ГЛАВА 1. ТЯГОВО-СКОРОСТНЫЕ СВОЙСТВА АВТОМОБИЛЯ

ВВЕДЕНИЕ

В методических указаниях приводится методика расчета и анализа тягово-скоростных свойств и топливной экономичности карбюраторных автомобилей с ступенчатой механической трансмиссией. В работе содержатся параметры и технические характеристики отечественных автомобилей, которые необходимы для выполнения расчетов динамичности и топливной экономичности, указывается порядок расчета, построения и анализа основных характеристик указанных эксплуатационных свойств, даются рекомендации по выбору ряда технических параметров, отражающих особенности конструкции различных автомобилей, режима и условий их движения.

Использование данных методических указаний дает возможность определить значения основных показателей динамичности и топливной экономичности и выявить их зависимость от основных факторов конструкции автомобиля, его загрузки, дорожных условий и режима работы двигателя, т.е. решить те задачи, которые ставятся перед студентом в курсовой работе.

ОСНОВНЫЕ ЗАДАЧИ РАСЧЕТА

При анализе тягово-скоростных свойств автомобиля производится расчет и построение следующих характеристик автомобиля:

1) тяговой;

2) динамической;

3) ускорений;

4) разгона с переключением передач;

5) наката.

На их основе производится определение и оценка основных показателей тягово-скоростных свойств автомобиля.

При анализе топливной экономичности автомобиля производится расчет и построение ряда показателей и характеристик, в том числе:

1) характеристики расхода топлива в процессе разгона;

2) топливно-скоростной характеристики разгона;

3) топливной характеристики установившегося движения;

4) показателей топливного баланса автомобиля;

5) показателей эксплуатационного расхода топлива.

 

ГЛАВА 1. ТЯГОВО-СКОРОСТНЫЕ СВОЙСТВА АВТОМОБИЛЯ

1.1. Расчет сил тяги и сопротивления движению

Движение автотранспортного средства определяется действием сил тяги и сопротивления движению. Совокупность всех сил, дейс­твующих на автомобиль, выражает уравнения силового баланса:

Р_i = Р_д+ Р_о+ P_тр+ Р + P_w + P_j , (1.1)

где P_i - индикаторная сила тяги, H;

 

Р_д, Р_о, P_тр, P , P_w, P_j - соответственно силы сопротивления двигателя, вспомогательного оборудования, трансмиссии, дороги, воздуха и инерции, H.

Значение индикаторной силы тяги можно представить в виде суммы двух сил:

Р_i = Р_д + Р_е , (1.2)

где P_е - эффективная сила тяги, H.

 

Значение P_е рассчитывается по формуле:

₌ , _(1.3)

где M_е - эффективный крутящий момент двигателя, Нм;

r - радиус колес, м

i - передаточное число трансмиссии.

 

Для определения значений эффективного крутящего момента карбюраторного двигателя при той или иной подаче топлива используется его скоростные характеристики, т.е. зависимости эффективного момента от частоты вращения коленчатого вала при различных положениях дроссельной заслонки. При ее отсутствии может быть использована так называемая единая относительная скоростная характеристика карбюраторных двигателей (рис.1.1).

 

 

Рис.1.1. Единая относительная частичная скоростная характеристика карбюраторных автодвигателей

Указанная характеристика дает возможность определить приб­лиженное значения эффективного крутящего момента двигателя при различных значениях частоты вращения коленчатого вала и положе­ниях дроссельной заслонки. Для этого достаточно знать значения эффективного крутящего момента двигателя (M_N) и частоты враще­ния его вала при максимальной эффективной мощности (n_N).

Значение крутящего момента, соответствующее максимальной мощности (M_N), можно рассчитать по формуле:

_{, (1.4)}

где N_{е мах}- максимальная эффективная мощность двигателя, кВт.

 

Принимая ряд значений частоты вращения коленчатого вала (табл.1.1), рассчитывают соответствующий ряд относительных частот (n_е/n_N). Используя последний, по рис. 1.1 определяют соответствующий ряд значений относительных величин крутящего момен­та (θ = M_е/M_N), после чего вычисляют искомые значения по формуле: M_е= M_N θ. Значения M_е сводятся в табл. 1.1.

Таблица 1.1

Расчетные формулы	Частота вращения коленвала, об/мин
				...	nN
nе/nN
θ = Me/MN
Me = MN θ

Если в задании на курсовую работу положение дроссельной заслонки не указывается, то зависимость эффективной силы тяги строят для случая работы двигателя при полной подаче топлива (100% открытии дросселя). В этом случае, значение M_е принимают по внешней скоростной характеристике двигателя, которую можно найти в соответствующей технической литературе. При её отсутствии такую характеристику строят, используя эмпирическую формулу:

, (1.5)

где λ₀, λ₁, λ₂ - коэффициенты аппроксимации.

 

Значения коэффициентов рассчитываются по формулам:

, (1.6)

, (1.7)

, (1.8)

где k_м = M_{е мах}/M_N - коэффициент приспособляемости двигателя по крутящему моменту;

k_w = n_N/n_м - коэффициент приспособляемости по оборотам.

 

Заметим, что формула (1.5) может быть использована для описания не только внешней, но и частичных скоростных характеристик двигателя. При этом для каждой характеристики требуется подбор соответствующих значений коэффициентов λ₀, λ₁ и λ₂.

Значения максимального крутящего момента (M_{е мах}) и частот вращения коленчатого вала n_м и n_N принимаются, исходя из технической характеристики двигателя, которую можно найти в справочной [4] или другой литературе. Значения силы сопротивления двигателя Р_д, приведенной к ведущим колесам автомобиля, определяются по формуле:

, (1.9)

где V_h - рабочий объём цилиндров двигателя (литраж), л;

S_п - ход поршня, м;

- число ходов поршня за один цикл (тактность ДВС);

p_до - среднее давление механических потерь при вращении вала с предельно низкой частотой (n_е≈ 0), МПа;

k_Д - коэффициент, учитывающий увеличение давления механических потерь при повышении скорости движения поршней в цилиндрах, МПа с/м.

 

При отсутствии информации о величине хода поршня значение S_п можно определить приближенно по формуле:

 

, (1.10)

где i_ц - число цилиндров.

 

При установке двигателя в подкапотное пространство автомобиля часть его эффективного крутящего момента теряется и затрачивается на привод вспомогательного оборудования автомобиля (компрессора, насоса гидроусилителя руля, генератора и др.), которое создает соответствующую силу сопротивления движению (Р_о).

Силу сопротивления вспомогательного оборудования автомобиля (P_о), приведенную к ведущим колесам, определяют по формуле:

 

(1.11)

 

где p_оо - среднее давление газов, обеспечивающее привод вспомогательного оборудования автомобиля при предельно низкой частоте вращения коленчатого вала (n_е » 0), МПа;

k_o - коэффициент, учитывающий увеличение сопротивления вспомогательного оборудования при возрастании частоты вращения коленчатого вала, МПа с²_.

Для карбюраторных автодвигателей значения параметров p_оо и k_o, а также p_до и k_Д приведены в табл.1.2.

Таблица 1.2

№	Коэффициент	Единицы измерения	Значения
1. 2.	PДО kД	МПа МПа с/м	0,045 0,015
3. 4.	pоо ko	МПа МПа (мин/об)2	0,010 0,7 × 10-8

 

Сила сопротивления трансмиссии P_тр для грузовых автомобилей и автобусов определяется по эмпирической формуле, полученной НАМИ:

, (1.12)

где P_хо- сила сопротивления проворачиванию валов агрегата трансмиссии на холостом ходу с предельно малой скоростью (V_а » 0), H;

a_v и m_тр - коэффициенты соответственно скоростных (H с/м) и силовых потерь;

n_тр - количество агрегатов (коробок передач, делителей, раздаточных коробок и главных передач) в трансмиссии;

G_м - номинальная нагрузка на ведущий мост автомобиля, H;

K_н - коэффициент, учитывающий тип автомобиля, H^-1.

 

Для автомобилей повышенной проходимости K_н = 10·10^-6 H^-1, для остальных автомобилей K_н = 7·10^-6 Н^-1. При прогретых до стабильного состояния агрегатах трансмиссии a_v = 8,6 Нс/м; Р_хо = 30 Н. Значение коэффициента m_тр принимается по табл.1.3.

 

Примечание: при 2-х вальной раздаточной коробке значения должны быть уменьшены на 0,010

 

Таблица 1.3

Коэффициенты силовых потерь в трансмиссии (m_тр)

Тип трансмиссии автомобиля	Тип главной передачи
1 ступенчатая	2-х ступенчатая
Прямая передача в КП	Разные Передачи в КП	Прямая Передача в КП	Разные Передачи в КП
4 х 2	0,016	0,036	0,024	0,046
6x4, с обходным редуктором в среднем мосту	0,030	0,050	0,040	0,060
4x4, с 3-х вальной РК	0,042	0,062	0,052	0,072
6x6, с 3-х вальной РК и проходным мостом	0,044	0,064	0,054	0,074

 

Сила сопротивления дороги рассчитывается по формуле:

, (1.13)

где α - угол продольного наклона дороги;

f_v- коэффициент сопротивления качению;

G - полный вес автомобиля при заданной нагрузке, Н.

G = G_о + G_г, (1.14)

где G_о - собственный вес автомобиля, Н;

G_г - вес груза, Н.

 

Коэффициент сопротивления качению применительно к той или иной скорости движения автомобиля определяется по формуле:

f_v = f_o + f₁V_a², (1.15)

где f_o, f₁ - коэффициенты.

Сила лобового аэродинамического сопротивления определяется по формуле:

Р_w = kFV_а², (1.16)

где k - коэффициент обтекаемости, Нс²/м⁴;

F - площадь лобовой проекции автомобиля, м².

Таблица 1.4

N	А в т о м о б и л и	k, Нс2/м4	F, м2
1. Легковые автомобили:
	ЗАЗ-968	0,30	1,7
	ВАЗ-2101, 2103, 2106	0,29	1,7
	ВАЗ-2121	0,23	2,2
	"Москвич"- 412	0,32	1,8
	ГАЗ-24	0,28	2,3
	ГАЗ-3102	0,25	2,3
	УАЗ-469	0,38	3,4
2. Автобусы:
	РАФ-2203	0,27	3,6
	КАВЗ-685	0,32	5,9
	ПАЗ-672	0,30	5,3
	ПАЗ-3202	0,39	5,3
	ЛАЗ-695Е	0,25	6,3
	ЛАЗ-695Н	0,38	6,3
	ЛАЗ-699	0,37	6,3
3. Грузовые автомобили:
	Иж-2715	0,32	2,1
	ГАЗ-53А	0,59	3,8
	ГАЗ-4509	0,68	4,5
	ГАЗ-3305	0,81	4,1
	ЗИЛ-130	0,54	5,1
	ЗИЛ-131	0,64	5,4
	УрАЛ-375Д	0,71	6,2

Численные значения коэффициента обтекаемости и площади лобовой проекции для различных марок и моделей карбюраторных автомобилей приведены в табл.1.4.

При отсутствии информации о параметрах рассчитываемого автомобиля площадь лобового сопротивления грузовых автомобилей и автобусов можно определить по формуле:

F = B_к ·H_г, (1.17)

где B_к, Н_г - соответственно колея автомобиля и его наибольшая

(габаритная) высота, м.

 

Для легковых автомобилей F рассчитывается по формуле:

F = 0,78 B_г ·Н_г, (1.18)

где B_г - габаритная ширина легкового автомобиля, м.

 

Значения B_к, B_г и Н_г приводятся в справочной литературе. Если в задании на курсовую работу не указываются дорожные и атмосферные условия движения автомобиля, то силы сопротивления Р_тр, Рj, Р_w рассчитываются для случая равномерного движения автомобиля (j_а= 0 м/с) по горизонтальной (α = 0), ровной асфальтобетонной дороге (f_о = 0,015;

f₁ = 1×10^-5 с²/м²), при безветрии (V_в = 0 м/с), что соответствует условиям испытаний, предусмотренным ГОСТ 22576-90.

1.2. Построение тяговой характеристики

Тяговая характеристика автомобиля - это совокупность кривых, характеризующих зависимость индикаторной силы тяги автомобиля, а также сил сопротивления от скорости его движения на различных передачах.

Для построения графиков зависимости указанных выше сил от скорости движения задается ряд значений частоты вращения коленчатого вала двигателя (n_e, об/мин): 500, 1000, 1500,...,n_емах. Значения скорости движения (V_а, м/с), соответствующие указанному ряду частот, рассчитывают по формуле:

, (1.19)

где i_тр - передаточное отношение трансмиссии.

Передаточное отношение трансмиссии автомобиля определяется передаточным отношением основной коробки передач (i_к), делителя (i_д) и главной передачи (i_о):

i_тр = i_к× i_д× i_{о ,} (1.20)

 

Результаты расчетов P_i, Р_е, Р_д, P_о, Р_тр, Р_y, Р_w и V_а применительно к различным ступеням коробки передач сводятся в таблицу 1.5.

Используя полученные значения сил (табл.1.5), строят графики зависимости сил тяги и сопротивления от скорости движения автомобиля на разных передачах, т.е. тяговую характеристику, общий вид которой представлен на рис.1.2.

Тяговая характеристика дает наглядное представление о соотношении сил тяги и сил сопротивления движению применительно к различным скоростям при движении автомобиля на разных передачах.

1.3. Построение динамической характеристики

Динамическая характеристика автомобиля - это совокупность кривых, описывающих значение динамического фактора при движении автомобиля на разных передачах с различными скоростями.

При построении графиков, связывающих динамический фактор (Д) и скорость движения (V_а), используют результаты ранее выполненных расчетов сил тяги и сопротивления движению (табл . 1.5).

Таблица 1.5

Номер передачи

Показатели

Частота вращения коленвала, об/мин

Обозначение

Разме рность

....

nN

Н

В

Н

В

Н

В

Н

В

Н

В

Pi

H

Pд

H

Ре

Н

Ро

Н

Ртр

Н

Рy

Н

Рw

Н

Vа

м/с

 

 

 

Рис. 1.2. Тяговая характеристика автомобиля

Значения динамического фактора рассчитываются по формуле:

Д = [P_е - (P_о + P_тр + P_w)]/G. (1.21)

Расчет Д производят применительно к той нагрузке, которая указана в задании на КР. Если величина нагрузки в задании не указана, то расчет Д осуществляют применительно к полной (номинальной) загрузке автомобиля. Результаты расчетов Д, соответствующие разным передачам и скоростям движения, сводят в таблицу и используют для построения графиков.

Общий вид динамической характеристики автомобиля представлен на рис.1.3.

 

Рис. 1.3. Динамическая характеристика автомобиля

 

1.4. Характеристика ускорений

 

Характеристика разгона - это зависимость, характеризующая процесс разгона во времени или по пути и служащая для оценки приемистости автомобиля.

Для ее построения вначале строят характеристику ускорений автомобиля.

Характеристика ускорений - это совокупность кривых, характеризующих ускорения автомобиля (j, м/с²) при различных скоростях движения на разных передачах.

При выполнении курсовой работы указанные зависимости строятся для случая работы двигателя при заданной подаче топлива и загрузке автомобиля. Значения ускорений определяют исходя из ранее построенной динамической характеристики. При этом величи­ны ускорений рассчитывают по формуле:

, (1.22)

где g = 9,8 м/с² - ускорение свободного падения;

- коэффициент учета вращающихся масс автомобиля при включении i-ой передачи.

 

Значения вычисляют по формуле:

, (1.23)

где J_д, J_к, J_тр - соответственно моменты инерции двигателя (а также связанных с ним деталей)_, колес и трансмиссии, кгм²;

М_н, М - соответственно полная масса автомобиля при номинальной и заданной загрузке, кг.

 

Численные значения моментов инерции вращающихся масс различных марок и моделей автомобилей приведены в табл.1.6.

При отсутствии информации о моментах инерции вращающихся масс данного автомобиля в качестве показателей инерции его вращающихся элементов можно принять соответствующие значения того автомобиля, который конструктивно наиболее близок к рассматриваемому, либо считать, что величины ускорений рассчитываются для тех же условий, что и значения динамического фактора.

Таблица 1.6

Моменты инерции вращающихся масс автомобиля, кгм²

N n/n	Марка и модель автомобиля	Двигатель	Ведущие колеса и трансмиссия	Ведомые колеса
1.Легковые автомобили:
	ЗАЗ-968	0,12	1,40	1,10
	ЛуАЗ-969А	0,12	3,08	-
	ВАЗ-2101	0,13	1,42	1,10
	ВАЗ-2103, 2106	0,13	1,34	1,10
	ВАЗ-2121	0,13	9,47	-
	"Москвич"-412,2140	0,16	1,55	1,02
	ГАЗ-24	0,32	2,52	2,44
	УАЗ-469	0,37	13,0	-

 

 

Продолжение табл.1.6

2. Автобусы:
	РАФ-2203	0,32	3,80	2,40
	УАЗ-452В	0,37	13,0	-
	КАВЗ-685, ПАЗ	0,52	35,6	21,2
	ЛАЗ-695Н	1,01	67,8	33,5
	ЛАЗ-695Е	1,01	75,4	36,0
	ЛАЗ-699Н	1,77	67,8	33,5
3. Грузовые автомобили:
	Иж-2715	0,16	2,10	2,01
	УАЗ-451ДМ	0,37	6,50	5,94
	ГАЗ-53А	0,52	35,6	18,0
	ГАЗ-66	0,52	66,0	33,5
	ЗИЛ-130	1,01	49,6	23,3
	ЗИЛ-131	1,01	154,0	43,9
	УрАЛ-377	1,77	134,0	67,8
	УрАЛ-375Д	1,77	202,0	67,8

, .

Полученные для различных передач значения ускорения сводят в

Рис. 1.4. Характеристика ускорений

 

таблицу, подобную таблице 1.5. Общий вид характеристики ускорений представлен на рис.1.4. Полученные графики ускорений дают наглядное представление о возможностях автомобиля увеличить скорость движения и могут быть использованы для построения графика разгона автомобиля с переключением передач.

 

1.5. Графики разгона с переключением передач

 

Графики разгона автомобиля могут быть получены графоаналитическим методом или на основе аналитических расчетов.

При графо-аналитическом методе график увеличения скорости строится при условии, что разгон автомобиля начинается с минимально устойчивой скорости движения на 1-й передаче, а заканчивается при достижении некоторой максимальной скорости на высшей или предшествующей передаче.

При построении графика разгона на передаче интервал скорости движения на ней разбивается на ряд равных отрезков (рис.1.5):

DV_k = V_k+1 - V_k, (1.24)

где V_k+1, V_k - скорости движения автомобиля в начале k-го и k+1 отрезка, м/с.

При этом значения V_k+1, V_k для каждой ступени КП целесообразно

Рис. 1.5. Построение графика разгона

принять из табл. 1.3, т.е. использовать ряды скорости движения, соответствующие принятому ряду частот вращения вала двигателя (табл.1.1).

Внутри каждого интервала скорости ΔV_k ускорение автомобиля можно считать постоянной величиной, равной

, (1.25)

где j(V_k+1) и j(V_k) - ускорения соответственно в начале и в конце k-го интервала скорости, м/с.

 

Значения j(V_k) и j(V_k+1) принимают согласно ранее построенным графикам ускорений автомобиля на разных передачах.

На увеличение скорости движения от V_k до V_k+1 затрачивается некоторое время , равное

. (1.26)

Общее время разгона на данной передаче от скорости V₁ до V_N будет равно:

. (1.27)

Имея ряд отрезков времени , каждый из которых соответствует заданному приращению скорости , строят кривую разгона автомобиля по времени на данной передаче (рис.1.6).

Рис. 1.6. Методика построения графика разгона

 

При аналитическом методе, который можно реализовать на ПК с помощью электронной таблицы типа EXCEL, Quatro-Pro или Lotus, график разгона на той или иной передаче строится на основе расчета времени, необходимого для достижения той или иной скорости движения:

. (1.28)

Для удобства расчетов формулу (1.28) можно преобразовать, приведя ее к более простому виду:

, (1.29)

 

где V₁ и V₂ - корни уравнения (АV² + ВV + C = 0):

(1.30)

где А, В, С - коэффициенты, зависящие от конструкции автомобиля и условий движения.

 

Численные значения параметров А, В и С зависят от N передачи, параметров автомобиля и условий движения и рассчитываются по формулам:

(1.31)

 

(1.32)

 

. (1.33)

 

 

Как следует из формул (1.31) - (1.33), численные значения параметров А, В и С зависят от передаточного числа трансмиссии (i_тр), поэтому расчет времени разгона выполняется для каждой передачи в отдельности. При этом среднее значение индикаторного давления газов (p_i) можно найти по формуле:

, (1.34)

где p_i - среднее значение индикаторного давления газов, соответствующее заданному % открытия дроссельной заслонки, МПа.

Р_i^cp - среднее значение индикаторной силы тяги, Н.

 

Среднее значение индикаторной силы тяги для той или иной передачи автомобиля можно получить усредняя значения, полученные применительно к разным скоростям движения (табл.1.5).

Для построения графика разгона необходимо знать не только то, как осуществляется приращение скорости, но и при какой ско­рости начинается и завершается разгон на каждой передаче.

Если ускорение автомобиля на i-ой передаче во всем интервале скорости движения выше, чем на i+1-ой передаче, то наибольшая интенсивность разгона будет обеспечиваться при переключении передачи в момент достижения максимальной скорости движения на данной i-ой передаче. Если кривые ускорений j_i = f(V_i) и j_i+1 = f(V_i+1) пересекаются, то наибольшая интенсивность разгона будет наблюдаться в том случае, когда переключение передачи происходит при скорости, соответствующей пересечению указанных кривых, т.е. когда j_i = j_i+1.

Установив значение конечной скорости разгона на данной передаче, определяют скорость, при которой начинается разгон на последующей передаче. В период переключения передачи происходит разрыв потока мощности от двигателя к ведущим колесам, вследствие чего скорость автомобиля несколько снижается. Падение скорости при переключении передачи за время t_пп можно определить по формуле:

, (1.35)

где - коэффициент сопротивления дороги;

- коэффициент учета вращающихся масс при переключении

передачи.

 

Значения Р_тр и Р_w принимают по соответствующим графикам (рис.1.2) или табл.1.5. Значение при отключении двигателя и движении накатом равно:

 

(1.36)

При наличии в коробке синхронизаторов время переключения передач находится в пределах от 0,5 до 1,5 с, а при их отсутствии - от 2 до 4 с. Таким образом, учтя падение скорости в период переключения передачи, устанавливают скорость, с которой начинается разгон на последующей передаче. Выполнив расчеты и соответствующие построения последовательно для всех передач, начиная с первой, в итоге получают график разгона автомобиля по времени, общий вид которого представлен на рис.1.7.

 

 

 

Рис.1.7. График разгона автомобиля с переключением передач

 

График разгона автомобиля по пути строится аналогично. При графо-аналитическом методе построения кривой разгона вместо ряда отрезков времени надо знать длину отрезков пути, проходимых за указанные промежутки времени. Длина каждого из указанных отрезков пути может быть вычислена следующим образом:

 

(1.37)

 

Полный путь разгона автомобиля от скорости V₁ до V_N равен:

(1.38)

Кривые разгона строят последовательно для всех ступней КП, начиная с первой. При этом длину отрезков пути, проходимых автомобилем за время переключения передач, определяют по формуле:

(1.39)

где V_пп - скорость автомобиля_, достигнутая к моменту переключе­ния передачи, м/с.

 

При аналитическом методе длину пути разгона на той или иной передаче при фиксированной подаче топлива определяют по формуле:

(1.40)

Общий вид графика разгона автомобиля по пути с переключе­нием передач схож с графиком разгона по времени (рис.1.7).

На основе построенных кривых определяют показатели разго­на, значения которых сводят в табл.1.7.

Среднее ускорение, развиваемое автомобилем на отдельных передачах и в целом за весь разгон, определяют по формуле:

(1.41)

где и - конечная и начальная скорости движения автомобиля на k-ой передаче, м/с;

- время разгона автомобиля на k-ой передаче, с.

Таблица 1.7

Показатели разгона

Передача	Путь,м	Время,с	Скорость, м/с	Среднее ускорение, м/с2
начальная	конечная
Первая
Вторая
Третья
Четвертая
Пятая
перекл.передач
Итого

1.6. Движение накатом

 

1.6.1. Особенности движения накатом

 

Движение автомобиля накатом - один из характерных режимов движения автотранспортных средств. Движение накатом имеет место при переключениях передач, накат часто предшествует служебному торможению. Особенно велика доля наката может быть у тех автотранспортных средств, которые совершают частые остановки, например, у городских маршрутных автобусов.

При движении накатом автомобиль движется по инерции, используя для преодоления сил сопротивления движению запас кинетической энергии. При этом двигатель отключается от трансмиссии и переходит на режим холостого хода.

При снижении индикаторного крутящего момента и размыкании дисков сцепления происходит падение угловой скорости вращения коленчатого вала. Если считать, что прикрытие дроссельной заслонки и выключение сцепления происходит синхронно и достаточно быстро, то падение частоты вращения вала двигателя описывается формулой:

 

(1.42)

где - установившаяся частота вращения вала двигателя на холостом ходу при прикрытой дроссельной заслонке;

- темп падения угловой скорости вращения вала:

(1.43)

За время движения в режиме наката скорость автомобиля снижается от некоторого начального (V_о) до некоторого конечного значения (V_к). При этом снижение скорости автомобиля описывается формулой:

 

(1.44)

 

где V_о - начальная скорость, м/с;

a, b, c, l - коэффициенты, зависящие в основном от массы автомобиля и дорожных условий, рассчитываемые по формулам:

 

(1.45)

(1.46)

, (1.47)

, (1.48)

 

где - коэффициент учета вращающихся масс при движении автомобиля накатом (см. формулу 1.36).

 

1.6.2. Время и путь выбега

 

Время движения накатом (время выбега) определяется разницей между начальной и конечной скоростью движения, а также параметрами автомобиля и условиями движения:

 

(1.49)

 

где - продолжительность движения накатом, с.

 

Путь, пройденный автомобилем за время наката определяется по формуле:

(1.50)

 

При выполнении курсовой работы строят график снижения скорости движения автомобиля по пути и времени от максимальной скорости до остановки. Численные значения длины пути наката для некоторых автомобилей приведены в табл. 1.10.

1.7. Показатели тягово-скоростных свойств автомобиля

Построенные характеристики тягово-скоростных свойств автомобиля позволяют определить численные значения основных показателей динамичности. Номенклатура показателей и методика их определения приводятся ниже.

 

1.7.1. Максимальная скорость движения

Данный показатель определяется по графикам силового баланса, соответствующим движению автомобиля на высшей передаче в заданных дорожных условиях, при заданной подаче топлива и нагрузке. Максимальная скорость движения соответствует точке пересечения кривых (Р_i - Р_д - Р_о) и (Р_тр + Р_w + Р_f). Если они не пересекаются, то максимальная скорость определяется исходя из максимальной частоты вращения коленчатого вала двигателя по формуле:

 

(1.51)

 

1.7.2. Время разгона на участках пути 400 и 1000 м

 

Для определения указанных показателей приемистости автомобиля вначале по графику V=f(S) определяются значения скорости в момент прохождения автомобилем отметок 400 и 1000 м. После этого по графику V=f(t) определяется время разгона на пути 400 и 1000 м.

1.7.3. Время разгона до заданной скорости

Данный показатель динамичности определяется по графику разгона V_а = f(t). Заданная скорость движения указывается в задании на курсовую работу. При отсутствии указаний ее значение для различных типов автомобилей принимается из табл. 1.8.

Таблица 1.8

Тип автомобиля	Конечная скорость разгона, м/с.
Легковые автомобили всех типов
Микроавтобусы, междугородные автобусы, автомобили малой грузоподъёмности
Городские автобусы, грузовые автомобили и автопоезда

1.7.4. Скорость движения на затяжных подъемах

 

Ее значение определяется по динамической характеристике автомобиля при коэффициенте сопротивления дороги y = 0,045. Задавая указанное значение y, по графикам динамической характеристики определяют наибольшую скорость автомобиля, при которой Д y = 0,045.

 

1.7.5. Максимальный подъем, преодолеваемый автомобилем

 

Его значение определяется для случая движения на 1-ой пе­редаче основной коробки передач и пониженной передаче делителя (если он предусмотрен в конструкции автомобиля) по формуле:

 

i_мах = (Д_1мах- 0,012) 100%. (1.52)

 

1.7.6. Максимальная сила тяги на крюке

 

Данный показатель устанавливается только для грузовых ав­томобилей. Максимальная сила тяги определяется по графикам си­лового баланса для первой передачи КП и пониженной передачи де­лителя:

 

Р_крмах ~ [(P_i- P_д- P_о)_мах - (P_тр+ P_f+ P_w)]10^-3_, (1.53)

 

где (P_i-P_д-P_о)_мах- максимальное значение силы тяги автомобиля, Н;

(P_тр+ P_f+ P_w) - суммарное сопротивление движению, Н.

 

Полученные значения показателей скоростных свойств, приемистости и тяги сводятся в табл.1.9.

Таблица 1.9

Оценочные показатели тягово-скоростных свойств автомобиля

N n/n	Показатели динамичности	Размер-мерность	Значения показателей
	1. Разгонные: Время разгона на пути 400 м Время разгона на пути 1000 м Время разгона до скорости...м/с	с с с

Продолжение табл. 1.9

	2. Скоростные: Максимальная скорость Скорость движения на затяжных подъемах	м/с м/с
	3. Тяговые: Максимальный подъем, преодоле- ваемый автомобилем Максимальная сила тяги на крюке Удельный запас силы тяги при максимальной скорости	% кН   %

 

ЛИТЕРАТУРА

1. ГОСТ 22576-90 Автомобили и автопоезда. Номенклатура пока­зателей скоростных свойств и методы их определения. - М.: Изд-во стандартов, 1990.-17 с.

2. ГОСТ 20306-90 Топливная экономичность автотранспортных средств. Номенклатура показателей и методы испытаний.-М.: Издательство стандартов, 1990. - 38 с.

3. Копотилов В.И. Автомобили: Теоретические основы: Учебное пособие для вузов. - Тюмень, 1999 - 403 с.

4. Краткий автомобильный справочник. - М.: АО "Трансконсалтинг", 1994. - 779 с.

 

Методические указания к практическим занятиям по дисциплине “Теория автомобиля” для студентов специальности 150200 “Автомобили и автомобильное хозяйство” очной и заочной формы обучения

 

Составили: к.т.н., доцент ­– В.И. Копотилов,