Уравнение движения автомобиля. Тяговая характеристика автомобиля.

⇐ ПредыдущаяСтр 8 из 39Следующая ⇒

Окружная сила на ведущих колесах F_k при движении автомобиля затрачивается на преодоление сил сопротивления: воздуха F_в качению F_f, подъему F_i и разгону F_j автомобиля, т.е.

Здесь знак « - » при силе F_i соответствует движению автомобиля на подъеме, а знак « + » - на спуске; знак « - » при силе F_J соответствует разгону автомобиля на подъеме, а знак « + » - торможению.

Записав в этом уравнении вместо сил выражения, их определяющие, получим:

Разрешив последнее выражение относительно ускорения автомобиля, для случая его разгона будем иметь:

(*)

Уравнение (*) называется уравнением движения автомобиля.

m_a – полная масса автомобиля, кг,

Me – крутящий момент двигателя, Нм,

Uтр – передаточное число трансмиссии,

r₀ – расчетный радиус качения ведущих колес, м,

_тр – коэффициент полезного действия трансмиссии,

k_в – коэффициент сопротивления воздуха

V – скорость движения автомобиля

Ав – площадь лобового сопротивления

f – коэффициент сопротивления качению

i – величина продольного уклона дороги

α- угол наклона продольного профиля дороги, град

d - коэффициент учета вращающихся масс автомобиля.

Данное уравнение справедливо при неустановившемся движении автомобиля, при этом:

Тяговая характеристика – это зависимость

J_m – момент инерции маховика двигателя и ведущей части сцепления; J_ki – момент инерции i-го колеса автомобиля; n – число колес автомобиля

Уравнение движения автомобиля (*) решают численными методами на ЭВМ или приближенно, используя графоаналитические методы.

Графическое изображение уравнения силового (тягового) баланса в координатах “окружная сила - скорость”, называется тяговой характеристикой автомобиля.

Кривые изменения окружной силы на передачах строят по опытным данным либо по расчетным данным.

Количество кривых тяговой характеристики автомобиля равно числу передач в его коробке.

Из тяговой характеристики:

1) максимальная скорость движения автомобиля V_max.

2) Максимально возможная сила сопротивления дороги Fymax, которую может преодолеть автомобиль при заданной скорости.

3) Максимальная окружная сила F_кmax по сцеплению шин ведущих колес с дорогой Fj.

4) критическая скорость V_кi движения автомобиля по условиям величины окружной силы на ведущих колесах и области устойчивого движения автомобиля при полной нагрузке двигателя.

5) скоростной диапазон автомобиля на i-ой передаче.

6) силовой диапазон автомобиля на i-ой передаче

Динамическая прочность трансмиссии; принцип определения максимальных динамических нагрузок.

Экспериментально установлено, что наибольший момент в ТР возникает при трогании автомобиля с быстрым включением сцепления (броском педали). Этот момент может значительно превышать максимальный момент ДВС. Максимальный момент в ТР для расчетов на прочность определяется по наибольшему его значению, которое имеет место при буксующем сцеплении и практически неподвижном автомобиле. Максимальная динамическая нагрузка в ТР зависит от характеристик ДВС и сцепления, от параметров динамической системы автомобиля.

Определение максимальных динамических нагрузок в ТР автомобилей 4х2 и 6х4 можно выполнять по пятимассовой динамической системе,

где - моменты инерции: I₁ – двигателя с маховиком; I₂ – ведомого диска сцепления; I₃ – деталей ТР; I₄ – ведущих колес; I₅ – маховика, эквивалентного поступательно движущейся массе автомобиля;

- приведенные податливости системы соответствуют податливостям: е₂₃ – деталям КП и карданной передачи; е₃₄ – полуосям; е₄₅– тангенциальной податливости шин.

М_е - крутящий момент, определяемый внешней характеристикой ДВС;

M_f – приведенный момент сопротивления движению:

f –коэф. сопротивл. качению; m_a –масса авто; r_o –радиус качения колеса; U_Т- передаточн. число трансмиссии.

M_j - момент сцепления:

где j - коэф. сцепления(по тв. сух. дор.); G_j - сцепной вес авто.

М_С – момент трения сцепления: ,

где – статический момент полностью включенного сцепления; - коэф. запаса сцепления; – константа, характеризующая темп включения сцепления (tс – время включения сцепления, при броске сцепления составляет 0,01…0,03с).

Наиболее часто при анализе сложных с-м для вывода ур-ий движ. используют ур-ия Лагранжа 2-го рода.

Кинетич. и потенциальная энергии:

Произведя дифф-ие выр. Энергии и подставив соотв. произв-ые и обобщ. коор-ты получим с-му ур-ий, опис-их движ-е масс рассматриваемой с-мы:

где j_i - обобщ. коор-ты (углы поворота масс).

Динамическую нагруженность транс-ии оценивают коэффициентом нагруженности К_д= M_тmax/M_emax (M_тmax и M_emax – максимальный момент соответственно в звене транс-ии и ДВС).

Расчетами и эксперим-ми установлено, что max динамич. нагрузка зависит в наибольшей степени от общего передаточного числа транс-ии.

При приближенных расчетах:

при U_т≤20 M_тmax = 2 M_emax;

при U_т≥50 M_тmax = M_j;

при 20<U_т<50 - интерполяция значений M_тmax, полученных при U_т=20 и U_т=50 M_тmax=2 M_emax - (2 M_emax - 1,35 M_j)(U_т-20)/30.

Для автомобиля с ГМП: M_тmax (на турбинном валу)=M_но*Кmax (M_но – момент на насосном колесе; Кmax – коэффициент трансформации в режиме стоп, т.е. при остановленном турбинном колесе и полной подаче топлива).

3. Пневматические подвески. Применяемость, преимущества, недостатки. Типы упругих пневматических элементов. Типовая упругая характеристика пневматической подвески.

Применяется на легковых автомобилях, грузовиках (нагрузка на ось до 13т).

Преимущества:

- плавность, нелинейность упругой характеристики, которую можно изменять в широком диапазоне;

- относительно малый вес элемента;

- высокая долговечность;

- возможность сравнительно просто регулировать уровень кузова;

- незначительное трение, присущее самим элементам.

Недостатки:

- необходимость наличия на автомобиле пневмосистемы;

- необходим направляющий аппарат (по сравнению с рессорной подвеской).

В пневмоподвесках используют резинокордные упругие элементы. Статическое давление 0,5…0,6МПа.

Бывают: