4.DOC тсек расчетка

w e − частота вращения коленчатого вала, рад/с.

Далее определяется значение величины, ограничивающей окружную си-

лу на ведущих колесах по условиям сцепления колеса с дорогой:
Fкϕ = ϕ Rz = ϕ Gсц = ϕ mсц g,	(16.6)

где ϕ − коэффициент сцепления колеса с дорогой (принимается по заданию); Rz − вертикальная составляющая под ведущими колесами, кН;

Gсц – вес автомобиля, приходящийся на ведущие колеса, кН; mсц − масса автомобиля, приходящаяся на ведущие колеса, т;

g − ускорение свободного падения, м/с2.

Пример расчета.

1 Передаточное число трансмиссии при включении первой передачи

Uт1 = 3,5 · 3,9 = 13,65

Для следующих

Uт2 = 2,26 · 3,9 = 8,814

Uт3 = 1,45 · 3,9 = 5,655

Uт4 = 1 · 3,9 = 3,9

2 Радиус колеса по маркировке шины

rc = 0,5·14 ·25,4 +0,75·205 ·0,83 = 305 мм = 0,305 м

Радиус качения колеса

rк = rст · 1,02 = 0,305 · 1,02 = 0,311 м. 3 Значение окружной силы

Fк = 0,16 ×13,65 ×0,92 = 6,46 кН. 0,311

Скорость движения автомобиля

va = 60 · 0,311 : 13,65 = 1,37 м/с = 4,93 км/ч.

Все последующие расчеты целесообразно свести в таблицу 16.1.

174

Таблица 16.1 – Расчет параметров тяговой диаграммы

	we, рад/с		60,00	142,25	224,50	306,74	388,99	471,24
	Ме(ф), кН×м		0,160	0,176	0,182	0,180	0,167	0,145
	= 13,65	va, м/c	1,37	3,24	5,12	7,00	8,87	10,75
		va, км/ч	4,93	11,68	18,43	25,18	31,94	38,69
	т(1)
	U	Fк, кН	6,46	7,11	7,38	7,26	6,76	5,88
	= 8,814	va, м/c	2,12	5,02	7,93	10,83	13,74	16,64
		va, км/ч	7,63	18,09	28,54	39,00	49,46	59,92
	т(2)
	U	Fк, кН	4,17	4,59	4,76	4,69	4,37	3,80
	= 5,655	va, м/c	3,30	7,83	12,36	16,89	21,41	25,94
		va, км/ч	11,89	28,19	44,49	60,79	77,09	93,39
	т(3)
	U	Fк, кН	2,67	2,94	3,06	3,01	2,80	2,44
	= 3,9	va, м/c	4,79	11,35	17,92	24,48	31,05	37,61
		va, км/ч	17,24	40,88	64,51	88,14	111,78	135,41
	т(4)
	U	Fк, кН	1,84	2,03	2,11	2,07	1,93	1,68

4 По полученным значениям строится зависимость окружной силы на ведущих колесах (Fк) от скорости движения автомобиля: Fк = f(va) (тяговая диаграмма [рисунок 16.1]), на которую наносится ограничивающая линия по условиям сцепления колеса с дорогой. Количество кривых тяговой характеристики автомобиля равно числу передач в его коробке. При наличии раздаточной коробки в трансмиссии тяговая характеристика автомобиля строится для случая, когда в раздаточной коробке включена высшая или низшая передача, взависимости от условий движения автомобиля.

5 Значение величины, ограничивающей окружную силу на ведущих колесах по условиям сцепления колеса с дорогой, по формуле (16.6):

175

Fкϕ = 0,85 × 0,935 × 9,81 = 7,796 кН.

F к, кН 8

7

6

5

I

4	II
	III
3
	IV
2

1

0

0

20

40

60

80

100

120

140

v a км/ч

Рисунок 16.1 – Тяговая характеристика автомобиля ГАЗ-24

На тяговую характеристику должна быть нанесена линия ограничения окружной силы автомобиля по условиям сцепления колес с поверхностью дороги. После этого необходимо сделать вывод: влияют или нет условия сцепления колес с поверхностью дороги на тяговую характеристику заданного автомобиля.

При этом если линия ограничения окружной силы по условиям сцепления пройдет выше графиков, то она не будет влиять на тяговую характеристику. В том случае, если эта линия пройдет ниже или пересечет одну из зависимостей, то максимальное значение окружной силы будет ограничено по условиям сцепления значением Fкϕ и будет наблюдаться пробуксовка колес.

176

З а д а н и е № 17

РАСЧЕТ ДИНАМИКИ РАЗГОНА АВТОМОБИЛЯ

Цель работы: изучение методики расчета динамической характеристики автомобиля и ускорения.

Исходные данные:

1 Уклон дороги i (подъем или спуск, задается преподавателем).

2 Суммарный коэффициент сопротивления воздуха принять по минимальному значению для соответствующих типов подвижного состава (для первой подгруппы); по максимальному значению – для второй подгруппы.

Требуется:

1Рассчитать силы сопротивления воздуха.

2Определить значения динамического фактора, для различных передач.

3Построить динамическую характеристику.

4Определить ограничения динамического фактора по условиям сцепле-

ния.

5Определить максимальную равновесную скорость автомобиля на заданном участке дороги.

6Рассчитать значения ускорения автомобиля.

7Построить график ускорения автомобиля на передачах.

Теоретические основы выполнения работы.

Расчет динамической характеристики автомобиля. Динамической ха-

рактеристикой автомобиля называется зависимость динамического фактора D от скорости. Динамическим фактором называется отношение свободной силы Fк – Fв, направленной на преодоление сил сопротивления дороги, к весу автомобиля:

D = (Fк – Fв)/Ga,

(17.1)

где Fк − окружная сила на ведущих колесах автомобиля, кН; Fв − сила сопротивления воздуха, кН;

Ga − вес автомобиля, кН.

При расчете силы сопротивления воздуха учитывается лобовое и добавочное сопротивления воздуха. Лобовое сопротивление является основным, однако, кроме него, присутствуют добавочные виды сопротивления: сопротивление от выступающих частей (антенны, фары, зеркала бокового вида и т. п.), от движения воздуха через подкапотное пространство; сила трения воздуха о кузов автомобиля и др.

Сила сопротивления воздуха

177

Fв = Kв va2 Aв,

(17.2)

где Кв − суммарный коэффициент, учитывающий коэффициент лобового сопротивления, и коэффициент дополнительного сопротивления; принимается в пределах согласно [7]: для легковых автомобилей Кв = 0,15…0,3 Н×с2/м4; для грузовых автомобилей Кв = 0,4…0,6 Н×с2/м4; для автобусов Кв = 0,25…0,45 Н×с2/м4;

va − скорость движения автомобиля;

Ав − площадь лобового сопротивления (проекция автомобиля на плоскость, перпендикулярную направлению движения).

Площадь лобового сопротивления
Ав = a Нгаб Вгаб,	(17.3)

где a − коэффициент заполнения площади (для легковых автомобилей − 0,89–0,9, для грузовых и автобусов − 0,95–0,98);

Нгаб − габаритная высота автомобиля, м; Вгаб − габаритная ширина автомобиля, м.

Ограничение динамического фактора по условиям сцепления колеса с

поверхностью дороги
Dϕ = (Fкϕ – Fв) / Ga ,	(17.4)

где Fкϕ − ограничивающая окружной силы, кН.

Так как ограничение Fк наблюдается при начале движения автомобиля, т. е. на малых скоростях, то величиной сопротивления воздуха Fв можно пренебречь.

По результатам расчетов строится график динамической характеристики для всех передач и наносится линия ограничения динамического фактора.

На динамической характеристике отмечаются ключевые точки, по которым происходит сравнение автомобилей разных масс.

Пример расчета.

1 Площадь лобового сопротивления

Ав = 0,9 ×1,476 × 1,51 = 2,006 м2.

Подставим числовые значения для первой точки:

Fв = 0,2 × 1,3632 × 2,006 = 0,001 кН;

D = (6,46 – 0,001) : 1,79 × 9,81 = 0,368.

Остальные расчеты сведены в таблицу 17.1.

2 Рассчитаем ограничение динамического фактора по условиям сцепления колеса с поверхностью дороги:

Dϕ = 7,796 : 1,79 × 9,81 = 0,444.

Все последующие расчеты сводятся в таблицу 17.1.

178

3 По полученным значениям строится график динамической характеристики для всех передач и наносится линия ограничения динамического фактора (рисунок 17.1).

4 Если линия ограничения динамического фактора расположена выше графиков зависимости динамического фактора от скорости движения, то это означает, что условия сцепления не влияют на динамическую характеристику.

В том случае, когда линия ограничения пересекает одну из зависимостей динамической характеристики, то максимальное значение будет ограничено этой линией, т. е. при заданных условиях автомобиль не сможет развить максимального значения динамического фактора.

На динамической характеристике отмечаются ключевые точки, по которым происходит сравнение автомобилей разных масс:

- максимальное значение динамического фактора на прямой или высшей передаче Dv(max) и соответствующая ему скорость vк − критическая скорость:

(Dv(max), vк);

-значение динамического фактора при максимальной скорости движения автомобиля на прямой передаче: (Dv, va(max));

-максимальное значение динамического фактора на первой передаче и

соответствующая ему скорость: (D(max), v).

5 Максимальная скорость движения определяется оборотами двигателя (в случае, если линия суммарного дорожного сопротивления ψ = f + i (значение уклона принимается со знаком «минус» если автомобиль движется на спуск) проходит ниже графических зависимостей динамического фактора или сопротивлением дороги (при условии, что линия суммарного дорожного сопротивления пересекает динамическую характеристику).

Для данного примера f = 0,019, i = 0,1% на спуск, тогда Ψ = 0,019 - 0,001 = 0,018

179

Таблица 17.1 − Расчет значений динамического фактора и ускорений

	we, рад/с		60	142	224	307	389	471,2
	Ме(ф), кН×м		0,160	0,176	0,182	0,180	0,167	0,145
		va, м/c	1,37	3,24	5,12	7,00	8,87	10,75
= 13,656		va, км/ч	4,93	11,68	18,43	25,18	31,94	38,69
		Fк, кН	6,46	7,11	7,38	7,26	6,76	5,88
		Fв, кН	0,001	0,004	0,009	0,016	0,026	0,039
т(1)
U		D	0,368	0,405	0,420	0,413	0,384	0,333
		j, м/с2	2,08	2,29	2,38	2,34	2,17	1,87
		va, м/c	2,12	5,02	7,93	10,83	13,74	16,64
8,814		va, км/ч	7,63	18,09	28,54	39,00	49,46	59,92
		Fк, кН	4,17	4,59	4,76	4,69	4,37	3,80
=		Fв, кН	0,002	0,008	0,021	0,039	0,063	0,093
т(2)
U
		D	0,237	0,261	0,270	0,265	0,245	0,211
		j, м/с2	1,66	1,84	1,91	1,87	1,72	1,46
		va, м/c	3,30	7,83	12,36	16,89	21,41	25,94
5,655		va км/ч	11,89	28,19	44,49	60,79	77,09	93,39
		Fк, кН	2,67	2,94	3,06	3,01	2,80	2,44
=			0,004	0,020	0,051	0,095	0,153	0,225
т(3)		Fв, кН
U
		D	0,152	0,167	0,171	0,166	0,151	0,126
		j, м/с2	1,15	1,27	1,31	1,27	1,14	0,92
		va, м/c	4,79	11,35	17,92	24,48	31,05	37,61
		va, км/ч	17,24	40,88	64,51	88,14	111,78	135,41
3,9
		Fк, кН	1,84	2,03	2,11	2,07	1,93	1,68
=
т(4)			0,008	0,043	0,107	0,200	0,322	0,473
U		Fв, кН
		D	0,105	0,113	0,114	0,107	0,092	0,069
		j, м/с2	0,78	0,86	0,86	0,80	0,66	0,46

180

D 0,45

0,40
0,35
0,30
0,25	I
	II
0,20
	III
0,15	IV

0,10

0,05

0,00

0

20

40

60

80

100

120

140

v a, км/ч

Рисунок 17.1 – Динамическая характеристика ГАЗ-24

На основании полученного графика можно сделать вывод, что ограничение динамического фактора по условиям сцепления не влияет на динамическую характеристику. На динамической характеристике отмечаются ключевые точки:

-максимальное значение динамического фактора на прямой или высшей

передаче 0,42 и соответствующая ему скорость vк − критическая скорость: 18,43 км/ч;

-значение динамического фактора при максимальной скорости движения автомобиля на прямой передаче: (0,69; 135,41);

-максимальное значение динамического фактора на первой передаче и соответствующая ему скорость: (0,114; 88,14).

В данном случае значение максимальной скорости ограничено оборотами двигателя и составляет 135,41 км/ч.

181

6 Ускорение автомобиля на передачах
J = g / δ (D – f – i),	(17.5)

где g − ускорение свободного падения, м/с2;

δ − коэффициент, учитывающий разгон вращающихся масс; D − динамический фактор;

f − коэффициент сопротивления качению (принимается по заданию);

i – уклон дороги (если автомобиль движется на спуск знак в формуле изменится на «+»).

Коэффициент, учитывающий	разгон вращающихся масс,
δ = 1	+ δ1 + δ2 Uк2,	(17.6)

где δ1, δ2 − эмпирические коэффициенты, принимаются в пределах согласно [7]: δ1 = 0,03…0,05; δ2 = 0,04…0,06;

Uк2 − передаточное число коробки передач.

Для расчетов принимаем σ1 = 0,03, σ2 = 0,04, тогда δ = 1 + 0,04 + 0,05 × × 3,52 = 1,65 – для 1-й передачи и 1,30; 1,15 и 1,09 – для 2, 3 и 4-й передач соответственно.

Подставляя значения в формулу (17.5), можно найти значения ускорений:

J = 9,81 : 1,65 (0,368 – 0,019+0,001) = 2,08.

Результаты остальных расчетов заносят в таблицу 17.1.

7 По полученным данным строим график ускорения автомобиля на передачах (рисунок 17.2).

182

J	3,0
м/с2
	2,5
	2,0
								I
	1,5							II
								III
								IV
	1,0
	0,5
	0,0
	0	20	40	60v a , км/ч	80	100	120	140
		Рисунок 17.2 – Определение ускорений автомобиля на передачах

Анализ графика показал, что наибольшее значение ускорения достигается на первой передаче.

183