Проектирование автомобиля с бензиновым двигателем (стр. 3 из 6)

(23)

Сила сопротивления дороги равна:

(24)

Примем, что автомобиль движется по ровной дороги (i=0).

Зависимость силы дорожного сопротивления от скорости представлена в таблице 3.

Сила сопротивления воздуха равна

(25)

Зависимость силы сопротивления воздухаот скорости представлена в таблице 3.

Таблица 3 - Зависимость силы дорожного сопротивления и сила сопротивления воздуха от скорости

V, км/ч	21,00	35,90	53,85	89,75	125,65	161,56	197,46
ν, м/c	5,83	9,97	14,96	24,93	34,90	44,88	54,85
Pд, Н	371,21	387,04	417,12	513,38	657,77	850,30	1090,95
Pв, Н	10,94	31,97	71,94	199,84	391,69	647,49	967,24
ΣP, Н	382,15	419,01	489,06	713,22	1049,46	1497,79	2058,19

Силовой баланс автомобиля приведен на рисунке 3.

Рисунок 3 – Силовой баланс автомобиля.

Мощностной баланс автомобиля

Мощностной баланс автомобиля на высшей передачи

Уравнение мощностного баланса можно записать следующим образом:

(26)

где N_к – мощность, затрачиваемая на преодоление сил сопротивления качению; N_П– мощность, затрачиваемая на преодоление подъёма; N_в– мощность, затрачиваемая на преодоление сил сопротивления воздуха. N_И– мощность, затрачиваемая на преодоление сил инерции.

При движении автомобили по ровной дороге N_П =0; N_Д=N_к.

Мощность, затрачиваемая на преодоление сопротивления дороги:

. (27)

(28)

Зависимость мощности, затрачиваемой на преодоление сопротивления дороги, от скорости приведена в таблице 4.

Мощность, затрачиваемая на преодоление сил сопротивления воздуха:

(29)

Тяговая мощность автомобиля:

(30)

Зависимости мощности, затрачиваемой на преодоление сопротивления дороги, на преодоление сил сопротивления воздуха, тяговой мощности автомобиля от скорости приведена в таблице 4.

Таблица 4 – Мощности автомобиля

V, км/ч	21,00	35,90	53,85	89,75	125,65	161,56	197,46
ν, м/c	5,83	9,97	14,96	24,93	34,90	44,88	54,85
Nд, кВт	2,17	3,86	6,24	12,80	22,96	38,16	59,84
Nв, кВт	0,06	0,32	1,08	4,98	13,67	29,06	53,05
Nт, кВт	10,21	18,40	28,76	48,90	64,39	70,59	62,84
Nд+Nв, кВт	2,23	4,18	7,32	17,78	36,63	67,22	112,89

На рисунке 4 представлен мощностной баланс на высшей передаче.

Мощностной баланс автомобиля на всех передачах.

Мощностной баланс на всех передачах обычно используем для деления степени использования мощности при движении на разных передачах по дорогам разных типов с различными скоростями. На рисунке 4 представлен мощностной баланс для всех передач.

Рисунок 4 – Мощностной баланс на высшей передаче.

Рисунок 5 – Мощностной баланс для всех передач

Динамическая характеристика

Зависимость динамического фактора автомобиля с полной нагрузкой Д_аот скорости его движения на разных передачах называют динамической характеристикой автомобиля.

(31)

Для построения динамической характеристики используются данные из силового баланса автомобиля.

Данные для построения динамической характеристики сведены в таблицу 5.

Таблица 5 –Данные для построения динамической характеристики

V1, км/ч	6,00	10,26	15,39	25,64	35,90	46,16	56,42
РТ1, Н	5379,74	5668,46	5907,14	6026,47	5668,46	4833,11	3520,42
РВ1, Н	0,89	2,61	5,87	16,31	31,97	52,86	78,96
Д	0,2964	0,3122	0,3252	0,3312	0,3106	0,2634	0,1896
V2, км/ч	9,13	15,61	23,41	39,02	54,63	70,24	85,85
РТ2, Н	3574,54	3766,38	3924,96	4004,26	3766,38	3211,33	2339,12
РВ2, Н	2,07	6,04	13,60	37,78	74,04	122,40	182,84
Д	0,1968	0,2072	0,2155	0,2186	0,2035	0,1702	0,1188
V3, км/ч	13,82	23,62	35,43	59,05	82,67	106,29	129,91
РТ3, Н	2388,26	2516,44	2622,39	2675,37	2516,44	2145,59	1562,84
РВ3, Н	4,74	13,84	31,14	86,50	169,53	280,25	418,64
Д	0,1313	0,1379	0,1428	0,1426	0,1293	0,1028	0,0630
V4, км/ч	21,00	35,90	53,85	89,75	125,65	161,56	197,46
РТ4, Н	1588,30	1673,55	1744,01	1779,24	1673,55	1426,92	1039,36
РВ4, Н	10,94	31,97	71,94	199,84	391,69	647,49	967,24
Д	0,0869	0,0905	0,0921	0,0870	0,0706	0,0429	0,0040

Поскольку динамический фактор при полной нагрузке автомобиля Д определяется отношением свободной силы тяги, т.е. разности (Р_Т - Р_В) к полному весу автомобиля G_а , то очевидно, что характер изменения кривых на графике будет иметь такой же вид, как и тяговая характеристика (смотри рисунок 2).

Рисунок 6 – Динамическая характеристика и баланс

6. Разгон автомобиля

Построение графика ускорения

Ускорение при разгоне определяют для случая движения автомобиля по горизонтальной дороге с твердым покрытием хорошего качества при максимальном использовании мощности двигателя и отсутствии буксования ведущих колес. Величину ускорения (в м/с²) находим по формуле:

(32)

Наметив на графике динамической характеристики для каждой передачи семь значений скорости, находим соответствующие им значения Д и по приведенной формуле определяем ускорения j.

Коэффициент влияния вращающихся масс (δ_вр) следует рассчитывать по эмпирической формуле:

(33)

где i_к – передаточное число соответствующей передачи коробки передач.

Примем δ₁ = 0,03; δ₂ = 0,04 (по рекомендациям), G_a=G.

Результаты расчета сводят в таблицу 6. По полученным расчетом значениям ускорения и скорости строят график.

(смотри рисунок 7) при разгоне.

Рисунок 7 – График ускорений

Таблица 6 – Результаты расчета характеристик разгона

Первая передача
V1, км/ч	6,00	10,26	15,39	25,64	35,90	46,16	56,42
V1, м/с	1,67	2,85	4,27	7,12	9,97	12,82	15,67
Д	0,2964	0,3122	0,3252	0,3312	0,3106	0,2634	0,1896
f	0,0200	0,0201	0,0202	0,0207	0,0213	0,0222	0,0233
δвр	1,520
j1, м/с²	1,783	1,884	1,967	2,003	1,866	1,556	1,073
Вторая передача
V2, км/ч	9,13	15,61	23,41	39,02	54,63	70,24	85,85
V2, м/с	2,54	4,34	6,50	10,84	15,18	19,51	23,85
Д	0,1968	0,2072	0,2155	0,2186	0,2035	0,1702	0,1188
f	0,0201	0,0203	0,0206	0,0216	0,0231	0,0251	0,0276
δвр	1,242
j2, м/с²	1,396	1,477	1,540	1,556	1,425	1,146	0,721
Третья передача
V3, км/ч	13,82	23,62	35,43	59,05	82,67	106,29	129,91
V3, м/с	3,84	6,56	9,84	16,40	22,96	29,52	36,09
Д	0,1313	0,1379	0,1428	0,1426	0,1293	0,1028	0,0630
f	0,0202	0,0206	0,0213	0,0236	0,0270	0,0316	0,0374
δвр	1,122
j3, м/с²	0,971	1,025	1,061	1,040	0,894	0,622	0,224
Четвертая передача
V4, км/ч	21,00	35,90	53,85	89,75	125,65	161,56	197,46
V4, м/с	5,83	9,97	14,96	24,93	34,90	44,88	54,85
Д	0,0869	0,0905	0,0921	0,0870	0,0706	0,0429	0,0040
f	0,0205	0,0213	0,0230	0,0283	0,0362	0,0469	0,0601
δвр	1,070
j4, м/с²	0,609	0,634	0,634	0,538	0,315	-0,036	-0,515

Время и путь разгона

Поскольку отсутствует аналитическая связь между ускорением и скоростью, то время разгона определяют графоаналитическим путем.

Для этого на графике ускорений (рисунок 7) скорость для каждой кривой ускорений соответствующей передачи (например I), разбиваем на 7 интервалов. При этом считаем, что разгон в каждом (j-ом) интервале, например для первой передачи происходит с одинаковым ускорением j_ср._.