Порядок построения динамической характеристики.

Исходными данными для построения динамической характеристики, то есть зависимости динамического фактора от скоростных и нагрузочных режимов автомобиля, является внешняя скоростная характеристика двигателя, а также данные тягового расчета и ряд параметров автомобиля-прототипа.

При построении динамической характеристики (рис.1) намечают не менее пяти точек скоростных режимов автомобиля на каждой передаче. Скорости движения автомобиля при движении на различных передачах и при различных значений частот вращения вала двигателя n_дв определяют по формуле:

,

где r_к – динамический радиус (радиус качения) ведущего колеса;

u₀ и u_к – передаточные числа главной передачи и коробки передач соответственно.

Для этих скоростных режимов находят значения крутящих моментов двигателя М_к и определяют касательные силы тяги Р_к на каждой передачи по формуле:

Р_к = М_к· u_тр·η_т / r_к

(u _тр = u ₀ · u_к - суммарное передаточное число трансмиссии).

Значения параметров, полученных по приведенным выше формулам, обобщают в табличной форме.

Используя данные из полученной таблицы, значения динамического фактора для каждой передачи подсчитывают по формуле:

.

Используя полученные значения динамического фактора, строят характеристику D = f(v) (рис.1).

 

Рис.1. Динамическая характеристика легкового автомобиля с пятискоростной коробкой передач.

Трогание с места и разгон автомобиля.

При трогании с места автомобиль преодолевает сопротивление качению покоя и инерции, а при наличии подъема еще и сопротивление подъему. В этом случае используют уравнение тягового баланса:

Р_к = Р_fп + Р_h + Р_j ,

в котором: Р_fп - сила сопротивления качению покоя.

Силой сопротивления воздуха Р_w в данном случае пренебрегают, так как скорость, с которой происходит трогание с места, слишком мала.

Коэффициент сопротивления покоя f_п (f_п = Р_fп / G) для шоссе с асфальтобетонным покрытием составляет в среднем около 0,024, то есть он несколько больше коэффициента сопротивления качению f₀ для той же дороги.

Максимальный вес автомобиля или автопоезда, который может быть тронут с места, зависит от максимальной величины силы тяги на ведущих колесах. Троганию с места может также способствовать момент инерции маховика двигателя при пробуксовывании сцепления.

Максимальный момент, реализуемый при трогании автомобиля с места, равен максимальному моменту на первой передаче на ведущих колесах.

Одним из важнейших показателей динамических качеств автомобиля является интенсивность разгона - ускорение.

При изменении скорости движения возникают силы инерции, которые автомобилю необходимо преодолеть для обеспечения заданного ускорения. Эти силы вызваны как поступательно движущимися массами автомобиля m, так и моментами инерции вращающихся деталей двигателя, трансмиссии и колес.

Для удобства проведения расчетов пользуются комплексным показателем - приведенными силами инерции:

Р_j = m·β·(dv/dt).

Примечание: иногда в литературе для обозначения коэффициента, учитывающего влияние вращающихся масс, используют вместо индекса β индекс δ_вр .

Величина ускорения j = dv/dt, которое может развить автомобиль при движении по горизонтальному участку дороги на заданной передаче и с заданной скоростью, находится в результате преобразования формулы для определения запаса мощности, которая расходуется на разгон:

,

или по динамической характеристике:

D = f + .

Отсюда: j = .

Для определения ускорения на подъеме или спуске пользуются формулой:

.

Способность автомобиля к быстрому разгону особенно важна в условиях городской езды. Увеличенные ускорения для автомобиля могут быть получены за счет увеличения передаточного числа i₀ главной передачи и соответствующего выбора характеристики изменения крутящего момента двигателя.

Значения максимальных ускорений при разгоне j_max в среднем варьируются в следующих пределах:

Максимальное ускорение при разгоне находится в пределах:

- для легковых автомобилей на первой передаче 2,0…3,5 м/с²;

- для легковых автомобилей на прямой передаче 0,8…2,0 м/с²;

- для грузовых автомобилей на второй передаче 1,8…2,8 м/с²;

- для грузовых автомобилей на прямой передаче 0,4…0,8 м/с².

Величина ускорения в ряде случаев не является достаточно наглядным показателем способности автомобиля к разгону. Для этой цели удобно применять такие показатели, как время и путь разгона до заданной скорости и графики, отображающие зависимость скорости от времени и пути разгона.

Так как j = , то dt = .

Отсюда путем интегрирования полученного уравнения находим время разгона t в заданном интервале изменения скоростей от v₁ до v₂:

.

Определение пути разгона S в заданном интервале изменения скоростей осуществляют следующим образом. Так как скорость является первой производной пути по времени, то дифференциал пути dS=v·dt, или путь разгона в интервале изменения скоростей от v₁ до v₂ равен:

.

В условиях реальной эксплуатации автомобиля затраты времени на операции переключения передач и буксование сцепления увеличивают время разгона по сравнению с теоретическим (расчетным) его значением. Время, затрачиваемое на переключение передач, зависит от конструкции коробки передач. При применении автоматической коробки передач это время практически равно нулю.

Кроме того, разгон не все время происходит при полной подаче топлива, как это предполагается в изложенном методе. Это также увеличивает реальное время разгона.

При применении механической коробки передач важным моментом является правильный выбор наиболее выгодных скоростей переключения передач v_1-2, v_2-3 и т.д. (см. главу 4 «Тяговый расчет автомобиля»).

Для оценки способности автомобиля к разгону в качестве показателя используют также время разгона после трогания с места на пути в 100 и 500 м.