§ 2. Тяговый баланс колесной машины

В общем случае движения машины по ровной опорной поверхности под углом а (рис. 302, а) к горизонтальной плоскости на нее действуют следующие силы (Н) и моменты (Н-м).

Сила тяжести G' машины, являющаяся мерой гравитационного при- тяжения машины к земле, приложенная к ее центру тяжести (ц. т.) и направленная вертикально вниз.

Сила инерции поступательного движения

р (126)

g

где m — масса машины, кг; / — линейное ускорение, m/c^s; g — ускорение свободного падения, м/с².

Сила инерции Pj при />0 (разгоне) имеет знак плюс, а при замед- лении— знак минус.

Вращающиеся детали трансмиссии и двигателя дополнительно ак- кумулируют кинетическую энергию вращательного движения, создавая момент касательных сил инерции:

М, = 2/_Сте, (127)

где /„ и е — статический момент инерции и угловое ускорение вращающейся детали.

Сила Pj и момент Mj противодействуют толкающей силе Р_в и кру- тящему моменту двигателя М_к.

В расчетах действие момента Mj учитывают коэффициентом вра- щающихся масс бвр, поэтому формула (126) примет вид:

^ = — /• (128) S

Сим сопротивления воздуха Pw определяется по эмпирической

формуле

где k_K — коэффициент обтекаемости машины; F—площадь лобовой поверхности ма- шины, м^г; v — скорость движения машины, м/с.

Рис. 302. Схема сил, действующих на автомобиль:

а — автомобиль s а#щем сдучшр дернения; 6 — автомобиль, стоящий на горизонтальней поверхности неподвижно.

При скорости мащины менее 5 м/с силой P_w пренебрегают ввиду ее незначительности.

P_w = k_wFv>, (129)

Для грузовых автомобилей значение коэффициента k_w лежит в пределах 0,06—0,07.

Сила Р„_р — тяговое сопротивление агрегатируемых технологичес- ких машин, орудий или прицепов. Сила Р_т противодействует поступа- тельному движению машины, действуя через прицепное (навесное) устройство как часть силы тяги Р_к.

Сила jPj = G'sina приложена к центру тяжести машины и действу- ет вдоль опорной плоскости. При движении на подъем сила P_t затрачи- вается на его преодоление и противодействует силе Р_в, при спуске спо- собствует преодолению внешних сопротивлений движению.

Из условия равновесия действующих сил толкающая сила равна сумме противодействующих ей сил:

р,=р_г

р- = р~=± Pi ± р_£ + p_w + р; -г р_{к Р}. (1зо)

-сила сопротивления качению ведомых колес (условная количественная

характеристика).

Уравнение (130) называется тяговым балансом по толкающей силе.

При равномерном движении по горизонтальной поверхности, когда / = 0, а==0, формула (130) принимает вид:

Выражение (131) справедливо для автомобиля, работающего с при- цепом, а также для згрегата трактор — прицеп, когда скорость превы- шает 5 м/с. Если у<5 м/с, значение P_w близко к нулю, следовательно

(132)

Из равенства (132) следует, что толкающая сила Рв, перенесенная ведущими колесами на остов машины в ведущем режиме при принятых условиях (а=0, /=0, />„=()), равна сумме тягового сопротивления и силы сопротивления ведомых колес каченню, что соответствует работе трактора в тяговом режиме.

Для равномерного движения автомобиля по горизонтальной опор- ной поверхности без прицепа (а=0, /=0, Р_кр=0) будет справедлива зависимость

^Р)

ш<

(133)

Из уравнения (121) следует: М

P_K0 = — = P_B + P_f = ±P_j±P_i+P_w + г_к

(134)

+ {Р,- + P'f) +РКР = ± ± +^Р* + ^Pfc + _где = +P/=G'f cos а — сопротивление ведомых и ведущих колес качению.

Уравнение (134) называется тягавым балансом по полной окруж- ной силе и больше уравнения (130) тягового баланса по толкающей си- ле на величину сопротивления ведущих колес качению Pf.

В теории автомобиля сумма сил сопротивления качению Р/_г и со- противления подъему P_t — G'sin а принимается за общее сопротивление Рц движению, оказываемое дорогой:

Р_Ф = P_fc ± р. = G'f cos a ± G' Sin a = G' (/ COS a ± sin a) = G' (135)

где г|;=/cos a±sin a — суммарный коэффициент сопротивления дороги. Тогда уравнение (134) будет выглядеть так:

Р — Р 4-P-L-P4-P

137. 435

'КО KD / I 'Г »'

^PJ~r^Pr

:-:- р. — I

Для случая движения без тяговой нагрузки (Рчр — 0)

Р,, -! Р ИЛИ Р _П — Р

ко

-P_w называется избыточной силой тяги.

где разность Pw 28*

При установившемся движе- нии (jPj=0) вся избыточная си- ла тяги расходуется на преодо- ление сопротивления дороги Р_ко—P_W=Pф • Приближенно счи- тая для малых углов cos а«1, можно записать, что i|)=/±sin а или i|3=f-f t, где i=tga»sina — величина уклона дороги в сотых долях или процентах. Угол пре- одолеваемого подъема определит- ся из формулы:

sin a = г|з — f. (138)

Тяговый баланс автомоби- ля в графическом виде (рис. 303) представляет зависимость PKo=f{v). Суммирование орди- нат сил Р/с, Рг, Р w определяет кривую суммы сил сопротивлений дви- жению автомобиля с постоянной скоростью (Р}=0) вида Pfc-j-P,-}-

Разница ординат Рко—(Pjc-\-Pi-\-Pw) для заданной скорости есть сила Pj, которую можно преодолеть при разгоне автомобиля.

Пользуясь графиком тягового баланса, определяют соотношение между полной окружной силой колес и силами сопротивления движению машины, находят возможное ускорение разгона, максимальное сопро- тивление дороги, которое может преодолеть машина, ее максимальную скорость Умакс.

Максимальная скорость движения определяется точ- кой А пересечения кривых P_Ko—f(v) и Р/_с+Р»-(- P_w—f(v) при Pj=0.