Файл: Дегтяренко, В. Н. Автомобильные дороги промышленных предприятий учеб. пособие.pdf

I — ход поршня;

пл — число оборотов двигателя в единицу времени; ß — коэффициент, учитывающий расход мощности на соб­

ственные нужды (помпа, вентилятор и пр.);

т' — число цилиндров;

т— тактность двигателя.

Мощность на колесе может быть выражена уравнением.

где D — диаметр колеса;

іік — число оборотов колеса в единицу времени.

где /мер — передаточное число, равное отношению числа обо­ ротов двигателя к числу оборотов колеса

Уравнение (6) характеризует ограничение силы тяги автог{ мобиля по конструктивным особенностям двигателя, т. е. по егомощности.

§ 13. Ограничение силы тяги по сцеплению

I

Силой, движущей автомобиль, является реакция дороги па касательную силу на ободе колеса автомобиля, /й.- (см. рис. 7).

Реакция может возникнуть только при сцеплении колеса с; дорогой. Сила сцепления зависит от веса автомобиля, приходя­ щегося на сцепные колеса Go», и коэффициента сцепления ср ко­ леса с дорогой и определяется уравнением.

При движении автомобиля из-за раскачивания кузова, вы­ званного неровностями дороги, динамическая нагрузка на коле­ са колеблется в значительных пределах и может быть равна от О до 3 статических величин. Уменьшение динамической нагруз­ ки до величины, когда сила сцепления становится меньше каса.-і

30

тельной силы на колесе, вызывает частичное проскальзывание (пробуксовку колеса).

Коэффициент сцепления также колеблется в широких преде­ лах и зависит от шероховатости, ровности, влажности, чистоты покрытия, жесткости и износа протектора шин, скорости авто­ мобиля.

Содержание дороги в состоянии, обеспечивающем достаточ­ ную величину коэффициента сцепления колеса с покрытием

(срЗгО,5) — одна из важнейших,задач дорожно-эксплуатацион­ ной службы.

Условие ограничения силы тяги по сцеплению имеет вид .

§ 14. Сопротивление качению колеса по дороге

Загруженное силой GM колесо деформируется и соприкасает­ ся с поверхностью дороги не в точке, а на площадке, имеющей форму эллипса. Реакция RK дороги иа силу GM равна ей по вели­ чине и обратна по направлению. Точкой приложения реакции можно считать центр эллипса, если заменить распределенную по площади силу сосредоточенной.

Если к колесу приложить крутящий момент Мм, возникает касательная сила F« и реакция на нее F«. Движущееся колесо деформируется, при этом появляется как бы наплыв, благодаря чему эллипс площади контакта смещается вперед по ходу авто­ мобиля. Смещение эллипса ведет к тому, что реакция R«, прило­

где гм —-радиус колеса.

Разделим обе части уравнения на радиус колеса, тогда дви­ жущая автомобиль сила FMбудет равна

31

Рис. Ю. Схема возникновения сопротивления качению колеса -автомобиля по дороге.

«ия качению колеса. Оно зависит от эластичности шин и покры­ тия, давления воздуха в шинах, механических свойств ходовых частей, скорости движения автомобиля. Полное значение сопро­ тивления качению

который в общем случае может быть разным для передних и задних колес. Обычно значение коэффициента принимается для нормальных условий движения в зависимости от дорожной одежды, в пределах от 0,02 для железобетонных и асфальтобе­ тонных одежд, до 0,15 для грунтовых дорог и 0,30 —■для сыпу­ чих песков.

Поправка на скорость учитывается при Ѵ>50 км/ч и коэф-

32

§ 16. Сопротивление от уклона

При движении автомобиля по уклону вес автомобиля направ­ лен под углом к поверхности дороги и может быть разложен на параллельную и тангенциальную составляющие (рис. 11). Последняя и является силой, препятствующей движению. Если, ввиду малости угла а, синус угла заменить его тангенсом, то есть уклоном, то сопротивление от уклона будет равно

где h — превышение конечной точки над начальной при длине участка /.

Рис. 11. Сопротивление движению автомобиля от уклона.

§ 17. Инерционное сопротивление

При ускоренном движении автомобиля часть энергии двига­ теля расходуется на приращение запаса кинетической энергии. При замедленном движении часть кинетической энергии осво­ бождается и расходуется на преодоление дорожных сопро­ тивлений.

В общем случае сила равна массе, умноженной на ускорение движения. Масса автомобиля равна его весу G, деленному на ускорение силы тяжести. Инерционное сопротивление в таком случае

(17)

34

где Ы— передаточное число коробки передач; а — условный коэффициент, равный для легковых автомо­

билей 0,03—0,05, грузовых автомобилей и автобусов 0,05—0,07.

Г л а в а V

УРАВНЕНИЕ ДВИЖЕНИЯ АВТОМОБИЛЯ

§ 18. Уравнение сил, действующих на автомобиль

Сумма проекций на ось движения всех сил, действующих на автомобиль, представляет собой уравнение движения, которое может быть выражено

\

F«=Wt+W*±Wi±W*. (19)

Знаки говорят о возможном направлении силы. Как видно, два последних сопротивления могут и препятствовать и способ­ ствовать движению.

Подставив значения сопротивлений, получим

Более наглядным является графическое изображение урав­ нения (рис. 12).

Мощность на колесе Nu равна эффективной мощности двига­ теля Ne за вычетом различных потерь на передаче. На преодоле-^

мне дорожных сопротивлений может быть израсходована мощ­ ность, ограниченная кривой No (см. рис. 12).

Рис. 12. Мощностная диаграмма.

Для конкретных дорожных условий мощность, расходуемая на преодоление дорожных сопротивлений, зависит от скорости и может быть представлена кривыми N\pt , N^z и т. д. Разность между кривыми N^t и No, например, показывает часть мощно­ сти, которая может быть израсходована на ускорение движения. При скорости выше соответствующей равенству N o - N ^i (точка С на рис. 12) движение становится замедленным, так как сум­ марное дорожное сопротивление превышает свободную силу тяги, а на рис. 12 правее точки С Nc<Ni\x .§

§20. Динамическая характеристика автомобиля

Вуравнение (19) входят силы, зависящие от автомобиля, его конструкции и силы, зависящие от внешних условий. К первым относятся сила тяги и сопротивление воздушной среды. Сгруп­ пировав их в левой части уравнения, получим

Левая часть уравнения представляет собой избыточную силу

36

тяги, которая может быть израсходована иа преодоление дорож­ ных сопротивлений.

Абсолютное значение этой силы не дает ясного представления о возможном характере движения. Та же сила может быть большой для легкого автомобиля и совершенно незначительной для тяжелого. Более наглядным является удельное значение силы, т. е. отнесенное к единице веса автомобиля. Разделив, обе части уравнения (2 2 ) на вес автомобиля и проведя необходимые преобразования в правой части, получим

Рис. 13. Динамическая характеристика автомобиля.

37

Динамический фактор — это удельная избыточная сила, могущая быть израсходованной на преодоление дорожных со­ противлений.

Поскольку сила тяги и сопротивление воздушной среды за­ висят, при прочих равных условиях, от скорости, т. е. от числа оборотов двигателя, динамический фактор D тоже является функцией числа оборотов и может быть представлен для различ­ ных передаточных чисел коробки передач в виде семейства кри­ вых, каждая из которых соответствует определенному переда­ точному числу. Общий вид такой динамической характеристики проведен на рис. 13. Если на эту же диаграмму нанесем кривые ограничения динамического фактора по сцеплению, получим график, удобный для решения различного, рода тяговых задач.

Г л а в а VI

ПРЕОДОЛЕНИЕ АВТОМОБИЛЕМ ПОДЪЕМОВ

ИТОРМОЖЕНИЕ

§21. Преодоление подъемов при равномерном движении

Если в уравнении (23) левую часть обозначим D (динамиче­ ский фактор), а в правой отбросим удельную энергетическую силу, получим уравнение равномерного движения

определить максимальный подъем при известном динамическом факторе и обратную задачу — определить динамический фак­ тор (или скорость), при 'котором автомобиль будет двигаться на заданный подъем.

И прямая и обратная задача могут быть решены или по графику динамических характеристик, если они известны (см. рис. 13), или аналитически.

Движение автомобиля предполагается равномерным.

§22. Преодоление подъемов

сиспользованием кинетической энергии автомобиля

Движущийся автомобиль, обладает большим запасом кине­ тической энергии, которая, при уменьшении скорости движения, превращается в работу, используемую на преодоление дорож­ ных сопротивлений.

38

ГАЗ-51 — 42 км/ч, на участке длиной около 800 м.

Уравнение неравномерного движения может быть представ­ лено в виде

<26)

Отсюда максимальный уклон, который может преодолеть автомобиль с учетом неравномерного движения, равен

Пользуясь уравнением (27), можно проверить возможность трогания автомобиля с места на подъеме, если принять значение динамического фактора D для І-й передачи, а ускорение

dV

jj — = l—2 м/сек2. При движении ускорение не следует принимать

более 0,5 м/сек2.

Если за счет работы двигателя, при равномерном движении,

то дополнительный подъем, преодолеваемый за счет кинети­ ческой энергии, может быть определен из равенства значения освободившейся кинетической энергии и совершенной ею ра­ боты.

39