Тягово-динамические показатели автомобиля: силовой и мощностной баланс автомобиля. динамическая характеристика автомобиля; неустановившейся режим движения автомобиля; влияние конструктивных факторов на тяговую динамичность автомобиля

ЛЕКЦИЯ 4

Тягово-динамические показатели автомобиля: силовой и мощностной баланс автомобиля. динамическая характеристика автомобиля; неустановившейся режим движения автомобиля; влияние конструктивных факторов на тяговую динамичность автомобиля

Цель: изучить влияние конструктивных факторов на тягово-динамические показатели автомобиля.

.

Продолжительность лекции 2 часа.

Тяговая характеристика и уравнения движения автомобиля

Отношение тягового момента на полуосях к радиусу ведущих колес при равномерном движении автомобиля (Рт = Мт/г) называется силой тяги. Таким образом, понятие «сила тяги» не учи­тывает затраты энергии на трение внутри шины, деформацию доро­ги, а также на ускорение вращающихся деталей. Эти затраты учитываются отдельно. На ведомом колесе сила тяги отсутствует (Рт = 0), и при равномерном движении касательная реакция дороги численно равна силе сопротивления качению ведомых колес (Rx{ = RKl).

Тяговая характеристика автомобиля. График зависимости силы тяги от скорости автомобиля на различных передачах называется его тяговой характеристикой.

Угловые скорости сок = сое соответственно ведущих колес и коленчатого вала связаны между собой равенством

= «к^тр = «к UKU0,

где ики UQ — передаточные числа соответственно коробки пере­дач и главной передачи.

Скорость автомобиля v = сокг = соer/UTp.

При передаче момента Мк агрегатами трансмиссии его значе­ние изменяется пропорционально передаточным числам агрега­тов. Момент, Н - м, подводимый к полуосям при равномерном дви­жении автомобиля,

мт = мкитр - мтр.

тяговый момент можно определить также по выражению

М = М U л

1ГМт 1Г±к ^трЧтрэ

а силу тяги по формуле

Рт = Мг/г= МкитрЦтр/г.

(ое и момента Мк и построить тяговую характеристику автомобиля. Число кривых на этом графике (РтЬ РтИ, РтШ) соответствует числу ступеней в коробке передач.

Шкалы угловых скоростей (соь wib ®ш) соответствуют движению автомобиля на различных передачах. Задавшись размерами графика, по значению максимальной скоро­сти vmax автомобиля определяют длину 4 шкалы скорости. Такой же длины должна быть и шкала угловой скорости на высшей передаче. При постоянной угловой скорости вала двигателя скорости авто­мобиля на различных передачах обратно пропорциональны переда­точным числам коробки передач (римские цифры в индексе озна­чают передачу в коробке):

Щ ■ Щ = Un\ vu : vm = Um : Un и т. д.

Вследствие этого размер одного деления шкалы по оси, на которой отложены значения угловой скорости, например, для первой передачи, должен быть в С/j раз меньше размера деления для прямой передачи.

Уравнение движения автомобиля. Это уравнение связывает все силы, действующие на автомобиль, и позволяет определить характер движения автомобиля в любой момент времени. При изучении динамичности автомобиля считают, что его возможности ограничены лишь мощностью двигателя и сцеплением ведущих колес с дорогой. Остальные ограничения, накладываемые, например, требованиями безопасности движения или комфортабельности, не учитывают. В связи с этим рассмотрим лишь прямолинейное движение автомобиля. Особенности криволинейного движе­ния автомобиля изложены в главах, посвященных устойчивости и управляемости автомобиля.

Рассмотрим силы, действующие на автомобиль на подъеме во время разгона. К центру тяжести автомобиля приложены сила тяжести G = mg, а также сила инерции Р^, Н, поступательно движу­щихся масс, направленная противоположно ускорению. Сила инерции

Рис.. Тяговая характеристика автомобиля

Р' = та,

t

К колесам автомобиля приложены моменты сопротивления качению Мк1 и Мк2. Со стороны дороги на шины действуют нор­мальные реакции Rzl и Rzl и касательные реакции Rxl и Rx2. Сила сопротивления воздуха Рв приложена на высоте hB. Кроме того, к тяговому крюку автомобиля может быть приложена сила Рпр сопротивления движению прицепа.

Спроектируем все силы на плоскость дороги:

Rx2-Rxl-PH-Pn-PB-Pup = 0.

При движении одиночного автомобиля

Rx2 - Rx{ - Р; - Рп - Рв = 0.

При неравномерном вращении деталей возникает инерционный момент в (где J — момент инерции, а £ — угловое ускорение детали). Наибольшее влияние на движение автомобиля оказывают моменты инерции маховика и колес.

Касательные реакции при разгоне автомобиля

где /м и ем - соответственно момент инерции маховика, кг • м2, и его угловое ускорение, рад/с2; /к1, /к2 и вк соответственно момен­ты инерции ведомых и ведущих колес, кг-м2, и их угловое уско­рение, рад/с2.

Согласно соотношению между угловым и линейным ускоре­ниями

8К = а/г, вм = eKUTp = aUTJr2.

Второй член уравнения характеризует силу, которую можно приложить к автомобилю, чтобы сообщить ему ускорение а. Выражение в скобках показывает, во сколько раз энергия, затра­чиваемая при разгоне автомобиля, больше энергии, необходимой для разгона автомобиля, все детали которого движутся только поступательно. Таким образом, это выражение характеризует вли­яние вращающихся масс на движение автомобиля. Поэтому его называют коэффициентом учета вращающихся масс.

SBp = 1 + (Л, Лтр^тр + /к Жтг2).

Это неравенство связывает конструктивные параметры автомобиля с сопротивлением движению. Выполнение его необходмо, но недостаточно для безостановочного движения автомоби­ля, так как оно возможно лишь при отсутствии буксования ведущих колес. Учитывая формулу (21.10), условие безостановочного движения можно выразить следующим образом:

ФлХ2 >РТ>Р, + Рв.

Если суммарная сила сопротивления движению больше силы тяги, то останавливается двигатель. Если сила тяги больше силы сцепления — пробуксовывают ведущие колеса.

Для автомобиля с передними ведущими колесами в формулу вместо Rz2 подставляют Rzl, а для автомобиля со всеми ведущими колесами — Gcosaa.

Определим нормальные реакции, действующие на колеса автомобиля, стоящего на горизонтальной дороге. Вектор веса авто­мобиля проходит через центр тяжести, который расположен на расстоянии /[ от оси переднего моста и на расстоянии /2 от оси заднего. Нормальные реакции Rzl и Rz2, действующие на колеса соответственно переднего и заднего мостов, равны составляющим Gi и G-, веса автомобиля, приходящимся на колеса этих мостов.

Из условий равновесия имеем:

RzlL - GU = 0; Rzl + Rz2 = G,

где L — расстояние между осями мостов (база автомобиля), м.

Следовательно, в статическом состоянии автомобиля

Rzl = Gx = Gl2/L; Rz2 = G2 = GIJL.

При движении автомобиля нормальные реакции дороги не остаются постоянными, а изменяются под действием сил и моментов, приложенных к автомобилю (например, реактивного момента ведущего моста автомобиля, моментов сил инерции колес при