Потери энергии в трансмиссии

В формулах, приведенных выше, значения потерь энергии при её передаче от двигателя к ведущим колесам, обусловленные работой трения в деталях и разбрызгиванием масла, оцениваются коэффициентом полезного действия трансмиссии (η_т). Рассматривают потери в трансмиссии, разбивая их на две группы.

К первой группе относят потери на трение в зацеплении шестерен, в подшипниках, в сальниках; ко второй группе относят гидравлические потери, вызванные разбрызгиванием масла при вращении валов и шестерен. Потери энергии первой группы зависят в основном от числа пар и конструкции шестерен, находящихся в зацеплении в данный момент. КПДэтой группы подсчитывают по формуле:

η_т=η_ц^m η_к ⁿ

Потери энергии второй группы оцениваются КПДхолостого хода, который равен:

η _хх = 1 – ζ .

Значение коэффициента ζ зависит от частоты вращения шестерен и валов, количества и вязкости трансмиссионного масла.

Таким образом, при заданной или известной кинематической схеме трансмиссии автомобиля механический КПДтрансмиссии вычисляют по формуле:

η_т=η_ц^m η_к ⁿ( 1 – ζ ),

где ζ – коэффициент, учитывающий потери энергии в трансмиссии на холостом ходу; его величина выбирается в пределах 0,03…0,05;

η_ц, η_к - КПДцилиндрической и конической пары шестерен; значениеКПДпары шестерен принимаютη_ц= 0,985…0,990 иη_к= 0,975…0,980;

m и n– число пар цилиндрических и конических шестерен, находящихся в зацеплении одновременно.

Для машин колесной формулы 4×4 по приведенной выше формуле вычисляют отдельно КПДветвей трансмиссии, соединяющих двигатель с переднимиη_т1и заднимиη_т2ведущими колесами. Затем рассчитывают полное значение механическогоКПДтрансмиссии по выражению:

η_т=η_т1к_N1 +η_т2(1 –к_N1),

где к_N1– коэффициент передачи мощности на привод передних колес.

Распределение мощности по ведущим мостам зависит от распределения веса автомобиля по осям, схемы трансмиссии, условий эксплуатации.

Для практических расчетов средние значения КПДмогут быть приняты по данным табл. 2.4.

Таблица 2.4

Средние значения механического КПД трансмиссии автомобилей:

Тип автомобиля	ηтр
Легковой 4×2	0,90…0,93
Грузовой 4×2 с одинарной главной передачей	0,88
Грузовой 4×2 с двойной главной передачей	0,85
Грузовой 6×4	0,82
Грузовой 6×6	0,80

Мощностной баланс автомобиля

Распределение мощности двигателя по отдельным видам мощностей, затрачиваемых на преодоление сопротивлений, носит название мощностного балансаи может быть представлено в виде следующего уравнения:

N_е = N_т + N_f + N_w ± N_h ± N_j , или

N_Т = N_е·η_т = v·(Р_f + Р_w ± Р_h ± Р_j),

где η_т, –КПДтрансмиссии;

v- скорость движения автомобиля,м/с;

N_Т- мощность, подведенная от двигателя к ведущим колесам автомобиля;

N_тр - мощность, теряемая на трение в агрегатах трансмиссии;

N_f = P_fv - мощ­ность, затраченная на преодоление сил сопротивлению качения колес;

N_h = Р_hv - мощность, затраченная на преодоление сил сопротивления подъему;

N_w = P_wv - мощность, затраченная на преодоление силы со­противления воздуха;

N_j = Р_jv - мощность, затраченная на преодоле­ние силы инерции автомобиля.

Мощность, потерянная в трансмиссии автомобиля, может быть определена как:

N_тр=N_е(1 - η_т).

Потери мощности на самопередвижение автомобиля (мощности сопротивления качению) определяется по формуле:

N_f= Р_f·v = f·G·v,

где Р_f - сила сопротивления качению;

G- сила тяжести (вес) автомобиля;

f- коэффициент сопротивления качению.

Мощность на преодоление сил сопротивления воздуха:

N_w=Р_w·v=к_w ·F·v²·v =к_w ·F·v³,

где Р_w- сила сопротивления воздуха;

к_w-коэф­фициент обтекаемости;

F- лобовая площадь автомобиля.

Мощность на преодоление сил сопротивления подъему может быть определена по формуле:

N_h = Р_h·v = G·v·sin α ,

где Р_h- сила сопротивления подъема;

α- угол подъема.

При движении под уклон величина N_hберется со знаком минус.

Мощность, затрачиваемая на преодоление сил сопротивления разгону (сил инерции), определяют как:

,

где Р_j– сила сопротивления разгону;

δ_вр- коэффициент учета влияния на разгон вращающихся масс двигателя

и автомобиля;

g- ускорение свободного падения;

dv/dt- ускорение автомобиля.

В случае замедленного движенияN_jберется со знаком минус.

Порядок построения диаграммы мощностного баланса.

Сначала рассчитывают мощностной баланс для передачи, на которой обеспечивается максимальная скорость v_max автомобиля. Для выбранных ра­нее интервалов по угловой скорости коленчатого вала двигателя и соответствующей ей скоро­сти автомобиля рассчитывают мощностной баланс.

Затем в координатах N-v строят внешнюю скоростную характеристику (рис.4-а).

N, кВт