3.Оценка тягово-скоростных свойств автомобиля.

Цель работы: Освоение методов расчетного определения тягово-скоростных свойств автомобилей.

Теоретическая часть:

В настоящее время для оценки ско­ростных свойств автомобилей исполь­зуются различные критерии. При этом степень объективности оценки в силь­ной степени зависит от назначения ав­томобиля и условий его эксплуатации.

Основными оценочными показателями тягово-скоростных свойств автомоби­лей и автопоездов являются: макси­мальная скорость, максимальный преодолеваемый подъем и характеристики приемистости.

Максимальная скорость автомобиля (автопоезда) — это макси­мальная скорость, развиваемая на го­ризонтальном, ровном участке дороги. Определяется она путем измерения вре­мени проезда автомобилем мерного участка дороги длиной 1 км. До въезда на мерный участок автомобиль на уча­стке разгона должен достичь устано­вившейся скорости.

Максимальный преодоле­ваемый автомобилем подъем определяется на участках с ровным сухим покрыти­ем или естественным сухим, задернованным грунтом. Подъем преодолевает­ся на низшей передаче в коробке пере­дач и раздаточной коробке с включен­ным (при наличии) приводом передних ведущих колес и заблокированными дифференциалами. Автомобиль, движу­щийся на низшей передаче с минималь­ной устойчивой скоростью, подводится к началу подъема, после чего педаль подачи топлива нажимают до отказа.

К характеристикам приемистости автомобиля, т. е. его способности бы­стро увеличивать скорость движения, относятся:

• скоростные характеристики «разгон — выбег»

• «разгон на высшей и предшествующей передачах»,

• время разгона на участках длиной 400 и 1000 м,

• время разгона до заданной ско­рости.

Разгон — выбег — скоростная характеристика, представляющая со­бой зависимость скорости Va от пути s или времени t разгона автомобиля с ме­ста и выбега до остановки. Разгон осуществляется с передачи, ис­пользуемой при трогании с места. По­дача топлива в процессе разгона максимальная. Разгон автомобиля прово­дится на участке длиной 2000 м, после чего выключается передача в коробке передач и автомобиль по инерции дви­жется до полной остановки. Характе­ристикой «выбег» оценивается сопро­тивление движению автомобиля. При контрольных испытаниях оценочным параметром является также путь вы­бега со скорости 50 км/ч.

Разгон на высшей и пред­шествующей передачах - скоростные характеристики, представ­ляющие зависимость скорости v_a от пути s и времени t разгона при движе­нии автомобиля на высшей и предше­ствующей высшей передачах .Разгон начинается с минимально устойчивой для данной передачи ско­рости путем резкого нажатия до упо­ра педали подачи топлива.

Время разгона на участ­ках 400 м и 1000 м, а также время разгона до заданной скорости устанав­ливают обычно по характеристике «разгон — выбег». Для грузовых авто­мобилей заданной скоростью является 60 км/ч, а для легковых — 100 км/ч.

Максимальная скорость автомоби­ля, так же как и максимально возмож­ная скорость при данном сопротивле­нии дороги, может быть найдена непо­средственно по тяговой характеристике. Для этой цели на тя­говой характеристике строится зависи­мость суммарного сопротивления доро­ги и воздуха. Точка пересече­ния кривой сопротивлений с тяговой характеристикой на высшей передаче, в которой , соответствует макси­мально возможной для данных условий скорости движения. При определении максимальной ско­рости сопротивление дороги принима­ется равным сопротивлению качению автомобиля по дороге с ровным цементобетонным или асфальтобетонным по­крытием.

Для нахождения максимального преодолеваемого автомобилем подъема по графику тяговой характеристики определяется максимальное значение окружной силы F_kmax. Поскольку при преодолении максимального подъема ускорение автомобиля и сопротивление воздуха можно считать равными нулю,

F_kmax=(f+i_max)G_a

или (1)

i_max=F_kmax/G_a-f

Максимально возможные ускорения автомобиля при движении в заданных дорожных условиях так же удобно вычислять, используя тя­говую характеристику. Из уравнения тягового баланса имеем

.(2)

Здесь - коэффициент учета вращающихся масс:

,(3)

u_T=u_gu_i, (4)

u_i- передаточное отношение i-й передачи.

Используя график ускорений, можно определить оценочные критерии приемистости ав­томобиля. Поскольку этап трогания автомоби­ля с места зависит от темпа включе­ния сцепления и темпа подачи топлива, т. е. определяется индивидуальными особенностями водителя, то при расче­те принимается, что разгон начинается с минимальной устойчивой скорости на передаче, с которой происходит трогание автомобиля. Минимальная устой­чивая скорость определяется исходя из минимальной устойчивой частоты вра­щения двигателя. Разгон осуществляет­ся при полной подаче топлива, т. е. дви­гатель работает по внешней характери­стике. Время разгона автомобиля на определенной передаче от скорости v_min до скорости v находится исходя из следующих соотношений:

(5)

Интегрирование этого выражения производят численным методом. Пред­полагается, что в небольшом интервале скоростей (6)движение ав­томобиля является равноускоренным, причем ускорение равно полусумме ускорений в начале и в конце этого ин­тервала

(7)

Время движения автомобиля при котором его скорость возраста­ет на , определяется по закону равноускоренного движения:

(8)

Суммарное время разгона автомо­биля на передаче k от скорости v_{к min} до скорости V_{k mах} находится суммиро­ванием времени разгона в интервалах.

Потеря скорости за вре­мя переключения: ,(9)

где t_n—время переключения. В зави­симости от способа переключения t_п=0,8...1,5с;

Путь разгона автомобиля: (10)

Этот интеграл также вычисляется численными методами. При равноускоренном движении в интервале скоро­стей путь, проходимый автомобилем, со средней скоростью (11)

будет равен(12)

Характеристики выбега автомобиля могут быть получены из уравнения тягового баланса при F_к=0. Время и путь, в течение которых скорость уменьшается с v₁ до v₂ определяются по формулам (5) и (10), а замедление

(15)

Практическая часть.

Исходные данные:

Полная масса: Ga=1720кг (G₁=1030кг, G₂=950кг)

Передаточные числа:

главная передача: 4,056

коробки передач: I=3.615; II=2.053; III=1.393; IV=1.061; V=0.837

=0.7

f₀=0.02

V_mах=44,2 м/с;

F_φk= F_kmax = 6930,25Н;

1. находится величина максимального угла подъема:

i_max= F_kmax/G_a-f =6930,25/16856- 0,02=0,38642

15º

2. Для нахождения максимально возможных ускорений автомобиля при движении в заданных дорожных условиях так же используем тя­говую характеристику.

Для каждой передачи вычисляется :

1=1,4420468

2=1,1764443

3=1,1082135

4=1,0837716

5=1,0710171

Для каждой передачи ,начиная со скорости 5м/сек, с шагом 5 м/сек с тяговой характеристики снимаем значение и вычисляем ускорение :

Результаты заносим в таблицу:

Скорость, м/сек	Ускорение м/сек2
	1 передача	2 передача	3 передача	4 передача	5передача
5	2,62	1,596	1,013	0,709	0,505
10	2,33	1,748	1,134	0,788	0,554
15	0,94	1,64	1,158	0,816	0,569
20	-	1,275	1,087	0,793	0,552
25	-	0,65	0,921	0,718	0,502
30	-	-	0,659	0,592	0,419
35	-	-	0,301	0,415	0,302
40	-	-	-	0,186	0,153

По данным таблицы строим графики ускорений(рис4)

3.По графикам ускорений определяем максимально возможные ускорения на каждой передаче и оптимальные скорости переключения передач .

Результаты заносим в таблицу:

Передача	Максимальное ускорение amax м/сек2	Скорость переключения на последующую передачу vij м/сек
1	2,652	12,9
2	1,748	22,6
3	1,161	32
4	0,815	41,1
5	0,57	-

4. Построение характеристики разгон-выбег.

Построение характеристики разгона.Предполагая, что переключение передач происходит при соответствующих оптимальных скоростях, и, пренебрегая потерями скорости в момент переключения передач, для каждой передачи:

1. Разбиваем диапазон изменения скоростей на 3 участка с узловыми скоростями ,,, и для каждого участка определяем и

2) для каждого участка находим

3)Для каждого участка находим , а также

Результаты вычислений по пунктам 1- 3 последовательно заносим в таблицу:

Скорость, м/сек		Ускоре-ние, м/сек2	м/сек	м/сек		м/сек2		С		М
1		2,06	3,3	2,65		2,31		1,43		3,78
4,3		2,57
			4,3	6,45		2,55		1,69		10,89
8,6		2,52
			4,3	10,75		2,12		2,03		21,8
12,9		1,72
			3,23	14,52		1,65		1,96		28,45
16,1		1,58
			3,23	17,75		1,46		2,22		39,36
19,4		1,33
			3,23	20,98		1,17		2,76		57,84
22,6		1,01
			3,13	24,17		0,95		3,29		79,58
25,7		0,89
			3,13	27,30		0,81		3,88		105,93
28,9		0,73
			3,13	30,43		0,63		5,01		152,33
32,0		0,53
			3,03	33,52		0,47		6,44		215,85
35,0		0,42
			9,17		39,62		0,21		44,18		1750,13
44,2	0,00
Сумма:								74,87		2465,95

По данным таблиц для каждой передачи строим график разгона (рис5)в координатах (путь - скорость).

По графику определяем скорость , которую автомобиль разовьет на дистанции 2000м. =33,5 м/с,

4. Построение характеристики выбега.

1) Разбиваем диапазон изменения скорости от 0 до на 5 участков с узловыми скоростями ,,,,, и для каждого участка определяем , ;

2) Для каждой скорости с тяговой характеристики снимаем величину , определяем замедление ,для каждого участка находим ;

3) Для каждого участка , ;

Результаты вычислений по пунктам 1,2,3 последовательно заносим в таблицу:

Скорость, м/сек	Ускоре-ние, м/сек2	м/сек	м/сек	м/сек2	с	м
33,5	-0,51539	-6,7	30,15	-0,45	14,92	450
26,8	-0,382449
		-6,7	23,45	-0,33	20,37	478
20,1	-0,27554
		-6,7	16,75	-0,25	27,3	458
13,4	-0,215019
		-6,7	10,05	-0,18	37,14	373
6,7	-0,14579
		-5,7	3,85	-0,14	40,4	156
1	-0,1361379		0			350
		Сумма:			140,18	1913,34

По данным таблицы строим график выбега (рис 6) в координатах (путь - скорость).