопротивления дороги, преодолеваемые автомобилем на различных передачах; значения величин динамического фактора на различных передачах при заданной скорости движения.
2.5.1 Построение тягово-скоростной характеристики автомобиля
Производительность автомобиля, характеризуемая средней скоростью, зависит от тягово-скоростных качеств. Эти качества определяются всеми действующими на автомобиль продольными силами, равновесие которых в случае равномерного движения по горизонтальной дороге может быть представлено в виде:
|
(2.14) |
,где РТ – сила тяги на колесах; Pf – сила сопротивления качению; Pw – сила сопротивления воздуха.
В развернутом виде это уравнение запишется в виде:
|
(2.15) |
.Это уравнение движения, называемое тяговым балансом, используется для оценки тягово-скоростных качеств автомобилей.
Тягово-скоростную характеристику строят по данным внешней скоростной характеристики двигателя, передаточным числам трансмиссии и другим параметрам автомобиля. Тяговый баланс автомобиля представляют в виде графика, на котором в системе координат Р=F(V) наносят силы тяги на колесах РТ на различных передачах и силы сопротивления движению Pf и Pw.
Тяговые усилия на колесах при различных включенных передачах находят по выражению:
|
(2.16) |
,
где
РТ[k,
n]
– тяговые усилия на ведущих колесах
при различных передачах; Ме[n]
– текущее значение крутящего момента;
i[k]
– передаточные числа КПП,
– КПД трансмиссии на разных передачах
(I
– 0,89, II
– 0,90, III
– 0,91, IV
– 0,92, V
– 0,92).
Скорость автомобиля при отсутствии буксования сцепления и ведущих колес находят по выражению:
|
(2.17) |
,где V[k, n] – скорость автомобиля при различных передачах, м/с; We [n] – текущее значение угловой скорости вращения КВ двигателя, с-1.
Тяговое усилие, подводимое к ведущим колесам автомобиля, расходуется на преодоление сопротивления качению и воздуха (в случае равномерного движения автомобиля по горизонтальной дороге). Сопротивление качению находится из выражения:
|
(2.18) |
,где Ма – масса автомобиля, кг; f0 – коэффициент сопротивления качению при скорости менее 22 м/с.
Сопротивление воздуха определяется по формуле:
|
(2.19) |
,где СХ – коэффициент лобового сопротивления; ρ – плотность воздуха; Fa – лобовая площадь автомобиля, м2; Va – скорость движения автомобиля, м/с.
2.5.2 Построение динамической характеристики автомобиля
Динамическая характеристика автомобиля – зависимость динамического фактора на различных передачах от скорости автомобиля. Динамический фактор это отношение разности тягового усилия на колесах и силы сопротивления воздуха к полному весу автомобиля:
|
(2.20) |
,где Ga – полный вес автомобиля, Н.
Угол подъема, который может преодолеть автомобиль при той или иной равномерной скорости и заданном коэффициенте сопротивления качению, находится по выражению:
|
(2.21) |
,где Dмах – максимальное значение динамического фактора на первой передаче; f – коэффициент сопротивления качению.
Таблица 2.3 - Результаты расчета показателей динамичности автомобиля
ωе, рад/с |
Ме, Нм |
Va, м/с |
РТ, Н |
Рf, Н |
РW, Н |
РТ- РW, Н |
D |
f |
δ |
jn, м/с2 |
1/jn, с2/м |
I передача |
|||||||||||
100 |
149,8 |
2,11 |
6308,5 |
340,04 |
2,83 |
6305,66 |
0,335 |
0,018 |
1,41 |
2,20 |
0,45 |
200 |
160,7 |
4,23 |
6769,3 |
343,07 |
11,33 |
6757,96 |
0,359 |
0,018 |
2,37 |
0,42 |
|
300 |
164,1 |
6,34 |
6913,3 |
348,12 |
25,49 |
6887,79 |
0,366 |
0,018 |
2,41 |
0,41 |
|
400 |
160,0 |
8,45 |
6740,5 |
355,18 |
45,32 |
6695,17 |
0,355 |
0,019 |
2,34 |
0,43 |
|
500 |
148,4 |
10,56 |
6250,9 |
364,26 |
70,82 |
6180,07 |
0,328 |
0,019 |
2,15 |
0,47 |
|
591 |
131,3 |
12,49 |
5530,9 |
374,27 |
98,91 |
5431,98 |
0,288 |
0,020 |
1,87 |
0,54 |
|
650 |
116,9 |
13,73 |
4922,5 |
381,67 |
119,68 |
4802,81 |
0,255 |
0,020 |
1,63 |
0,61 |
|
II передача |
|||||||||||
100 |
149,8 |
3,65 |
3688,81 |
342,05 |
8,47 |
3680,34 |
0,195 |
0,018 |
1,16 |
1,49 |
0,67 |
200 |
160,7 |
7,31 |
3958,26 |
351,11 |
33,89 |
3924,37 |
0,208 |
0,019 |
1,60 |
0,63 |
|
300 |
164,1 |
10,96 |
4042,46 |
366,19 |
76,25 |
3966,21 |
0,211 |
0,019 |
1,61 |
0,62 |
|
400 |
160,0 |
14,62 |
3941,42 |
387,32 |
135,55 |
3805,86 |
0,202 |
0,021 |
1,53 |
0,65 |
|
500 |
148,4 |
18,27 |
3655,13 |
414,48 |
211,80 |
3443,33 |
0,183 |
0,022 |
1,35 |
0,74 |
|
591 |
131,3 |
21,59 |
3234,12 |
444,41 |
295,82 |
2938,30 |
0,156 |
0,024 |
1,12 |
0,90 |
|
650 |
116,9 |
23,75 |
2878,37 |
466,54 |
357,95 |
2520,42 |
0,134 |
0,025 |
0,92 |
1,09 |
|
III передача |
|||||||||||
100 |
149,8 |
4,78 |
2850,16 |
344,20 |
14,51 |
2835,65 |
0,151 |
0,018 |
1,11 |
1,17 |
0,86 |
200 |
160,7 |
9,56 |
3058,34 |
359,71 |
58,03 |
3000,31 |
0,159 |
0,019 |
1,24 |
0,81 |
|
300 |
164,1 |
14,35 |
3123,40 |
385,55 |
130,58 |
2992,83 |
0,159 |
0,020 |
1,22 |
0,82 |
|
400 |
160,0 |
19,13 |
3045,33 |
421,72 |
232,14 |
2813,20 |
0,149 |
0,022 |
1,12 |
0,89 |
|
500 |
148,4 |
23,91 |
2824,13 |
468,24 |
362,71 |
2461,42 |
0,131 |
0,025 |
0,93 |
1,07 |
|
591 |
131,3 |
28,26 |
2498,84 |
519,49 |
506,60 |
1992,24 |
0,106 |
0,028 |
0,69 |
1,45 |
|
650 |
116,9 |
31,08 |
2223,97 |
557,39 |
612,99 |
1610,98 |
0,086 |
0,030 |
0,49 |
2,03 |
|
IV передача |
|||||||||||
100 |
149,8 |
6,20 |
2223,60 |
347,71 |
24,36 |
2199,24 |
0,117 |
0,018 |
1,08 |
0,89 |
1,12 |
200 |
160,7 |
12,39 |
2386,02 |
373,75 |
97,45 |
2288,57 |
0,122 |
0,020 |
0,92 |
1,09 |
|
300 |
164,1 |
18,59 |
2436,78 |
417,14 |
219,27 |
2217,51 |
0,118 |
0,022 |
0,87 |
1,16 |
|
400 |
160,0 |
24,79 |
2375,87 |
477,89 |
389,82 |
1986,05 |
0,105 |
0,025 |
0,73 |
1,38 |
|
500 |
148,4 |
30,98 |
2203,30 |
556,00 |
609,09 |
1594,21 |
0,085 |
0,030 |
0,50 |
2,00 |
|
591 |
131,3 |
36,62 |
1949,52 |
642,07 |
850,71 |
1098,81 |
0,058 |
0,034 |
0,22 |
4,55 |
|
650 |
116,9 |
40,28 |
1735,07 |
705,71 |
1029,36 |
705,71 |
0,037 |
0,037 |
0,00 |
- |
|
V передача |
|||||||||||
100 |
149,8 |
7,58 |
1916,14 |
352,03 |
36,47 |
1879,66 |
0,100 |
0,019 |
1,07 |
0,74 |
1,34 |
200 |
160,7 |
15,16 |
2056,10 |
391,00 |
145,89 |
1910,21 |
0,101 |
0,021 |
0,74 |
1,35 |
|
300 |
164,1 |
22,75 |
2099,84 |
455,96 |
328,26 |
1771,58 |
0,094 |
0,024 |
0,64 |
1,56 |
|
400 |
160,0 |
30,33 |
2047,35 |
546,91 |
583,56 |
1463,79 |
0,078 |
0,029 |
0,45 |
2,24 |
|
500 |
148,4 |
37,91 |
1898,64 |
663,84 |
911,82 |
986,82 |
0,052 |
0,035 |
0,16 |
6,35 |
|
По данным таблицы 2.3 строим зависимости РТ, Рf, РW от Va см. прил. рис. 2, D от Va см. прил. рис. 3, jn от Va см. прил. рис. 4 и 1/jn от Va см. прил. рис. 5.