- •4. Тягово-динамические характеристики лесных машин
- •4.1. Тяговая характеристика автомобиля
- •4.2. Динамическая характеристика автомобиля
- •4.3. Динамическая характеристика с номограммой загрузок
- •4.4. Динамический паспорт автомобиля
- •4.5. Мощностной баланс
- •4.6. Анализ тягово-динамических свойств автомобиля
- •4.7. Методика построения тяговой характеристики
4.5. Мощностной баланс
Мощностной баланс машины представляет собой распределение эффективной мощности двигателя, потребной для преодоления всех сопротивлений при движении
, (4.15)
где – мощности, затрачиваемые на потери в трансмиссии, преодоление сопротивления качению, подъему, воздушной среды, инерции, крюковой нагрузки.
Мощность на ведущих органах автомобиля
. (4.16)
Мощность, затрачиваемая на преодоление сопротивления движению:
. (4.17)
Мощность, затрачиваемая на преодоление подъема:
. (4.18)
Мощность, затрачиваемая на преодоление сопротивления воздушной среды:
. (4.19)
Мощность, затрачиваемая на крюке:
. (4.20)
Мощность, затрачиваемая на преодоление инерции:
. (4.21)
Для гусеничных машин следует еще учесть потери в ведущем участке гусеничной цепи
. (4.22)
Общий вид графика мощностного баланса автомобиля с четырехступенчатой коробкой передач приведен на рис. 8. Из графика видно, что автомобиль может двигаться устойчиво со скоростью только наIVпередаче.
Пересечение линий ив точке С означает, что мощность суммарного сопротивления дорогипри коэффициенте сопротивления качению машиныf2, тангенсе угла подъемаi2и скоростисоответствует развиваемой двигателем мощностиза вычетом мощности, затрачиваемой на трение в трансмиссии (отрезок ординаты АВ) и на преодоление сопротивления воздуха (отрезок ВС).
При значениях f=f1иi=i1криваяпроходит ниже и налицо запас мощности (отрезокCD), который может быть использован для разгона машины.
Рис. 8. Общий вид графика мощностного баланса автомобиля
Значение берется из внешней скоростной характеристики, а скорость движения на различных передачах определяется по уравнению:
, (4.23)
где – радиус качения колеса или радиус начальной окружности ведущей звездочки трактора, м;
–передаточное число трансмиссии на i-й передаче;
–номинальная частота вращения коленчатого вала по внешней скоростной характеристике.
При изменении меняются скорость и сила тяги машины, а мощностии(без учета изменения к.п.д. на разных передачах) остаются неизменными. Поэтому определенным значениям частоты вращения коленчатого вала соответствуют одни и те же значения и, а значения скорости движениябудут различны. ДляIпередачи получим
. (4.24)
Для последующих передач получим
; и т. д.,
где ,,– передаточные числа коробки передач наI, II, III и последующих передачах.
В нижней части графика наносится зависимость .
До скорости 16 м/с зависимость прямолинейная, т. к.f=constи определяется для 3–4 произвольных скоростей.
При скоростях движения свыше 16 м/с используют эмпирическую зависимость
, (4.25)
где – коэффициент качения при скоростях меньше 16 м/с.
4.6. Анализ тягово-динамических свойств автомобиля
Возможность движения в конкретных условиях ограничивается мощностью, подводимой к ведущим колесам, и способностью реализовать силу тяги по условиям сцепления ведущих колес, т. е. подчиняется зависимости
. (4.26)
При анализе динамической характеристики условием движения является зависимость вида
. (4.27)
Таким образом, для движения на определенной передаче обязательным является выполнение трех условий:
1. Сумма сопротивлений движению не превосходит значение силыили ψ.
2. Сила тяги на ведущих колесах не превосходит силы сцепления или.
3. Ускорение движения автомобиля возможно при , если сила тяги не превосходит силы сцепления.
Для осуществления равномерного движения на конкретной передаче при изменении сил внешних сопротивлений необходимо изменять подачу топлива в соответствии с изменением , так чтобы выдерживалось соотношениеилиD= ψ.
Тяговая и динамическая характеристики строятся на основе внешней скоростной характеристики, и поэтому значения илиDимеют максимальную величину.
В реальных эксплуатационных условиях сила тяги и скорость движения имеют промежуточные значения, и водитель изменением положения дроссельной заслонки или подачи топлива устанавливает соответствие скорости движения и силы тяги.
Работа двигателя на режиме внешней скоростной характеристики происходит в условиях интенсивного разгона автомобиля или при очень тяжелых условиях движения. С помощью тяговой и динамической характеристик могут быть решены многие практические задачи, связанные с тягово-эксплуатационными качествами автомобилей. К числу таких определяемых задач можно отнести следующие:
– возможность движения на данной передаче в конкретных дорожных условиях;
– скорость и время движения;
– величина допустимых сопротивлений движению;
– предельные значения подъемов для разных дорог;
– передача при трогании с места и ускорение движения;
– вес автопоезда при движении с заданной скоростью на различных типах дорог;
– необходимость включения переднего ведущего моста, блокировки межосевого дифференциала и др.
При выполнении курсового проекта обязательным условием при анализе тягово-динамических качеств автомобиля является нанесение на график суммарных сил сопротивления для всех трех условий движения и ограничения по сцеплениюдля легких и тяжелых условий.