Добавил:
Upload Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз: Предмет: Файл:

Сафиуллин Автомобили Ч2 10

.pdf
Скачиваний:
64
Добавлен:
29.03.2015
Размер:
2 Мб
Скачать
☆

или с заданными нагрузкой и коэффициентом сопротивления дороги ψ.

Например:

1. При v = 25 м/с и Н = 80 %, φx = 0,12. 2. При Н = 40 % и ψ = 0,2, φx = 0,32. 3. При Н = 70 % и φx = 0,4, ψ = 0,27.

Если значение Pп имеет знак «+», автомобиль движется на подъем, если знак «–», автомобиль движется на спуск.

Если значени Pи имеет знак «+», автомобиль движется с ускорением, если знак «–», автомобиль движется с замедлением.

2.8. Приемистость автомобиля

Под приемистостью автомобиля понимают его способность быстро изменять скорость движения.

Оценочными параметрами приемистости являются:

а) максимально возможное ускорение в различных условиях движения;

б) время разгона; в) путь разгона.

Максимально возможное ускорение (ускорение при работе двигателя на внешней характеристике) для любых условий движения можно найти, пользуясь равенством (41). Решая это равенство относительно ja, получим

ja =

D −ψ

g .

(53)

 

 

δвр

 

Из равенства (53) видно, что максимальные ускорения различны для дорог с различными значениями ψ, а на одной и той же дороге(приψ=const)изменяютсясизменениемскоростидвижения

и включенной передачи, поскольку D = f (vaiê.ï ) и δвр = fi (iк.п )

. Имея динамическую характеристику и зная значения δвр, можно для различных дорог построить графики зависимости ускорения от скорости (рис. 18). Оценку приемистости различных автомобилей можно производить, сравнивая графики зависимости ja = f (va ) при движении по дорогам с одинаковым значением ψ

(обычно ψ = 0,015…0,02).

Однако точная оценка по этим графикам затруднительна, поскольку у различных автомобилей могут отличаться не только максимальные значения ускорений на каждой передаче, но и ха-

Jа, ja,

(м/мс2/с)2

I

II

III

vvaa,,мм/с/с

Рис. 18. График ускорений

рактер изменения ускорений с изменением скорости. Кроме того, различные автомобили могут иметь трансмиссии с различным числом ступеней.

Более удобными и наглядными оценочными параметрами приемистости автомобиля являются время и путь разгона автомобиля в заданном интервале скоростей.

Для теоретического определения времени и пути разгона предложено несколько способов. Наиболее известными являются графические способы, предложенные Е. А. Чудаковым и Н. А. Яковлевым.

Метод Н. А. Яковлева состоит в том, что расчетный интервал скоростей разбивается на более мелкие (элементарные) интервалы, для каждого из которых ускорение jа считается постоянным, равным среднему для данного интервала (рис. 18).

Тогда для каждого такого элементарного интервала можно записать:

va2 = va1 + jср∆t ,

(54)

где va1 – скорость (м/с) в начале интервала; vа2

– скорость (м/с)

в конце интервала; t – время (с), за которое скорость движения

автомобиля увеличивается от va1

до va2.

 

Определяя из равенства (54)

t, получим:

 

∆t =

va2

−va1

.

(55)

 

 

 

 

j

 

 

 

ср

 

60

61

Полное время разгона от некоторой начальной скорости до конечной скорости van n-го элементарного интервала равно сумме t1 + t2 +…+ tn значений времени разгона на каждом элементарном интервале.

Путь, проходимый при равноускоренном движении, определяется формулой

S = va1 t + jср2t2 .

Путь ΔS, проходимый за время t, соответствующий некоторому элементарному интервалу, равен

∆S = va1 ∆t + jср2∆t2 .

Подставив значение t из формулы (55), после преобразования получим:

 

 

 

 

 

 

v2

−v2

 

 

 

 

 

 

 

∆S =

a2

a1

= v

∆t,

(56)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

a.ср

 

 

 

 

 

v2

+v2

 

2 jср

 

 

где v

a.cp

=

a1

a2

– средняя скорость на элементарном интер-

 

2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

вале.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Определив путь разгона на каждом из элементарных интервалов, можно подсчитать полный путь разгона от скорости va1 до скорости va n:

S1−n = ∆S1 + ∆S2 +...+ ∆Sn .

Если скорость va выражается в км/ч, то

∆t = va2 −va1 ;

3,6 jср

 

v2

−v2

 

v

∆t

 

∆S =

a2

a1

=

a.ср

 

.

 

26j

 

3,6

 

 

 

ср

 

 

 

 

Принимая на каждом элементарном интервале ускорение постоянным, мы, конечно, делаем ошибку. Эта ошибка будет тем меньшей, чем меньшими берутся элементарные интервалы.

Для повышения точности расчета интервалы скоростей берут в пределах 0,5–1 м/с2 на первой передаче, 1–3 м/с2 на промежуточных и 3–4 м/с2 на высшей.

Подсчитав время и путь разгона для различных интервалов изменения скорости, строят график (рис. 19), по которому можно найти время и путь, необходимые для увеличения скорости автомобиля в любом заданном интервале.

Методом Н. А. Яковлева можно пользоваться как для подсчета времени и разгона в некотором интервале скоростей на какойлибо одной передаче, так и для подсчета времени и пути разгона с переходом от любой низшей передачи к высшей.

При подсчете времени и пути разгона с переключением передач необходимо знать, при каких скоростях происходит переключениепередачи.Вреальныхусловияхмоментпереходаопределяется водителем и может быть различным. Условно считают, что при отсутствии ограничителя (или регулятора) оборотов переключение передач происходит при скоростях, соответствующих пересечению кривых ja = f(va) (рис. 18) на различных передачах. При наличии ограничителя (регулятора) переключение передач происходит либо при скоростях, соответствующих пересечению указанных кривых, либо, если в пределах оборотов, допустимых ограничителем (регулятором), такое пересечение невозможно – при скоростях, соответствующих оборотам по ограничителю (регулятору).

В момент переключения передач происходит разрыв потока мощности от двигателя к ведущим колесам, в результате чего в течение некоторого времени происходит уменьшение скорости движения за счет действия на автомобиль сил сопротивления. Время tп, в течение которого двигатель оказывается отсоединен-

ja, м2/с

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

jср

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

jср

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

jср

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

jср

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

va, м/с

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

va, км/ч

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

va1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

va, min

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

va1

vaN

va, max

va2

∆v1

 

 

 

∆v2

 

∆v3

 

 

∆v4

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Рис. 19. График ускорения, времени и пути разгона

62

63

ным от ведущих колес (время переключения передач), зависит как от ряда конструктивных особенностей автомобиля (особенно коробки передач), так и от квалификации водителя. При хорошей квалификации водителя время переключения передач в зависимости от конструктивных особенностей автомобиля (коробки передач и типа двигателя) изменяется в пределах tп = 0,5…5 с.

Величина снижения скорости за время переключения передач зависит от типа дороги, скорости движения автомобиля и параметров его обтекаемости. При небольших скоростях движения можно считать

∆va = −9,3tпψ, м/с.

(57)

Путь, проходимый автомобилем за время переключения передач, можно приближенно определить, пренебрегая падением скорости за это время.

Тогда

Sп = va.п tп,

(58)

где vа.п – скорость, достигнутая к моменту переключения передачи.

Пример графиков времени и пути разгона на передачах показан на рис. 20.

При теоретических расчетах процесс разгона обычно рассматривается упрощенно.

1. Считается, что разгон полностью происходит при работе двигателя с полной подачей топлива и начинается со скорости, соответствующей минимально устойчивым оборотам двигателя при полной подаче топлива.

t

t

S

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

tп

 

 

 

 

 

 

 

 

Sп

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

v

vmin

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Рис. 20. График времени и пути разгона

64

В действительности, трогание автомобиля с места и разгон его после включения той или иной передачи происходят следующим образом. При выключенном сцеплении двигатель работает на холостом ходу с малой подачей топлива на оборотах, подобранных так, чтобы в момент включения сцепления двигатель не заглох. Плавно включая сцепление, водитель одновременно увеличивает подачу топлива таким образом, чтобы двигатель не глох и в то же время нарастание ускорения движения автомобиля не вызывало неприятных ощущений у пассажиров или больших динамических нагрузок в агрегатах автомобиля. При этом в течение некоторого периода времени из-за пробуксовки сцепления между оборотами двигателя и скоростью движения автомобиля нет прямой пропорциональности.

После полного включения сцепления и прекращения его пробуксовки водитель увеличивает подачу топлива в двигателе до полной, и оставшееся время разгон происходит так, как это принято при расчете, т. е. с полной подачей топлива.

Таким образом, в течение некоторого времени в результате пробуксовки сцепления и неполной подачи топлива разгон происходит с ускорениями, меньшими, чем принимаемые при расчетах.

2. Внешняя скоростная характеристика двигателя, являющаяся исходной для построения графика ускорения, соответствует установившемуся режиму работы двигателя, т. е. каждая ее точка снимается при неизменной частоте вращения коленчатого вала.

При разгоне частота вращения коленчатого вала непрерывно изменяется.

Как показывает опыт, при переменной частоте вращения коленчатого вала внешняя скоростная характеристика двигателя не совпадает с внешней скоростной характеристикой, соответствующей установившемуся режиму. У современных двигателей внутреннего сгорания (ДВС), в зависимости от их типа и конструктивных особенностей (характеристики приборов системы питания, форма камеры сгорания и др.), при одних и тех же значениях частоты вращения мощность при полной подаче топлива на неустановившихся режимах может быть либо меньше, либо больше, чем при установившихся.

Это обстоятельство также вызывает изменение фактических времени и пути разгона по сравнению с расчетными.

65

Таким образом, описанный выше теоретический метод определениявремениипутиразгонаявляетсяприближеннымиможет давать результаты, существенно отличающиеся от реальных.

В настоящее время имеются более точные методы, однако они являются сложными и требуют знания ряда величин, определяемых экспериментальным путем.

2.9.Определение нормальных реакций, действующих на колеса передней и задней осей при разгоне автомобиля

Составим уравнение моментов относительно центра тяжести автомобиля (см. рис. 11).

В общем случае можно записать:

I

dωy

−ΣI

k

dωk = (R

x 2

− R

x 1

)h + R

z 1

a − R

z 2

b + M

k1

+

 

 

dt

dt

 

g

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

+ M k 2 + Pв(hв −hg ),

 

 

 

 

 

 

 

 

 

(59)

где ωy – угловая скорость вращения автомобиля относительно оси у, проходящей через центр тяжести автомобиля перпендикулярно плоскости чертежа; Mk1 = Rz1f1rd1 – момент сопротивления качению передних колес; Mk2 = Rz2f2rd2 – момент сопротивления качению задних колес.

Будем считать, что коэффициенты сопротивления качению и динамические радиусы одинаковы для передних и задних колес.

В общем случае, если продольный профиль дороги имеет криволинейную форму, угловое ускорение ωу определяется формой профиля.

Если рассматривать движение автомобиля по дороге, которая может быть представлена в виде плоскости, расположенной под

углом α к горизонтали, то ωy

= 0 и dωy/dt = 0.

 

 

 

 

Обычно также пренебрегают разностью hв – hд, условно счи-

тая, что высота центра парусности hв равна высоте центра масс hд.

Тогда, принимая во внимание, что dωk =

ja

, равенство (59)

 

 

 

 

 

dt

r

можно записать так:

 

 

 

k

 

 

 

 

 

 

 

(Rx

− Rx )hg + Rz

a + Rz

 

b +Ga frd cosα + ∑Iк

ja

= 0. (60)

 

 

2

1

1

2

 

 

 

rk

 

 

 

 

 

Кроме того, имеем:

Rz 1 + Rz 2 = Ga frd cosα.

(61)

Решая совместно равенства (60) и (61), получим:

 

 

 

 

R

z 1

= G cosα

b − frd

 

−

(R

x 2

− R

x 1

)

 

hg

 

 

− ∑Iк ja ;

 

 

 

 

 

 

 

 

 

L

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

a

 

 

 

 

 

 

L

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

r L

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

k

 

 

 

 

 

 

 

R

z 2

= G cosα

a − frd

+

 

(R

x 2

− R

x1

)

hg

 

 

+ ∑Iк ja .

 

 

 

 

 

 

 

L

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

a

 

 

 

 

 

 

 

L

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

r L

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

− Rx )=

 

 

Ga

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

k

 

 

 

 

Из равенства (34)

(Rx

 

 

 

ja + Pb + Pп, тогда

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2

 

 

 

 

 

1

 

 

 

 

 

 

g

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

b − frd

 

 

 

Ga

 

 

 

 

 

 

kвFva2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

hg

 

∑Iк

ja

 

R

z1

= G

 

cosα

L

 

 

 

−

g

j

a

 

+

 

 

 

 

 

 

 

 

+G

 

sin

α

 

 

 

−

 

 

; (62)

 

 

 

 

 

 

13

 

 

 

L

r L

 

 

a

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

a

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

k

 

 

 

 

 

 

 

 

 

a + frd

 

 

Ga

 

 

 

 

 

 

kвFva2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

hg

 

∑Iк

ja

 

R

z2

= G

 

cosα

L

 

 

+

 

g

j

 

 

+

 

 

 

 

 

 

 

+G

 

sinα

 

 

+

 

 

. (63)

 

 

 

 

 

 

13

 

 

L

r L

 

a

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

a

 

 

 

 

 

a

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

k

 

 

 

У неподвижного автомобиля на горизонтальной дороге

 

 

 

 

 

 

 

 

R

z

= G

= G

 

 

 

b

; R

z

 

= G

= G

 

 

 

a

,

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1

 

 

a

 

L

 

 

 

 

2

 

 

 

2

 

 

 

a

 

L

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

где G1 и G2 – вес, приходящийся на колеса соответственно передней и задней осей.

Отношения нормальных реакций на колесах у движущегося автомобиля к статическим нагрузкам, приходящимся на соответствующие оси, называют коэффициентами динамического изменения реакций

mp1 = Rz1 ;

G1

mp2 = Rz2 .

G2

Если пренебрегать мало влияющей на эти коэффициенты силой сопротивления воздуха (для обычных негоночных автомобилей), то

mp1

 

− f

rd

 

ja

hg

−

∑Iк ja

 

 

= 1

cosα −

 

+sinα

 

 

;

(64)

g

 

G1rkb

 

 

 

b

 

b

 

 

 

66

67

mp2

 

− f

rd

 

ja

hg

−

∑Iк ja

 

(65)

= 1

 

cosα +

 

+sinα

 

 

.

 

g

 

G2rkb

 

 

 

b

 

b

 

 

 

Максимальные значения коэффициентов динамического изменения реакций для двухосных автомобилей с одной ведущей осью можно считать равными: mp1 = 0,85…0,9; mp2 = 1,05…1,1.

2.10. Мощностной баланс. График мощностного баланса

Вышебылопоказано,какнаходитьпараметры,определяющие тяговые свойства автомобиля при помощи уравнения силового баланса. Для этой же цели может быть использовано уравнение, полученноеизусловия,чтомощностьNт,подведеннаякведущим колесам, должна быть равна сумме мощностей, расходуемых на преодоление сил сопротивления движению.

Используя уравнение силового баланса, можно записать:

Nт = Nk + Nп + Nв + Nи = Nд + Nв + Nи.

(66)

Уравнение(66)называютуравнениеммощностногобаланса.

Определение тяговой мощности Nт, мощности сопротивления качению Nк, мощности сопротивления подъему Nп и мощности сопротивления воздуха Nв было приведено выше.

Для определения мощности сопротивления разгону умножим силу сопротивления разгону на скорость движения автомобиля, тогда

 

G

 

vaδвр

ja

 

 

Nи =

a

 

 

 

, кВт.

(67)

g

1000

 

 

 

Учитывая выражения для мощностей, входящих в обе части равенства (66), можно уравнение баланса мощности записать в развернутом виде (va , м/с; Ga, Н; N, кВт):

 

 

N

п

=

 

Pпva

,

кВт = Ga sinα v , кВт = Ga sinα v ,

л. с.

 

(67а)

 

 

1000

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1000

 

 

a

 

 

 

 

270

 

 

a

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

G fv

 

cosα

 

 

G v

 

sinα

 

k Fv

3

 

 

G

δ

вр

v

j

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

a

 

a

a

 

 

 

 

 

Neηтр =

 

 

a

 

a

 

 

 

+

 

a a

 

 

 

 

+

 

в a

 

+

 

 

 

 

 

 

 

=

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1000

 

 

1000g

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1000

 

 

 

 

 

1000

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

G

ψv

 

 

k

Fv

3

 

G

δ

v

j

a

 

 

 

v

 

 

 

 

 

 

 

 

2

 

 

 

 

j

 

 

 

 

 

 

 

 

a

 

 

вр a

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

a

 

=

a

 

a

+

 

в

 

 

a

+

 

 

 

 

 

 

 

=

 

 

a

 

(G ψ + k Fv

 

 

+G

δ

 

 

). (68)

 

1000

 

3500

 

 

1000g

 

 

 

1000

a

 

 

 

в

a

 

 

a

 

вр g

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

68

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Если скорость движения выражается в км/ч, мощность – в л. с., а силы – в кгс, то уравнение мощностного баланса запишется следующим образом:

 

G fv

cosα

 

 

G v

 

 

sinα

 

 

k

 

Fv

3

 

G

δ

вр

v

j

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

a

 

a

a

 

 

 

 

 

 

Neηтр = a

 

 

a

 

 

 

+

 

a a

 

 

 

+

 

в

a

 

+

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

=

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

270g

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

270

 

 

 

 

 

270

 

 

 

 

3500

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

G

ψv

k

 

Fv

3

 

 

G

δ

 

v

 

j

 

v

 

 

 

 

 

 

 

k

 

 

Fv

2

 

 

 

 

j

 

в

a

 

 

a

вр a a

 

a

 

 

 

 

 

В

a

 

 

 

 

 

= a

a +

 

 

 

 

+

 

 

 

 

 

 

 

 

 

=

 

 

(G ψ +

 

 

 

 

 

 

+G

δ

вр

a

)

.(69)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

270

 

3500

 

 

 

 

270g

 

270

 

a

 

 

 

 

 

 

 

13

 

 

 

a

 

g

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Решая уравнение (68) относительно Ne, получим:

 

 

 

 

 

 

 

 

 

N

e

=

 

 

va

 

 

 

(G

ψ + k

 

 

v 2

+G

δ

 

 

 

ja

) =

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1000ηтр

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

a

 

 

 

в

a

 

 

a

 

 

вр g

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

v

 

 

 

k

 

Fv

2

 

Ga

δвр

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

=

 

 

 

a

 

 

+

 

в

 

 

a

+

 

 

 

 

 

j .

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

(70)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

270ηтр

 

 

 

13

 

 

 

 

 

 

g

 

a

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Для определения тяговых свойств автомобиля при помощи уравнения мощностного баланса используется графический метод, подобный тому, который применяется для решения уравнения силового баланса.

Сущность этого метода заключается в следующем: строится график Nт = f(va) для каждой передачи (рис. 21), зависимость Nт = f(va) в некотором масштабе повторяет зависимость Ne = f(ωe). Причем по оси ординат масштаб не зависит от того, какая передача включена в коробке передач (если не учитывать различие в КПД трансмиссии на различных передачах), а по оси абсцисс

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Nтр

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Ne

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Ne

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Nд + Nв

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Nт

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Nз

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

А

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Nд

 

 

 

 

 

Nв

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Nд

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

vmax v

Рис. 21. График мощностного баланса

69

на разных передачах масштаб различен, поскольку одной и той же частоте вращения коленчатого вала двигателя на различных передачах соответствуют тем меньшие скорости, чем больше передаточное число коробки передач. В связи с этим для каждой передачи на графике (см. рис. 21) наносится своя кривая зависи-

мости Nт = f(va).

На этом же графике наносятся зависимости Ne = f1(va), Nв =

f1(va), Nд = f(va).

Форма кривой Nд = f(va) определяется зависимостью коэффициента ψ от скорости.

Если считать ψ = const, то зависимость Nд = f(va) изображается прямой, проходящей через начало координат. Если учитывать, что коэффициент сопротивления качению f, являющийся одним из слагаемых коэффициента ψ, возрастает с увеличением скорости, то зависимость изображается кривой параболической формы. Зависимость Nв = f 1(va) представляет собой кубическую параболу.

Откладывая ординаты зависимости Nв = f1(va) от кривой Nд = f(va), получим кривую Nд + Nв = f2(va). График (см. рис. 21) назы-

вают графиком мощностного баланса автомобиля.

Мощность Nи, которая при работе двигателя по внешней характеристике может быть израсходована на разгоне автомобиля, определяется как разность ординат Nт и Nд + Nв (см. рис. 21), умноженная на масштаб мощностей. Зная Nи, преобразовав формулу (67), можно определить для каждой скорости движения автомобиля ускорение ja на каждой передаче.

Из рис. 21 видно, что с увеличением скорости движения автомобиля Nи сначала увеличивается, а затем уменьшается. Точки пересечения кривых Nт и Nд + Nв на каждой из передач определяют скорости, при которых Nи, а следовательно, и ja равны нулю, т. е. максимальные для данной передачи скорости движения. Пользуясь графиком мощностного баланса, можно найти также максимальные подъемы, которые может преодолевать автомобиль при заданной постоянной скорости движения на различных передачах.

Для этого на графике мощностного баланса наносят кривую

Nk + Nв = fз(va). Разность ординат кривых Nт = f(va) и (Nk + Nв) = fз(va), умноженная на масштаб мощности, и дает мощность Nп,

которая может быть при полной подаче топлива затрачена на преодоление подъема.

Зная Nп по формуле (67а), можно найти углы подъема α (или при малых углах подъема уклон i).

Порядок построения мощностного баланса автомобиля

Для анализа динамичности автомобиля вместо соотношения сил силового баланса можно использовать сопоставление тяговой мощности с мощностью, необходимой для преодоления сопротивления движению.

Nт = Nс − Nтр = Nп + Nk + Nв + Nи .

Порядок построения:

1. Строим внешнюю скоростную характеристику Ne = f (V ). Скорость движения автомобиля определяется по формуле

v = r ω

e

/i

тр

или v = 0,377

ne rст

.

 

к

 

 

iтр

 

 

 

 

 

Затем строится график зависимости Ne = f (va) на передачах. Определяем для всех значений скорости для каждой передачи тяговую мощность по формуле и откладываем от кривой

Ne = f (va) на графике

Nт = Ne – Nтр ,

где Nтр – мощность, затраченная на преодоление сил трения в трансмиссии.

Если значение Nтр неизвестно, то тяговая мощность определяется по формуле:

Nт = Neηтр.

2. Затем наносим кривую мощности сопротивления дороге Nд. Значение Nд определяется по формуле:

Nд =1000Gψv .

Если f = const, то график – прямая, проходящая через начало координат. Коэффициент сопротивления качения f зависит от скорости

f = f р +1,3 10−7λSпv2.

70

71

3. Вверх от кривой мощности сопротивления дороги Nд откладываем значения мощности сопротивления воздуха Nв. Отрезки ординат между кривой Nд + Nв представляют собой сумму мощностей ∑N , затрачиваемую на преодоление сопротивления дороги и воздуха.

Отрезок Nз между кривыми характеризует запас мощности, который может быть использован для преодоления повышенного сопротивления дороги или разгона.

vmax находится как абсцисса пересечения Nт и Nд + Nв, при этом дальнейшее увеличение скорости невозможно без снижения

сил сопротивления движению.

Глава 3 ТОРМОЗНЫЕ СВОЙСТВА АВТОМОБИЛЯ

3.1. Общие положения

Под тормозными свойствами АТС понимается его способность быстро снижать скорость движения вплоть до полной остановки, сохранять заданную скорость движения на затяжных спусках, а также оставаться неподвижным на стоянке на уклонах или при действии каких-либо возмущающих сил.

Тормозные свойства автомобиля – важнейшие эксплуатационные свойства, определяющие его активную безопасность, поэтому они регламентированы рядом международных документов. Эти документы изложены в правилах № 13 Комитета по внутреннему транспорту Европейской экономической комиссии Организации Объединенных Наций (ЕЭК ООН). На основании этих документов в странах разрабатываются национальные стандарты. Действующий в нашей стране ГОСТ Р 51709–2001 «Автотранспортные средства. Требования безопасности к техническому состоянию. Методы проверки», введенный в действие с 01.01.2002, а также и другие стандарты разработаны на основании этих правил. В соответствии с этими стандартами каждое АТС (стандарт не распространяется на АТС, максимальная скорость которых, установленная изготовителем, не превышает 25 км/ч, и на внедорожные АТС, т. е. на АТС, максимальная нагрузка на ось у которых превышает 10 т) должно иметь

рабочую, запасную и стояночную тормозные системы, а АТС, работающие в горной местности, большегрузные автомобили и автопоезда и автобусы большой вместимости должны иметь еще и вспомогательную тормозную систему. На АТС также должно быть не менее двух независимых органов управления разных тормозных систем.

Рабочая тормозная система предназначена для снижения скорости движения АТС в любых условиях движения.

72

73

Запасная тормозная система предназначена для снижения скорости АТС при выходе из строя рабочей тормозной системы.

Стояночная тормозная система служит для удержания АТС неподвижным при стоянке.

Вспомогательная тормозная система предназначена для уменьшения энергонагруженности тормозных механизмов рабочей тормозной системы АТС (длительного поддержания скорости движения АТС на затяжных спусках постоянной или для ее регулирования в пределах, отличных от нуля). Ее применение существенно увеличивает долговечность тормозных механизмов рабочей тормозной системы и повышает безопасность движения автомобиля.

Основным требованием, предъявляемое к рабочей тормозной системе, – обеспечение регулирования скорости движения АТС с заданной эффективностью и в заданных пределах вне зависимости от величины скорости, нагрузки, уклонов дороги и прочих условий эксплуатации, для которых автомобиль предназначен. Рабочая тормозная система должна действовать на все колеса АТС.

Запасной тормозной системой может быть как специальная автономная система, так и контуры рабочей. Основное требование – предписанная эффективность действия должна обеспечиваться при любом отказе рабочей тормозной системы. В качестве тормозных механизмов рабочей и запасной тормозных систем АТС используются колесные тормоза.

Основным требованием к стояночной тормозной системе является требование надежности: она должна вне зависимости от присутствия водителя обеспечивать неподвижность АТС на уклонах или при действии каких-либо возмущающих сил; усилие, удерживающее тормозные механизмы стояночной тормозной системы в заторможенном состоянии, не должно создаваться ни гидравликой, ни пневматикой, а исключительно за счет упругой деформации какого-либо твердого тела, например, тросов, тяг или пружин.

В качестве тормозных механизмов стояночной тормозной системы АТС используются колесные или трансмиссионные тормоза.

Орган управления стояночной тормозной системой и механизм привода должны быть независимы от рабочей тормозной системы.

Основное требование к вспомогательной тормозной системе – поддержание определенной скорости движения на затяжных спусках или регулирование ее в других условиях движения. В качестве вспомогательной тормозной системы на современных АТС используются тормоза-замедлители либо моторные тормоза.

3.2.Показатели, измерители и нормативы тормозных свойств автомобиля

Оценочными показателями эффективности рабочей и запасной тормозных систем при испытаниях в дорожных условиях являются: минимальный тормозной путь ST – расстояние, проходимое автомобилем от начала торможения (момента нажатия на тормозную педаль) до остановки; установившееся замедление jуст, соответствующее движению автомобиля при постоянном усилии воздействия на тормозную педаль в условиях, оговоренных ГОСТ; время срабатывания тормозного привода tср – время от начала торможения до достижения jуст.

При стендовых испытаниях оценочными показателями эффективности рабочей и запасной тормозных систем по ГОСТ 51709–2001 являются удельная тормозная сила γт и относительная разность тормозных сил колес оси.

Оценочным показателем стояночной тормозной системы при испытаниях в дорожных условиях является уклон дороги, на котором удерживается АТС неподвижным, при стендовых испытаниях – удельная тормозная сила γт.

Требования к тормозным системам и методы проверки их эффективности для АТС, находящихся в эксплуатации и предназначенных для движения по автомобильным дорогам России, изложены в ГОСТ Р 51709–2001 «Автотранспортные средства. Требования безопасности к техническому состоянию. Методы проверки» (введен 01. 01. 2002).

Данным стандартом предусматривается два вида проверки эффективности тормозных систем АТС: в дорожных условиях и в стендовых.

Рабочая тормозная система АТС должна обеспечивать выполнение нормативов эффективности торможения при проверке в дорожных условиях согласно табл. 1 (начальная скорость – 40 км/ч), а при проверке на стенде – табл. 2. Масса АТС при проверках не должна превышать разрешенной максимальной.

74

75

Таблица 1

Нормативы эффективности торможения АТС рабочей тормозной системой при проверках в дорожных условиях

 

Катего-

Усилие

Тормоз-

Установив-

Время сраба-

АТС

рия

на органе

ной

 

шееся

тывания

 

АТС

управления

путь S ,

замедление

тормозной

 

 

Р

, Н,

м,

т

j , м/с,

системы t ,

 

 

п

 

не более

уст

ср

 

 

не более

не менее

не более

Пассажир-

М1

490

15,8

 

5,2

0,6

ские и

 

 

 

 

 

 

 

грузопасса-

М2 М3

686

17,7

 

4,5

0,8 (1,0)

жирские

 

 

 

 

 

 

 

автомобили

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Легковые с

М1

490

15,8

 

5,2

0,6

прицепом

 

 

 

 

 

 

 

Грузовые с

N1 N2 N3

686

17,7

 

4,5

0,8 (1,0)

прицепом

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Таблица 2

Нормативы эффективности торможения АТС запасной тормозной системой при проверках в дорожных условиях

 

 

Усилие

Тормозной

Установив-

Время сра-

 

Кате-

на органе

батывания

АТС

гория

управления

путь

шееся

тормозной

Sт, м

замедление jуст

 

АТС

Р , Н,

системы

 

 

не пболее

не более

м/с, не менее

t

, не более

 

 

 

 

 

с

 

Пассажир-

М1,

 

 

 

 

 

ские и

490 (392*)

25,3

2,9

 

0,6

грузопасса-

М2, М3

686 (589*)

30,6

2,5

0,8 (1,0**)

жирские

 

 

 

 

 

 

Легковые с

М1

490 (392*)

25,3

2,9

 

0,6

прицепом

 

Грузовые

N1, N2,

686 (589*)

33,8

2,2

0,8 (1,0**)

 

N3

 

 

 

 

 

Грузовые с

N1, N2,

686 (589*)

35,0

2,2

0,9 (1,3**)

прицепом

N3

 

 

 

 

 

* Для АТС с ручным управлением запасной тормозной системой. ** Для АТС, изготовленных до 01.01.1981 г., 20 %.

Припроверкахнастендахдопускаетсяотносительнаяразность тормозных сил колес оси (в процентах от наибольшего значения) для осей АТС с дисковыми колесными тормозными механизмами не более 20 % и для осей с барабанными колесными тормозными механизмами не более 25 %. Для АТС категорий М до окончания периода приработки допускается применение нормативов, установленных изготовителем в эксплуатационной документации.

Рабочая тормозная система автопоездов с пневматическим тормозным приводом в режиме аварийного (автоматического) торможения должна быть работоспособна.

Стояночная тормозная система считается работоспособной в том случае, если при приведении ее в действие достигается:

●для АТС с технически допустимой максимальной массой:

•значение удельной тормозной силы не менее 0,16;

•неподвижное состояние АТС на опорной поверхности с уклоном (16 ± 1) %;

●для АТС в снаряженном состоянии:

•расчетная удельная тормозная сила, равная меньшему из двух значений: 0,15 отношения технически допустимой максимальной массы к массе АТС при проверке или 0,6 отношения снаряженной массы, приходящейся на ось (оси), на которую воздействует стояночная тормозная система, к снаряженной массе;

•неподвижное состояние АТС на поверхности с уклоном (23 ± 1) % для АТС категорий М1–М3 и (31 ± 1) % для категорий N1–N3. Усилие, прикладываемое к органу управления стояночной тормозной системы для приведения ее в действие, не должно превышать более 392 Н для АТС категории М1 и 588 Н – для остальных категорий АТС.

Вспомогательная тормозная система, за исключением моторного замедлителя, при проверках в дорожных условиях в диапа-

зоне скоростей 25–35 км/ч должна обеспечивать установившееся замедление не менее 0,5 м/с2 для АТС разрешенной максимальной массы и 0,8 м/с2 – для АТС в снаряженном состоянии с учетом массы водителя.

Запасная тормозная система, снабженная независимым от других тормозных систем органом управления, должна обеспечивать соответствие нормативам показателей эффективности торможения АТС в дорожных условиях согласно табл. 3, либо на стендах согласно табл. 4. Начальная скорость торможения при проверках в дорожных условиях – 40 км/ч.

76

77

Стандартом допускается падение давления воздуха в пневматическом или пневмогидравлическом тормозном приводе при неработающем двигателе не более чем на 0,05 МПа от значения нижнегопределарегулированиярегуляторомдавлениявтечение: 30 мин – при выключенном положении органа управления тормозной системы; 15 мин – после полного приведения в действие органа управления тормозной системы. Утечки сжатого воздуха из колесных тормозных камер не допускается.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Таблица 3

Нормативы эффективности торможения АТС

 

рабочей тормозной системой при проверках на стендах

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Категория

 

Усилие на органе

 

Удельная тормоз-

АТС

 

управления Р

, Н,

 

 

 

ная сила γ ,

 

АТС

 

 

не более

п

 

 

 

 

не менее

т

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Пассажирские

 

М1

 

490

 

 

 

0,53

 

и грузопассажирские

 

 

 

 

 

 

автомобили

 

М2, М3

 

686

 

 

 

0,46

 

Грузовые автомобили

N1, N2, N3

 

686

 

 

 

0,46

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Таблица 4

Нормативы эффективности торможения АТС

 

запасной тормозной системой при проверках на стендах

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Категория

 

Усилие на органе

 

 

Удельная тор-

АТС

 

 

управления Рп, Н,

 

 

мозная сила γт,

 

АТС

 

 

 

 

 

 

 

 

не более

 

 

не менее

Пассажирские и грузо-

 

М1

 

490 (392*)

 

 

0,26

 

пассажирские автомобили

М2, М3

 

686 (589*)

 

 

0,23

 

Грузовые автомобили

 

N1, N2, N3

 

686 (589*)

 

 

 

0,23

 

Для АТС с двигателем давление на контрольных выводах ресиверов пневмопривода при работающем двигателе допускается в пределах, установленных изготовителем в эксплуатационной документации.

Наличие видимых мест перетирания, коррозии, механических повреждений, перегибов или нарушения герметичности трубопроводов или соединений в тормозном приводе, подтекания тормозной жидкости, деталей в тормозном приводе с трещинами и остаточной деформацией не допускается. Система сигнализации и контроля тормозных систем, манометры пневмо- и пневмоги-

дравлического тормозного привода, устройства фиксации органа управления стояночной тормозной системы должны быть работоспособны. Расположение и длина гибких тормозных шлангов должны обеспечивать герметичность соединений с учетом максимальных деформаций упругих элементов подвески и углов поворота колес АТС. Набухание шлангов под давлением, трещины и наличие видимых мест перетирания не допускаются. Расположение и длина соединительных шлангов пневмопривода тормозов автопоездов должны исключать их повреждения при взаимных перемещениях тягача и прицепного звена.

Давление на контрольном выводе регулятора тормозных сил в составе тормозного пневмопривода в положении разрешенной максимальной массы и снаряженного состояния АТС или усилие натяжения свободного конца пружины регулятора, снабженного рычажной связью с задним мостом, в составе тормозного гидропривода должно соответствовать значениям, указанным в установленной на АТС табличке изготовителя или эксплуатационной документации.

АТС,оборудованныеАБС,приторможенияхвснаряженномсостоянии (с учетом массы водителя) с начальной скоростью не менее 40 км/ч должны двигаться в пределах коридора движения без видимых следов увода и заноса, а их колеса не должны оставлять следов юза на дорожном покрытии до момента отключения АБС при достижении скорости движения, соответствующей порогу отключения АБС (не более 15 км/ч). Функционирование сигнализаторов АБС должно соответствовать ее исправному состоянию.

Показателями эффективности рабочей и запасной тормозных систем при стендовых испытаниях является значение общей удельной тормозной силы. Стендовые испытания проводятся путем торможения АТС рабочей тормозной системой с силой на органе управления, значение которого не должно превышать указанного в табл. 3 и 4. Там же приведены и нормативные значения удельной тормозной силы.

Общая удельная тормозная сила γт – отношение суммы тормозных сил на колесах АТС к его весу.

γт = ∑Рт / (Мg),

(71)

где ∑Рт – сумма максимальных тормозных сил на колесах АТС, Н; M – фактическая масса проверяемого АТС, кг; g – ускорение свободного падения, м/с2.

78

79

Соседние файлы в предмете [НЕСОРТИРОВАННОЕ]