Васильев В.А. Автомобили. Тяговая динамичность автомобилей

Подождите немного. Документ загружается.

Рис. 7.2

Зависимость )(

VfD

авто-

мобиля

Затем графоаналитическим методом определяются время и путь

(длина преодолеваемого подъема) движения автомобиля на подъеме.

Если коэффициент сопротивления дороги на подъеме меньше

на данной передаче, то конечную (критическую) скорость ав-

томобиля определяет точка К пересечения линии

max

с кривой . По-

сле того как скорость уменьшится до значения

движение автомо-

биля станет равномерным.

Если коэффициент сопротивления дороги на подъеме равен или

больше и равен, например,

max

, то скорость, уменьшаясь, ока-

жется меньше

и дальнейшее снижение ее сопровождается зна-

чительным уменьшением динамического фактора. Чтобы избежать

остановки автомобиля, необходимо перейти на низшую передачу. В

этом случае при расчете нижний предел скорости ограничивают кри-

тической скоростью

. Длина подъема, которую автомобиль про-

ходит при снижении скорости до значения

примерно является

длиной пути

, в конце которого автомобиль останавливается.

maxD

Пример. Определить максимальный путь, который может пройти

автомобиль на высшей передаче, преодолевая подъем

05,0

. Ди-

намическая характеристика автомобиля показана на рис. 7.3. Перед

подъемом автомобиль движется по участку с

02,0

Рис. 7.3.

Зависимость )(

VfD

автомо-

биля на высшей передаче

По графику находим скорости автомобиля на первом участке до-

роги (

) и в конце подъема (

смV /30

смV /10

). Разбиваем

этот интервал скоростей на два участка (30... 20 и 20... 10 м/с). При

смV /30

= 02,0

; при

смV /20

04,0

; при

,-смV /10

= 05,0

D .

Средний динамический фактор на участках:

в первом интервале скоростей

03,0

)(

Icp

;

во втором интервале скоростей

045,0

)(

IIcp

Считая

0,1

вр

, находим среднее замедление на участках:

в первом интервале скоростей

2)(

)(

/2,0

)(

см

вр

Icp

≈

⋅

−

;

во втором интервале скоростей

2)(

)(

/05,0

)(

см

вр

IIcp

≈

⋅

−

Путь автомобиля:

в первом интервале скоростей

1250

)()(

)(

2121

)(

−

⋅

Icp

VVVV

м;

во втором интервале скоростей

3000

)()(

)(

3232

)(

−

⋅

IIcp

VVVV

м.

Общая длина преодолеваемого подъема:

мSSS

IIIi

4250

)()(

Порядок выполнения работы

1. Задаваясь значением

, для всех передач определить предельную

величину преодолеваемого подъема в загруженном состоянии. Для

анализа использовать динамический паспорт заданной модели автомо-

биля, считая на участке разгона для всех передач

max1

3,0 D

, а на

подъеме

max2

. Значения считать средними между

. Результаты расчетов свести в таблицу вида:

VV −

max

Передача

maxa

max

2. Задаваясь значением , для всех передач определить предельную

величину преодолеваемого подъема в порожнем состоянии. Для анали-

за использовать динамический паспорт заданной модели автомобиля,

считая на участке разгона для всех передач

max1

1,0 D

, а на подъе-

ме

max2

8,0 D=

. Значения считать средними между .

Результаты расчетов свести в таблицу.

VV −

max

3. Выводы и рекомендации.

Контрольные вопросы и задания

1. Способы преодоления подъема на автомобиле?

2. Что характеризует величину кинетической энергии, запасенной во

время разгона автомобиля?

3. Как влияет значение коэффициента учета вращающихся масс на

величину кинетической энергии?

4. Как можно определить длину преодолеваемого подъема?

5. Как можно

определить величину угла преодолеваемого подъема?

6. Как загрузка автомобиля влияет на величину преодолеваемого

подъема?

Практическое занятие №8

ДВИЖЕНИЕ АВТОМОБИЛЯ НАКАТОМ

Цель занятия

1. Определить условие возможности движения автомобиля при на-

кате

2. Изучить способы расчета показателей динамичности автомобиля

при движении накатом.

Общие сведения

При движении накатом двигатель отъединен от трансмиссии, кру-

тящий момент к ведущим колесам не подводится и сила тяги отсутст-

вует. Во время эксплуатации автомобиля движение накатом использу-

ют весьма часто. Особенное значение этот режим движения имеет в тех

случаях, когда необходимы регулярные остановки и последующие раз-

гоны, а также при движении по дорогам с чередующимися подъемами

и спусками.

Чтобы рассчитать показатели динамичности при накате, необхо-

димо использовать уравнение движения автомобиля для этого режима:

mpwfij

PPPPP

, (8.1)

где

- сила трения в трансмиссии при работе на холостом ходу,

приведенная к ведущим колесам.

Сила трения в трансмиссии при работе на холостом ходу обуслов-

лена перемешиванием и разбрызгиванием смазывающих жидкостей в

картерах агрегатов трансмиссии, поскольку агрегаты работают вхоло-

стую и трение в зубчатых зацеплениях невелико. Следовательно, силу

трения в трансмиссии можно

определить из выражения:

P =

, (8.2)

где

- момент, оценивающий гидравлические потери в трансмис-

сии.

При отсутствии экспериментальных данных для автомобилей с ко-

лесной формулой 4×

М (Нм) можно определить, пользуясь

эмпирической форм

улой:

(

)

1009,02

−

⋅⋅⋅+=

kaaг

rGVМ (8.3)

где

- скорость автомобиля, м/с; - вес автомобиля с полной на-

грузкой, Н.

При этом считается, что увеличение агрегата в механической

трансмиссии (дополнительный ведущий мост, дополнительный редук-

тор или раздаточный редуктор) увеличивают значение на 2÷5% в

зависимости от скорости движения, а в трансмиссии, конструкция ко-

торой предусматривает наличие гидротрансформатора, значение

возрастает до 15%.

Для решения уравнения (8.1) в координатах

−

наносят кри-

вые

fmp

PP +

wfmp

PPP

, откладывая значения каждой после-

дующей силы вверх от значения предыдущей (рис. 8.1).

Определив для нескольких положительных и отрицательных зна-

чений уклона величины силы , наносят их на график в виде гори-i

зонтальных линий, причем значения

откладывают вверх от оси абс-

цисс при уклоне

i ; и вниз при уклоне . 0>i

Рис. 8.1.

Силовой баланс автомобиля при дви-

жении накатом

Определение показателей динамичности при помощи полученного

графика аналогично рассмотренному выше определению их по способу

силового баланса. Так, например, максимальную скорость

опре-

деляют по абсциссе точки пересечения суммарной кривой

(сил сопротивления) с прямой , соответствующей

данному уклону (например,

для точки А). Если прямая про-

ходит выше суммарной кривой, то автомобиль движется ускоренно, а

если ниже - замедленно.

max

wfmp

PPP ++

2max

Из уравнения 8.1 можно также определить замедление (отрица-

тельное ускорение в м/с

gPPPP

вр

mpwfi

)(

= . (8.4)

Рис. 8.2.

График ускорений автомобиля при движе-

нии накатом по дороге с уклонами

...ii

На рис. 8.2 показано изменение ускорения при накате автомобиля

для различных уклонов

. Кривые замедления, соответствующие

движению автомобиля на подъемах, горизонтальных участках и на по-

логих спусках, проходят ниже оси абсцисс. Следовательно, скорость

автомобиля при движении его накатом по таким участкам уменьшает-

ся. Кривые, характеризующие движение автомобиля на сравнительно

крутых спусках, пересекают ось абсцисс при некотором значении ско-

рости

. В этих случаях силы сопротивления уравновешивают дви-

жущие силы, вследствие чего автомобиль движется равномерно. По

известным значениям ускорений при накате можно, по аналогии с раз-

гоном, определить время и путь движения автомобиля накатом по

формулам:

...ii

)()()(

...

nнIIнIнн

tttt

, (8.5)

)()()(

...

nнIIнIнн

SSSS +

. (8.6)

где - отрезки времени движения в интервалах скоростей

)()(

...

nнIн

при накате; - отрезки пути движения в интервалах скоро-

)()(

...

nнIн

стей при накате.

В практике для оценки динамичности автомобиля при накате ши-

роко используют длину пути до остановки автомобиля (выбег) - пока-

затель, позволяющий оценивать также и техническое состояние шасси

автомобиля. Чем лучше техническое состояние шасси, тем больше путь

выбега.

Если автомобиль движется с относительно небольшой скоростью,

то силы

и можно не учитывать. Тогда замедление автомобиля

при движении накатом (в м/с

врвр

gPP

)(

. (8.7)

На основании последнего выражения получена формула для опре-

деления уменьшения скорости во время переключения передач. Если

начальная скорость автомобиля в момент начала переключения пере-

дач равна

, то скорость в конце переключения определится из

выражения:

пп

VVV

∆

−

, (8.8)

где

вр

nnпп

tjVVV

=⋅=−=∆

Следовательно,

вр

−=

Путь, пройденный автомобилем, за время переключения передач

определится из выражения:

nnnn

вр

nnnnnncpnn

tVS

⎟

⎠

⎞

⎜

⎝

⎛

−=

=⋅=

)(

Порядок выполнения работы

1. Задаваясь пятью различными (отрицательными и положительны-

ми) значениями

построить график силового баланса автомобиля при

движении накатом в условиях дороги, для которых определялись пока-

затели приемистости автомобиля.

2. Для тех же значений

i построить графики ускорений (замедлений)

автомобиля.

3. Определить, время и путь свободного выбега заданной модели ав-

томобиля со скорости

смV

/14

до полной остановки на дороге,

характеризуемой коэффициентом дорожного сопротивления

015,0=

4. Определить падения скорости и пройденный автомобилем путь за

время переключения передач при разгоне автомобиля. Время пере-

ключения передач 1с. Построить график времени разгона промежутка-

ми времени переключения передач. Построить график пути разгона

отрезками пути, которые будут пройдены за время переключения пе-

редач.

5. Выводы и рекомендации.

Контрольные вопросы и

задания

1. Что такое движение накатом?

2. Способы решения уравнения движения автомобиля при движении

накатом.

3. График силового баланса при накате.

4. Основные показатели динамичности при накате?

5. Способы расчета показателей динамичности автомобиля при дви-

жении накатом.

6. График ускорений (замедлений ) при накате.

7. Что такое выбег автомобиля?

8. Что можно оценить по величине выбега автомобиля?

9. Какие конструктивные факторы влияют на величину выбег а авто-

мобиля?

10. Как изменятся графики времени и пути разгона, если учитывать

время и потери скорости при переключении передач?

Практическое занятие №9

ТЯГОВЫЕ ВОЗМОЖНОСТИ АВТОПОЕЗДА

Цель занятия

1. Научиться определять показатели динамичности и производи-

тельности автопоезда.

Общие сведения

Можно существенно повысить производительность автомобилей,

используя их в качестве тягача для буксирования прицепов. Это осо-

бенно актуально для грузовых автомобилей на дорогах с твердым по-

крытием, не имеющих крутых и затяжных подъемов, поскольку коли-

чество перевозимого груза

увеличивается в 2...3 раза, а средняя ско-

рость движения снижается незначительно. Одновременно снижаются и

удельные расходы на перевозку грузов (расходы на перевозку 1т). В

тоже время движение автопоезда связано с увеличением сил сопротив-

ления. Несовершенство поворотных устройств прицепов и зазоры в

сцепных приборах приводят к тому, что траектория движения прицепа

или

полуприцепа не совпадает с траекторией движения тягача. При

движении с большой скоростью возникают колебания прицепов в го-

ризонтальной плоскости, а при изменении скорости тягача - продоль-

ные рывки и удары.

Сила сопротивления качению автопоезда увеличивается непро-

порционально его весу, так как одновременно с повышением веса ав-

топоезда растет также и сопротивление качению

автомобиля-тягача.

Коэффициент сопротивления качению автопоезда можно определить

из выражения:

(

)

()

nnTT

GfGf

(9.1)

где

- коэффициенты сопротивления качению соответственно

fиf

тягача и прицепов;

- веса соответственно тягача и прицепов.

GиG

Коэффициент

особенно увеличивается при возрастании силы

тяги, в результате проскальзывания ведущих колес относительно доро-

ги. Так, на горизонтальной дороге применение одного прицепа увели-

чивает коэффициент сопротивления качению на 5...10%. На дороге с

крутыми подъемами он повышается почти вдвое.

Сопротивление воздуха при движении также повышается при ис-

пользовании прицепов. Сила сопротивления воздуха возрастает

вслед-

ствие значительного вихреобразования в воздушных потоках и увели-

чения поверхности трения. У автопоезда, состоящего из тягача и при-

цепа, сопротивление воздуха примерно на 25÷30% больше, чем у одно-

го тягача, и увеличивается на 15÷20% при добавлении каждого после-

дующего прицепа.

Для анализа динамичности автопоезда (рис. 9.1) используют его

динамическую характеристику с

номограммой нагрузок (дина-

мический паспорт автопоезда).

Рис. 9.1.

Динамический паспорт автопоезда

Номограмму нагрузок для автопоезда в отличие от номограммы

для одиночного автомобиля строят, принимая за 100% вес тягача с

полной нагрузкой. Для определения нагрузки автопоезда вес прицепов

с нагрузкой условно суммируют с этим весом тягача.

Динамический фактор автопоезда определяют по формуле:

−

, (9.2)

где

- коэффициент учета вращающихся масс автопоезда.

Для случая равномерного движения автопоезда без учета силы со-

противления воздуха можно записать:

. (9.3)

Расчеты движения автопоезда по динамическому паспорту анало-

гичны расчетам движения одиночного автомобиля. Так, автопоезд, вес

которого в 2,5 раза больше веса базового автомобиля, может двигаться

по дороге, характеризуемой коэффициентом

05,0

(точка А на

рис. 9.1), на второй передаче (точка В) со скоростью

смV /6

Используя прицепы, можно в широких пределах изменять грузо-

подъемность подвижного состава. Собственный вес прицепа из-за от-

сутствия кабины, двигателя и трансмиссии меньше, чем у автомобиля

той же грузоподъемности. Так, у автомобиля КамАЗ-5320 при весе пе-

ревозимого груза 80 кН собственный вес равен 70,8 кН, а у прицепа

ГКБ-8350 при той же

грузоподъемности собственный вес составляет

всего 35 кН. Это положение иллюстрируется на рис. 9.2, на котором

показаны зависимости грузоподъемности автомобилей и автопоездов

от их полного веса. В результате, несмотря на некоторое повышение

сопротивления движению, затраты энергии на транспортирование 1 т

груза или на выполнение одного тонно-километра транспортной рабо-

ты у автопоезда меньше, а производительность

выше, чем у одиночно-

го автомобиля.

Рис. 9.2.

Зависимость грузоподъем-

ности автомобиля и автопоезда от

веса

Рис. 9.3.

Зависимости грузоподъем-

ности, производительности и скоро-

сти автопоезда от его веса

Рассмотрим, как изменяются тяговые возможности автопоезда при

увеличении его веса.

Эффективный крутящий момент двигателя автопоезда определяет-

ся из выражения Лейдермана:

⎥

⎦

⎤

⎢

⎣

⎡

⎟

⎠

⎞

⎜

⎝

⎛

⋅−⋅+⋅=

⎥

⎦

⎤

⎢

⎣

⎡

⎟

⎠

⎞

⎜

⎝

⎛

⋅−⋅+⋅=

max

NNNN

baMM