5. Расчет ускорений автомобиля

Ускорение при дорожном сопротивлении ψ определим по динамическому фактору:

.

где ψ = f cos α + sin α, f = f₀ (1 + A_f V²).

Подстановкой D и ψ можно получить зависимость а(V)

Реальный автомобиль – а = 3…5 м/с²;

Гоночный автомобиль – а = 8…10 м/с².

Определим максимально возможное ускорение:

Если считать, что по сцеплению ограничивается условная сила тяги, то

Однако, если учесть, что на самом деле по сцеплению ограничивается реальная касательная реакция, действующая в контакте колеса с дорогой и эта реакция получена после преодоления сопротивления инерции вращающихся деталей и при отсутствии сопротивления качению скользящего колеса, то максимально возможное ускорение определится следующим образом:

a _max = φ G_a

Примечание: У отдельных автомобилей при большом значении передаточного числа первой передачи (чаще всего это имеет место у грузовых автомобилей) из-за большого δ ускорение на 1 передаче может быть ниже, чем на второй.

На основании полученных выражений можно построить график зависимости ускорений автомобиля от скорости при разгоне на разных передачах при полной подаче топлива:

• Хар

Расчет пути и времени разгона автомобиля до заданной скорости

• Характеристики ускорений на передачах;

• Время переключения Δt_кп (ЛА=0,5 с; ГА=1,5 с);

• Сопротивления движению f_к (или ψ), А, с_х;

• Масса автомобиля m_a;

• Коэффициент учета вращающихся масс δ.

Точно время разгона можно подсчитать только интегрированием.

В ручную считают следующим образом.

1. Огибающую графика а(V) представляют в виде гистограммы. (Чем мельче ее шаг, тем точнее расчет.) На каждом шаге ускорение считают постоянным.

2. Вычисляют время разгона на первом участке (шаге):

, где индекс обозначает номер шага.

3. Вычисляют время разгона на i-том участке (шаге) на первой передаче:

4. .

5. Вычисляют потерю скорости при переключении передачи:

( как показывают проведенные расчеты, потеря скорости за время переключения передач получается весьма небольшой, поэтому допустимо в пределах инженерной точности пренебречь этой величиной и считать скорость начала разгона на последующей передаче примерно равной скорости конца разгона на предыдущей передаче.

6. Корректируют гистограмму (смещают шаги на ΔV).

7. Повторяют вычисления на второй и последующих передачах до достижения заданной скорости.

8. Суммируют время на n шагах и при m переключениях:

.

Строим график V(t)

Расчет пути, пройденного автомобилем при разгоне до заданной скорости выполняют по графику V(t), разбив его на n шагов:

.

5. Мощностной баланс автомобиля

Если пренебречь коэффициентом полезного действия колеса, работающего в ведущем режиме, то можно мощностной баланс автомобиля построить на основании тягового баланса, для чего все силы, входящие в уравнение тягового баланса необходимо помножить на соответствующее значение скорости:

F_т = F_k + F_в + F_и + F_п : помножим обе части на V_а

T_т ω_k / r_с = F_k V_а + F_в V_а + F_и V_а + F_п · V_а;

Учитывая, что ω_k = V / r_k и T_k· ω_k = P_e · η_т, получим

P_e η_т r_k / r_c = F_k V + F_в V + F_и V + F_п· V;

Введем мощность скоростных потерь (буксование колес: s_б = 1 – r_k / r_к0)

P_e η_т (1 – s_б) = F_k V + F_в V + F_и V + F_п V;

P_e η_т (1 – s_б) = G_a ψ V + 0.5·С_x ρ A V³ + m_a ·δ а V

.

Скорость, при которой двигатель развивает максимальную мощность на прямой передаче определяется передаточным числом главной передачи.V_max будет достигнута при пересечении линии (кривой) сопротивлений линией (кривой) мошности при работе двигателя на режиме максимальной мощности. Такой вариант обеспечивает макимально возможную скорость автомобиля с данным двигателем на данной лороге. Вместе с тем динамика автомобиля будет хуже, чем при работе двигателя на режиме максимальной мощности при меньшем значении скорости. Для лучшей загрузки двигателя в условиях малых дорожных сопротивлений применяют ускоряющую передачу.

Наиболее часто применяемые передачи сближают (обычно 3 и 4, иногда 2, 3 и 4).