6.3. Тягово-скоростные свойства па

6.3.1. Суммарная тяговая сила, которую обеспечивает двигатель на колесах па

Тягово-скоростные свойства ПА характеризуют его возможности к движению под действием продольных (тяговых) сил ведущих колес. Она включает тяговые свойства, позволяющие ПА преодолевать подъемы, буксировать прицепы и скоростные свойства, позволяющие ему двигаться с высокими скоростями, совершать разгон (приемистость) и двигаться по инерции (выбег).

Специфика эксплуатации и движения ПА обуславливает выделение для оценки его тягово-скоростных свойств четыре показателя:

максимальную скорость v_max;

максимальный подъем, преодолеваемый на первой передаче, с постоянной скоростью (угол α_max);

время разгона до заданной скорости t_υ;

минимальную устойчивую скорость υ_min.

Перечисленные показатели определяются аналитически или экспериментально. Аналитическое их определение осуществляется решением дифференциального уравнения движения ПА. К сожалению, оно справедливо только для частного случая – прямолинейного движения в профиле и в плане дороги (рис.6.14). В системе отсчета 0_xyz оно имеет вид

, (6.17)

где G – масса ПА, кг; δ > 1 - коэффициент учета вращающихся масс (колес, деталей трансмиссии) ПА; Рк – суммарная тяговая сила, которую обеспечивает двигатель на ведущих колесах ПА, Н; Ρ_Σ – суммарная сила сопротивления движению, Н.

На рис.6.14 цифры 1,2 и 3,4 обозначают действующие силы опорных реакций R, указывающие, что они относятся к левому и правому колесам передней и задней осей, соответственно.

Рис. 6.14. Силы действующие на ПА

Суммарная сила сопротивления движению Ρ_Σ определяется как сумма всех сопротивлений, действующих на ПА.

Ρ_Σ=P_f+P_i+P_в+ Р_ј , Н (6.18)

Р_f – сила сопротивления качению колес, Н; Р_i – сила сопротивления подъему, Н; Р_в – сила сопротивления воздуха, Н; Р_ј – сила инерции, Н.

Суммарная тяговая сила Рк, которую обеспечивает двигатель на ведущих колесах, определяется по формуле

Н (6.19)

где М_к – крутящий момент, подводимый к колесам ПА, Н·м; М_д – крутящий момент, развиваемый двигателем, Н·м; u – передаточное число трансмиссии; η – коэффициент полезного действия трансмиссии; r_D – динамический радиус колеса, м.

Коэффициент полезного действия трансмиссии η является произведением КПД ее агрегатов. Для расчетов можно принимать: η = 0,9 – для грузовых двухосных автомобилей с одинарной главной передачей (42); η= 0,88 – тоже, но с двойной главной передачей (42); η= 0,86 – для автомобилей повышенной проходимости (44); η = 0,84 – для грузовых трехосных автомобилей (64); η= 0,82 – для грузовых трехосных автомобилей повышенной проходимости (66).

Значения r_D приводятся в нормативных документах на пневматические шины (ГОСТы) или вычисляются по формуле

, (6.20)

где d – диаметр обода, м; λ – 0,89  0,9 – радиальная деформация профиля; b_ш– ширина профиля, м.

для движения ПА необходимо, чтобы тяговая сила на колесах Р_к была больше суммарной силы сопротивления движению ПА Ρ_Σ, то есть необходимо выполнение условия

Рк > Ρ_Σ (6.21)

Реализация тяговой силы Рк для движения ПА зависит от способности автомобильного колеса, находящегося под воздействием нормальной нагрузки Gg воспринимать или передавать касательные силы при воздействии с дорогой. Ее оценивают силой сцепления шины с дорогой Р_φ или коэффициентом сцепления φ.

Определяют φ экспериментально методом блокировки автомобиля с заблокированными колесами. При этом регистрируют силу тяги на крюке буксира и нормальную реакцию на заблокированных колесах.

В зависимости от направления скольжения колеса различают коэффициенты продольного φ_х и поперечного φ_у сцепления. Однако они мало различаются и при расчетах обычно пользуются средним значением коэффициента сцепления φ.

Коэффициент φ зависит от типа покрытия и состояния дороги, конструкции и материала шины, давления воздуха в ней, нагрузки на колеса, температурных условий. Однако основными факторами на его величину являются тип и состояние дорожного покрытия и давление в шинах (табл.6.6).

Таблица 6.6

Дорожное покрытие	Состояние покрытия	Давление в шине
		высокое	низкое	регулируемое
Асфальт, бетон	Сухое Мокрое	0,5–0,7 0,35–0,45	0,7–0,8 0,45–0,55	0,7–0,8 0,5–0,6
Щебеночное	Сухое Мокрое	0,5–0,6 0,3–0,4	0,6–0,7 0,4–0,5	0,6–0,7 0,4–0,55
Грунтовое (кроме суглинка)	Сухое Увлажненное Мокрое	0,4–0,5 0,2–0,4 0,15–0,25	0,5–0,6 0,3–0,45 0,25–0,35	0,5–0,6 0,35–0,5 0,2–0,3
Песок	Сухое Влажное	0,2–0,3 0,35–0,4	0,22–0,4 0,4–0,5	0,2–0,3 0,4–0,5
Суглинок	Сухое В пластическом состоянии	0,4–0,5 0,2–0,4	0,4–0,55 0,25–0,4	0,4–0,5 0,3–0,45
Снег	Рыхлое Укатанное	0,2–0,3 0,15–0,2	0,2–0,4 0,2–0,25	0,2–0,4 0,3–0,45
Любое	Обледенелое	0,08–0,15	0,1–0,2	0,05–0,1

Максимальная сила тяги Р_φ полноприводных ПА определяют по формуле

Р_φ = φ Gg (6.22)

где G – масса ПА, кг.

В случае неполноприводных ПА ее определяют по формуле

Р_φ = φ ∑ R₃₄ (6.23)

где R₃₄ – нормальная реакция ведущих колес, Н.

Реализация суммарной тяговой силы, которую обеспечивает двигатель на колесах автомобиля, ограничивается сцеплением колес с дорожным покрытием. Движение ПА без буксования ведущих колес возможно только при условии

. (6.24)

С учетом формулы (6.21) можно записать общее условие для движения ПА

Ρ_Σ < . (6.25)

Из анализа уравнения (6.25) следует, что для движения ПА сила тяги на ведущих колесах должна быть больше суммарной силы сопротивления движению ПА. Однако необходимо еще, чтобы сила тяги по сцеплению колес с дорогой (формула 6.22) была больше силы тяги Р_к, подводимой к колесам от двигателя (формула 6.19).