Файл: Артамонов, М. Д. Основы теории и конструкции автомобиля учебник.pdf

Глава VIII

ТЯГОВАЯ ДИНАМИКА АВТОМОБИЛЯ

g I. СИЛОВОЙ БАЛАНС АВТОМОБИЛЯ

Выше было получено дифференциальное уравнение движения авто­ мобиля. Решение этого уравнения в общем виде невозможно, так как неизвестны точные функциональные зависимости, связываю­ щие основные действующие силы Р т, Р тр и Р к со скоростью авто­ мобиля. Поэтому уравнения движения юбычно решают прибли­ женно, используя простые и наглядные графо-аналитические ме­ тоды, которые, однако, обеспечивают необходимую точность результатов. Наибольшее распространение получили метод сило­ вого баланса, метод мощностного баланса и метод динамической характеристики. Начнем с метода силового баланса.

Переписав уравнение (117) следующим образом:

получим уравнение силового баланса, которое можно решить гра­ фически, как показано на рис. 50, а.

Вначале строят тяговую характеристику автомобиля (см. § 3 гл. VII). В нижней части графика наносят кривую Рд, построен­ ную для одного значения коэффициента ф. Кривую силы сопро­ тивления воздуха Р„ строят, откладывая значения этой силы вверх от соответствующих значений силы Рд.

Кривая суммарного сопротивления Рд + Р D определяет вели­ чину тяговой силы, необходимой для движения автомобиля с пос­ тоянной скоростью. Если при некоторой скорости кривая Р т про­ ходит выше кривой Рд + P D, то отрезки Р 3, заключенные между этими кривыми, представляют собой нереализованную часть («запас») силы, которую можно использовать для преодоления повышенного сопротивления дороги или для разгона автомо­ биля.

При помощи полученного графика силового баланса можно определить основные показатели динамичности автомобиля при равномерном его движении. Так, например, максимальную ско­

корение равны нулю. Если кривая Рт проходит ниже суммарной кривой, то автомобиль движется замедленно.

116

Для определения максимального сопротивления дороги, кото­ рое может преодолеть автомобиль при равномерном движении, например, со скоростью иъ нужно из ординаты P,t вычесть отре­ зок ab, равный в выбранном масштабе силе Р ъ при скорости vy. Сумма отрезков Р 3 и Ьс в том же масштабе представляет собой СИЛу Рд max-

Чтобы учесть возможность буксования ведущих колес, нужно, определив для заданного значения сржсилу сцепления Р сц ~ фжС2, провести горизонтальную линию, как показано на рис. 50, а.

движение в этой зоне невозможно. Поэтому для рассматриваемого

Рис. 50. Силовой баланс автомобиля:

о —общий вид; б —силовой баланс автомобиля, принятого к расчету

примера безостановочное движение на четвертой, третьей и вто­ рой передачах возможно во всем интервале скоростей от мини­ мальной до максимальной. На первой же передаче движение без буксования колес при полной нагрузке двигателя возможно лишь со скоростью, большей или равной скорости v2. Для движения на первой передаче со скоростью, которая меньше скорости v2, необ­ ходимо прикрыть дроссельную заслонку и тем самым уменьшить силу Р т.

Силовой баланс принятого к расчету автомобиля, построен­ ный рассмотренным выше способом, показан на рис. 50, б. Макси­ мальная расчетная скорость согласно этому графику при движении по асфальтобетонному покрытию равна 39,5 м/с.

117

В уравнении силового баланса, написанном для общего слу­ чая движения, все силы сопротивления условно обозначены со знаком плюс. Однако в зависимости от характера движения силы Ри и Рп могут быть нлп силами сопротивления, или движу­ щими силами. При движении на подъеме (+а), а также при раз­ гоне автомобиля (+;) значения этих сил в уравнение (126) нужно подставлять со знаками плюс, а в случаях движения на спуске (—а) п с замедлением (—/) — со знаками минус.

§ 2. МОЩНОСТНОЙ БАЛАНС АВТОМОБИЛЯ

Для анализа динамических свойств автомобиля можно вместо соотношения сил использовать сопоставление тяговой мощности У т с мощностью, необходимой для преодоления сопротивления движению. По аналогии с уравнением силового баланса (126) уравнение мощностного баланса можно написать в следующем виде:

Вниз от кривой У е отложим значения мощности У тр, затрачивае­ мой на преодоление трепня в трансмиссии, в результате чего полу­ чим кривую У т. Если величина мощности У тр неизвестна, то мощ­ ность У т определяют по формуле У т = ртрУ,,.

Внизу наносят график У д = / (v), для построения которого значения мощности У д определяют по формуле (104). Если счи­ тают, что коэффициент / = const, то этот график представляет собой наклонную прямую, проходящую через начало координат. Для скорости, большей 14—16 м/с, следует учитывать зависимость коэффициента / от скорости и определять его, например, по фор­ муле (100). Вверх от кривой 7УД откладывают значения мощности сопротивления воздуха У в (см. кривую У д + У в). Отрезки орди­ нат между кривой Уд + N B и осью абсцисс представляют собой суммарную мощность, затрачиваемую на преодоление сопротив­ лений дороги и воздуха. Отрезки же У 3, заключенные между кри­ выми У т и У д + У в, являются запасом мощности, который может быть израсходован на преодоление повышенного сопротивления дороги или на разгон автомобиля. При равномерном движении мощность У т расходуется только на преодоление сопротивлений до­

118

роги и воздуха. Если дроссельная заслонка открыта полностью, то на­ ибольшую скорость Ушах автомобиль развивает, когда мощность N T равна сумме мощностей NR и 7VB (тонка А на рис. 51, а). Для равномерного движения по той же дороге со скоростью, меньшей Ушах, водитель должен прикрыть дроссельную заслонку. Напри­ мер, для движения со скоростью vxзаслонку следует прикрыть так, чтобы мощность 7VT изменялась по кривой, показанной на рис. 51, а штриховой линией.

График мощностпого баланса для всех передач строят таким же образом, только вместо Одной пары кривых N е и N rр наносят несколько в зависимости от числа ступеней в коробке передач (см. рис. 51, б). При изменении передаточного числа iKизменяется лишь скорость автомобиля, мощность же N е, а также мощность N Tр, если не учитывать изменения к. п. д. трансмиссии на различ­ ных передачах, остаются без изменения.

о)

Рис. 51. Мощиостноп баланс автомобиля:

а — на высшей передаче; б — на всех передачах

При расчетах в уравнение мощностного баланса, написанное для общего случая движения, мощности N a и N n при движении на подъеме, а также при разгоне автомобиля нужно подставлять со знаками плюс, а в случаях движения на спуске и с замедле­ нием — со знаками минус.

Степенью использования мощности двигателя И называют отно­ шение мощности, необходимой для движения автомобиля, к мощ­ ности, которую двигатель может развить при полностью открытой дроссельной заслонке:

119

Глава IX

ДИНАМИЧЕСКИЙ ПАСПОРТ АВТОМОБИЛЯ

§ I. ДИНАМИЧЕСКИЙ ФАКТОР АВТОМОБИЛЯ

Практическое использование методов силового и мощностного ба­ лансов затруднительно, так как для разных зиачений коэффициента сопротивления дороги на графике силового баланса приходится наносить несколько кривых Ра и Ря + Р п, а на графике мощиостного баланса — ряд кривых Ад и А д + N Это усложняет графики и связано с дополнительной затратой времени. Кроме того, по мощностпому и силовому балансам нельзя сравнивать динамичность автомобилей, имеющих различные веса, так как при движении их в одинаковых условиях сила и мощность, необ­ ходимые для преодоления сопротивления дороги, различны. От этих недостатков свободен метод решения уравнения движения автомобиля при помощи динамической характеристики, предло­ женной Е. А. Чудаковым.

Динамическим фактором D автомобиля называют отношение разности силы тяги и силы сопротивления воздуха к весу автомо­ биля:

Величина D зависит только от конструктивных параметров автомобиля п поэтому ее можно определить для каждой конкрет­ ной его модели. На низшпх передачах динамический фактор больше, чем на высших из-за увеличения силы РТ и уменьшения силы Рв. Так как при движении автомобиля с малой скоростью сила Рв невелика и ею можно пренебречь, то динамический фактор на низ­ ших передачах для скоростей до 4—5 м/с можно определять по приближенной формуле

Чтобы связать динамический фактор с условиями движения, перенесем в уравнении (126) силу Рв в левую часть и разделим обе части на вес автомобиля G. В результате получим выражение

При равномерном движении ускорение и замедление равны нулю, следовательно, значение D определяет и величину ф. Так,

121