Методика расчета тягово-скоростных и топливно-экономических характеристик автобуса с двухпоточной гидромеханической передачей (стр. 3 )

.

(16)

Таким образом, можно, пользуясь выражениями (2) и (16), пересчитать нагружающую характеристику гидротрансформатора в нагружающую харак­теристику дифференциальной гидропередачи. Совместив полученные при различных значениях передаточных отношений гидротрансформатора нагру­зочные характеристики дифференциальной передачи с внешней характеристи­кой двигателя (предполагаем непосредственную связь вала двигателя с вход­ным валом дифференциальной передачи), определим для каждого значения передаточного отношения гидротрансформатора (а значит и для каждого зна­чения передаточного отношения дифференциальной передачи – в соответст­вии с уравнением 8) координаты точек входа (точки пересечения нагрузочных характеристик передачи в внешней характеристикой двигателя). В соответст­вии с выражением (13) каждое значение коэффициента трансформации гидро­трансформатора однозначно определяет значение коэффициента трансформа­ции дифференциальной передачи. Умножая момент точки входа на коэффици­ент трансформации дифференциальной передачи, а частоту вращения вход­ного вала точки входа на передаточное отношение дифференциальной пере­дачи, получим выходную характеристику дифференциальной передачи - зави­симость момента на выходном валу передачи от частоты вращения выход­ного вала . По известным выражениям выходная характеристика дифференциальной передачи перестраивается в тяговую характеристику авто­мобиля с дифференциальной гидропередачей.

Метод определения координат точек совместной работы двигателя и дифференциальной передачи:

Внешнюю скоростную характеристику двигателя можно выразить в виде полинома второй степени:

,

(17)

где , , - коэффициенты, значения которых зависят от типа двигателя и осо­бенностей его рабочего процесса; - коэффициент отбора мощности на при­вод вспомогательного оборудования двигатель; и - значения и на режиме максимальной мощности.

При непосредственном соединении коронной шестерни переднего диффе­ренциала с валом двигателя на установившемся режиме , . Тогда получаем систему алгебраических уравнений:

(18)

Методика моделирования разгона автомобиля на ЭВМ:

При неблокированном гидротрансформаторе процесс разгона автобуса описывается уравнениями:

(19)

а при блокированном гидротрансформаторе:

(20)

здесь - момент инерции вращающихся деталей двигателя; - масса авто­буса в рабочий состоянии; - масса груза и пассажиров; - ускорение сво­бодного падения; - коэффициент дорожного сопротивления; - передаточ­ное число главной передачи; - передаточное число механической коробки передач; - радиус колеса; - механический к. п.д. трансмиссии на участке от вала турбины гидротрансформатора до ведущих колес автомобиля; - коэффициент учета инерции вращающихся масс автобуса с ГМП; - крутя­щие моменты на турбинном колесе; - момент на выходном валу передачи; - фактор обтекаемости автомобиля.

Системы уравнений (19) и (20) не имеет в общем виде аналитического решения, применение ЭВМ позволяет решить систему с высокой степенью точности численными методами, например методом Рунге – Кутта с помощью программирования в математическом пакете «MatLab 7.0».

При расчете топливной экономичности автомобиля с гидромеханиче­ской дифференциальной передачей следует разделить режимы движения: топливная экономичность при равномерном движении с заданной скоростью и топливная экономичность при разгоне автомобиля. Строго говоря, для городского авто­буса с передачей “VOITH” актуальным является режим разгона, поскольку все варианты таких передач - и трех и четырех ступенчатые, предусматривают блокировку гидротрансформатора на всех передачах, кроме первой, на кото­рой осуществляется трогание с места и последующий разгон автобуса. Расчет топливной экономичности на всех передачах, кроме первой ведется точно так же, как для автомобилей со ступенчатой механической трансмиссией.

При расчете топливной экономичности в режиме разгона также можно выделить два расчетных варианта - расчет топливной экономичности при разгоне с максимально возможной интенсивностью (с полной подачей топ­лива, т. е. при работе двигателя по внешней характеристике), и расчет топлив­ной экономичности при разгоне с заданным ускорением, как это имеет место при движении в городском цикле. Вместе с тем необходимо учитывать, что современные большие и особо большие городские автобусы, как правило, вы­полняют требования городских циклов в фазе разгона только при полной по­даче топлива, поэтому рассмотрим вариант расчета топливной экономичности автомобиля с дифференциальной гидромеханической передачей при движении в городском цикле в фазе разгона с полной подачей топлива.

Расчет необходимо вести численным методом. На каждом элементарном отрезке времени полагаем постоянным значение частоты вращения вала двигателя, определяемое по выражению (16). В течение этого элементарного отрезка времени двигатель работает по внешней характеристике с мощно­стью и удельным расходом топлива, определяемым внешней характеристикой двигателя. Умножив значение удельного расхода на элементарное время, по­лучим количество топлива, израсходованного за этот промежуток времени. За­тем, вычислив при известном значении углового ускорения двигателя (вы­ражение 4) и выходного вала (выражение 5) определим новые параметры ра­боты двигателя. Просуммировав элементарные порции израсходованного топ­лива, получим общее количество топлива, израсходованное в процессе раз­гона.

В третьей главе на основании теоретических исследований, приведен­ных в главе 2, проведен анализ и сравнение тягово-скоростных и топливно-экономичных свойств автобуса с полнопоточной и двухпоточной ГМП.

Объектом исследования является большой городской автобус ЛиАЗ-5256 с полнопоточной Allison T 280R и двухпоточной ГМП Voith D 851.2.

На рис. 4 - 9 представлены сравнения расчетных данных тягово-скоростных и топливно-экономических свойств автобуса с полнопоточной и двухпоточной ГМП.

Результаты расчетов показали, что автобус с двухпоточной ГМП имеет лучшие скоростные показатели, но несколько худшую топливную экономичность, чем автобус с полнопоточной ГМП.

Рис. 4. Сравнение тяговых балансов автобусов ·  Штриховая линия – полнопоточная ГМП; ·  Сплошная линия – двухпоточная ГМП.	Рис. 5. Сравнение динамических характеристик автобусов ·  Штриховая линия – полнопоточная ГМП; ·  Сплошная линия – двухпоточная ГМП.
Рис. 6. Сравнение характеристик ускорений автобусов ·  Штриховая линия – полнопоточная ГМП; ·  Сплошная линия – двухпоточная ГМП.	Рис. 7. Сравнение характеристик разгон автобусов по времени ·  Штриховая линия – полнопоточная ГМП; ·  Сплошная линия – двухпоточная ГМП.
Рис. 8. Сравнение характеристик разгон автобусов по пути ·  Штриховая линия – полнопоточная ГМП; ·  Сплошная линия – двухпоточная ГМП.	Рис. 9. Сравнение топливно-экономических характеристик автобусов