Расчёт силовых и тяговых характеристик проектируемого

Автомобиля

    Тягово-динамический расчёт автомобиля выполняется при условии, что определены все исходные параметры автомобиля и, в частности, известны передаточные отношения: по ступеням коробки передач, по ступеням раздаточной коробки и главной передачи. Если они не определены, то их можно рассчитать, используя программу “ATDR 525” [5], разработанную на кафедре ТИ-6 МГАПИ.

Силовые составляющие и тяговый баланс автомобиля

    Целью силового расчёта автомобиля является определение возможности реализации силы тяги, развиваемой ведущими колёсами автомобиля при заданных условиях, для достижения максимальной скорости.

    Из “Теории автомобиля” [1,6] известно, что уравнение движения автомобиля (в общем случае) имеет вид:

    P_kni = P_fni + P_wni + P_ani + P_jni + P_кр,  кН                                   (12)

где: P_fni - сила сопротивления качению, Н;

    P_wni - сила лобового (аэродинамического) сопротивления, Н;

    P_ani - сила сопротивления подъёму, Н;

          P_ani = G_a*sina , Н                                                       (13)

          a - угол подъёма профиля дороги в градусах;

    P_jni - сила инерции автомобиля, Н;

          P_jni =  j_nid_врn, Н                                                                      (14)

       d_врn - коэффициент учета вращающихся масс двигателя, деталей         

                трансмиссии и колёс автомобиля на n^-ом номере передачи в КП;

        j_ni - линейное ускорение автомобиля в м/с²;

    G_a, g - те же, что и выше;

         n - номер передачи в трансмиссии автомобиля;

     i - номер расчётнной точки.

 

    При расчёте силовых составляющих обычно полагают, что:

    1. Автомобиль движется по горизонтальной опорной поверхности вы-

сокого качества, т.е, a=0, а значит, в соответствии с формулой (13) P_{a ni} = 0.

    2. Опорная поверхность (дорога) высокого качества (асфальт, бетон), что предопределяет условие - f_o = f_omin.

    3. Эффективная мощность и крутящий момент двигателя (в расчётных точках) принимаются по ВСХ, т.е. при полностью открытом дросселе (карбюраторные двигатели) или полной подаче топлива (дизели).

    4. Автомобиль в каждой расчетной точке движется с постоянной скоростью - V_ani = const. Тогда из уравнения (14) следует, что P_jni = 0, т.к. j_ni= 0.

    5. Параметры окружающей среды - стабильны, т.е. K_w = const.

    6. КПД трансмиссии на всех передачах - постоянно, т.е. h_тр = const.

    7. Радиусы качения всех колес одинаковые, и не изменяются во всём диапазоне скоростей движения автомобиля, т.е. r_к = const.

 

Тяговая характеристика автомобиля

    Тяговая характеристика автомобиля строится по результатам аналитического расчёта сил тяги, развиваемых ведущими колёсами - P_кni, для ряда выбранных значений кинематической скорости - V_ani. 

    Сила тяги определится из зависимости:

    P_кni = M_ei*U_трn*h_тр/r_к ,  Н                                                   

    Текущее значение кинематической скорости на n^-ой передаче рассчитывается по уравнению:

    V_ani = 0.377* r_к *n_ei/U_трn,    км/ч                                                       (15)

где: M_ei  - текущее значение крутящего момента двигателя в i^-ой  расчётной

         точке (берётся из ВСХ) в Нм;

    n_ei   - частота вращения вала двигателя в i^-ой  расчётной точке в мин^-1;

    r_к - радиус качения шины (в метрах), принимается либо по аналогу, либо

         из таблицы 3;

    U_трn - передаточное отношение трансмиссии на n^-ом номере передач в

     каждом из агрегатов;

         U_трn = U_0n*U_n*U_ркn*U_допn,                                                                                            (16)

где:      U_0n - передаточное отношение главной передачи (ГП). Обычно,

                              главные передачи односкоростные (одноступенчатые). Если

                   это так, то принимают U_0n = U₀. Если ГП ступенчатая, для

расчёта берутся те передаточные отношения по ступеням,

              которые если это необходимы;

          U_n  - передаточное отношение в коробке передач на n^-ой передаче;

        

Примечание:  1) При определении максимальной кинематической скорости

автомобиля с дизельным двигателем, следует рассчитать её

по уравнению:

 V_{a nimax} = 0.377*n_emax*r_к/U_трmin.                                          (17)

где: U_трmin - минимальное значение передаточного отношения

трансмиссии (как правило, оно на высшей передаче в

коробке передач).

2) Строя тяговую характеристику автомобиля [P_k = f(V_a)]

необходимо показать регуляторную характеристику по силе тяги,

т.е. соединить точки - P_{k nemax} (на прямой или близкой к ней и ускоряющей - передачах) c точкой V_{a nimax} (по формуле (17)) на этих же передачах. (Здесь P_{k nimax} - сила тяги автомобиля при M_eN, т.е. при N_emax (по ВСХ)).

Практика показывает, что для автомобилей с дизельными двигателями силовой баланс, как правило, находится на пересечении регуляторной ветви с кривой суммарной силы внешних сопротивлений. Указанные замечания справедливы и для расчетов мощностного и динамического балансов а также баланса по ускорениям.

 

 

Силы внешних сопротивлений

    Обычно к силам внешних сопротивлений при расчёте силового баланса автомобиля относят: силы сопротивления качению шин автомобиля (P_fni) и силу лобового (аэродинамического) сопротивления площади его кузова.

    Исходя из (4), сила сопротивления качению определяется зависимостью:

    P_fni = G_a*f_ni = G_a*f_o , Н                                  (4*)

где: f_ni  - текущее значение коэффициента сопротивления качению при

      движении автомобиля на n^-ой передаче со скоростью V_ani (в км/час)

      в i^-ой расчётной точке.

    Исходя из (5), сила лобового (аэродинамического) сопротивления (при V_an в км/час) рассчитывается по формуле:

    P_wni = K_w*F_a* , Н                                                         (5*)

    Если лобовая площадь автомобиля неизвестна, но известны его геометрические параметры, то её можно рассчитать по формуле (6).

    Полагая, что на автомобиль со стороны дороги и окружающей среды действуют только силы (4*) и (5*), тогда получим суммарную силу внешних сопротивлений:

    P_Sni =P_fni + P_wni , Н                                                     (18)

 

    1.1.3.1.3. Силовой баланс автомобиля

    Из [1] известно, что движение автомобиля, при нарастании скорости, будет ограничено силами внешних сопротивлений. Подставляя в выражение (12)

 начальные условия расчета (см. пункт 1.3.1.) и учитывая (18), получим:

    P_кni = P_fni + P_wni = P_Sni , Н                                                                   (19)

    Выражение (19) называется уравнением силового баланса и оно характерно тем, что в точке P_кni = P_Sni автомобиль развивает максимальную возможную скорость - V_{а Р}  (по реализуемой силе тяги) с учётом всех принятых выше ограничений.

    Из (19) следует, что:

- если P_кni > P_Sni, то движение возможно,

- если P_кni < P_Sni, движение автомобиля исключено.

    Следует учесть и то, что V_{а Р}  = V_{а max}  не равно максимальной кинематической скорости - V_{а nimax} при n_emax, т.к. при расчёте последней не учтены внутренние и внешние потери. Кроме того, если в коробке передач высшая передача ускоряющая, то как правило V_{а max} = V_{а Р}  определяется на прямой передаче (U_n = 1) или при передаточном отношении близком к единице.

    Результаты расчетов получаем либо из распечатки ЭВМ. Таблицу II. И по ним строятся графики зависимостей P_кni(V_ani),P_fni(V_ani),P_wni(V_ani), P_Sni(V_ani). В точке пересечения графиков P_кni и P_Sni - получаем V_{а Р}.

    Здесь:    i_N    - расчётная точка при максимальной мощности - N_emax и частоте вращения - n_eN;

    i_max   - последняя расчётная точка;

    M_eN  - момент на валу двигателя при максимальной мощности;

    V_aN   - скорость при N_emax;

    _nemax - индексы при величинах N, V, P указывающие на то, что расёт проводится

             при максимальной частоте вращения коленчатого вала ДВС.

 

---

Дата добавления: 2019-01-14; просмотров: 342; Мы поможем в написании вашей работы!

Поделиться с друзьями:

---

---

Мы поможем в написании ваших работ!