Оценка динамичности автотранспортных средств

– соответствующие им величины динамического фактора.

Расчетное определение этих показателей затруднительно, поэтому обычно пользуются графоаналитическим методом. Наибольшее распространение получили метод силового баланса и метод динамической характеристики.

 

2.1.1 Метод силового баланса

 

При движении автомобиля движущие силы уравновешиваются действием сил  сопротивления движению. В общем случае уравнение тягового баланса имеет вид:

Р_т=Р_к± Р_п+Рв±Р_u=Р_g+Р_в ±Р_u.

Если движение автомобиля равномерно, то сила инерции Р_u = 0 и уравнение приобретает вид: Р_т=Р_g+Р_в

При решении задач по определению  динамических качеств автомобиля пользуются его тяговой характеристикой.

Основной для построения тяговой характеристики является скоростная характеристика автомобильного двигателя.

Тяговая характеристика, построенная  по методу А.Н.Островцева представляет собой графики зависимостей Р_т = f(V) и Р_с=Р_т – Р_в = f(V). Кроме того, в характеристике представлены также зависимости суммарной силы дорожного сопротивления от коэффициента дорожного сопротивления Рg=f(ψ) при различной загрузке автомобиля и максимальной по условиям сцепления ведущих колес силы тяги от коэффициента сцепления Р=f(j) при различной загрузке автомобиля.

 

 

 

 

                                                                                                               

 

 

 

 

 

 Таблица 2. Параметры тяговой характеристики автомобиля

Параметры тяговой характеристики автомобиля
ne, об/мин	Ме, кН*м	Gт, г/ч	1 передача
			V,км/ч	Pт, кН		Pв, кН	Pс, кН	Pд,кН	Pсоп,кН
900	0,260453	10,47	14,81	5,341		0,011	5,330	0,300	0,311
1500	0,274313	17,02	24,69	5,625		0,030	5,595	0,305	0,335
2100	0,283553	23,11	34,56	5,815		0,059	5,756	0,314	0,373
2700	0,288173	28,77	44,44	5,909		0,097	5,812	0,326	0,423
3300	0,288173	34,12	54,31	5,909		0,145	5,764	0,340	0,485
3900	0,283553	39,27	64,19	5,815		0,202	5,613	0,357	0,559
4500	0,274313	44,29	74,06	5,625		0,269	5,356	0,378	0,647
5100	0,260453	49,12	83,94	5,341		0,346	4,995	0,401	0,747
5500	0,248646	52,13	90,52	5,099		0,402	4,697	0,418	0,820
6000	0,231	55,44	98,75	4,737		0,478	4,259	0,441	0,919
Параметры тяговой характеристики автомобиля
ne, об/мин	Ме, кН*м	Gт, г/ч	2 передача
			V, км/ч		Pт, кН	Pв, кН	Pс, кН	Pд,кН	Pсоп,кН
900	0,260453	10,47	18,25		4,336	0,016	4,320	0,301	0,317
1500	0,274313	17,02	30,41		4,567	0,045	4,522	0,310	0,355
2100	0,283553	23,11	42,57		4,721	0,089	4,632	0,323	0,412
2700	0,288173	28,77	54,74		4,797	0,147	4,650	0,341	0,488
3300	0,288173	34,12	66,90		4,797	0,220	4,577	0,363	0,583
3900	0,283553	39,27	79,06		4,721	0,307	4,414	0,389	0,696
4500	0,274313	44,29	91,23		4,567	0,408	4,159	0,420	0,828
5100	0,260453	49,12	103,39		4,336	0,525	3,811	0,455	0,980
5500	0,248646	52,13	111,50		4,139	0,610	3,529	0,480	1,090
6000	0,231	55,44	121,64		3,846	0,726	3,120	0,515	1,241
Параметры тяговой характеристики автомобиля
ne, об/мин	Ме, кН*м	Gт, г/ч	3 передача
			V, км/ч	Pт, кН		Pв, кН	Pс, кН	Pд,кН	Pсоп,кН
900	0,260453	10,47	22,4	3,532		0,025	3,507	0,304	0,329
1500	0,274313	17,02	37,3	3,720		0,068	3,652	0,317	0,385
2100	0,283553	23,11	52,3	3,845		0,134	3,711	0,337	0,471
2700	0,288173	28,77	67,2	3,908		0,222	3,686	0,363	0,585
3300	0,288173	34,12	82,1	3,908		0,331	3,577	0,396	0,727
3900	0,283553	39,27	97,1	3,845		0,463	3,382	0,436	0,899
4500	0,274313	44,29	112,0	3,720		0,616	3,104	0,482	1,098
5100	0,260453	49,12	126,9	3,532		0,790	2,742	0,535	1,325
5500	0,248646	52,13	136,9	3,372		0,920	2,452	0,574	1,494
2800	0,538	40,25	149,3	3,133		1,094	2,039	0,626	1,720
Параметры тяговой характеристики автомобиля
ne, об/мин	Ме, кН*м	Gт, г/ч	4 передача
			V, км/ч	Pт, кН		Pв, кН	Pс, кН	Pд, кН		Pсоп,кН
900	0,260453	10,47	27,6	2,871		0,037	2,834	0,308		0,345
1500	0,274313	17,02	45,9	3,024		0,103	2,921	0,327		0,430
2100	0,283553	23,11	64,3	3,126		0,203	2,923	0,358		0,561
2700	0,288173	28,77	82,7	3,177		0,336	2,841	0,398		0,734
3300	0,288173	34,12	101,0	3,177		0,501	2,676	0,447		0,948
3900	0,283553	39,27	119,4	3,126		0,700	2,426	0,507		1,207
4500	0,274313	44,29	137,8	3,024		0,932	2,092	0,578		1,510
5100	0,260453	49,12	156,1	2,871		1,196	1,675	0,657		1,853
5500	0,248646	52,13	168,4	2,741		1,392	1,349	0,716		2,108
6000	0,231	55,44	183,7	2,547		1,656	0,891	0,796		2,452

 

Пример расчета для  первой передачи при 800 об/мин

Графы 1-3. таблицы заполняются  в соответствии с внешней скоростной характеристикой. Определить скорость движения автомобиля на разных передачах (графа 4) при соответствующих частотах вращения коленчатого вала двигателя  можно по формуле:

V= = = 14,81 км/ч

Окружающая сила тяги на ведущих колёсах Р_т (графа 5) определяется по формуле:

P_T = = =5,341 кН

Сила сопротивления воздуха  определяется:

P_в = *10^-3 = *10^-3 = 0,011 кН

Свободная окружная сила представляет собой разность между окружной силой  тяги и силой сопротивления воздуха:

Р_с = Р_т – Р_в = 5,341-0,011=5,33 кН

Сила сопротивления дороги определяется (при условии, что автомобиль движется на горизонтальном участке дороги):

 

P_д = fG*10^-3  = 0,0202*1510*9,81*10^-3 = 0,3 кН,

где f – коэффициент сопротивления качению при данной скорости движения автомобиля.

Суммарная сила сопротивления: Р_соп= P_д+ P_в=0,3+0,011=0,311 кН

По данным таблицы построим среднюю часть графика силового баланса. Крайне левый и правый квадраты графика строим на основании известных зависимостей.

Пример расчета:

P_g = = = 3,5 кН,

где - собственная масса автомобиля, кг;

- загрузка автомобиля, кг;

загрузка, %	Загрузка, кг	Pg, кН
0	0	3,5
25	100	3,81
50	200	4,125
75	300	4,44
100	400	4,755

 

 

 

 

 

 

 

P_сц = =j = = 5,1 кН

   m_0x – масса автомобиля, приходящаяся на ведущие колеса.

   - коэффициент сцепления φ=0,8;

   d_загр – коэффициент загрузки ведущих колес;

m_сц==650+0*130=650

загрузка, %	сцепная масса, кг	Pсц, кН
0	650	5,1
25	683	5,356
50	715	5,61
75	748	5,866
100	6967	6,121

 

 

 

 

 

 

 

2.1.2 Метод динамической  характеристики

Динамическая характеристика строится на основе тяговой характеристики автомобиля и представляет собой  график зависимости динамического  фактора  от скорости движения V на всех передачах.

Для построения динамической характеристики составляем таблицу 3.

 

Таблица 3. Динамическая характеристика автомобиля

1 передача			2 передача
V, км/ч	Pс, кН	Д	V, км/ч	Pс, кН	Д
14,81	5,330	0,36	18,25	4,320	0,292
24,69	5,595	0,378	30,41	4,522	0,305
34,56	5,756	0,389	42,57	4,632	0,313
44,44	5,812	0,392	54,74	4,650	0,314
54,31	5,764	0,389	66,90	4,577	0,309
64,19	5,613	0,379	79,06	4,414	0,298
74,06	5,356	0,362	91,23	4,159	0,281
83,94	4,995	0,337	103,39	3,811	0,257
90,52	4,697	0,317	111,50	3,529	0,238
98,75	4,259	0,288	121,64	3,120	0,211

Таблица 3. Динамическая характеристика автомобиля (продолжение)

3 передача			4 передача
V, км/ч	Pс, кН	Д	V, км/ч	Pс, кН	Д
22,4	3,507	0,237	27,6	2,834	0,191
37,3	3,652	0,247	45,9	2,921	0,197
52,3	3,711	0,251	64,3	2,923	0,197
67,2	3,686	0,249	82,7	2,841	0,192
82,1	3,577	0,241	101,0	2,676	0,181
97,1	3,382	0,228	119,4	2,426	0,164
112,0	3,104	0,210	137,8	2,092	0,141
126,9	2,742	0,185	156,1	1,675	0,113
136,9	2,452	0,166	168,4	1,349	0,091
149,3	2,039	0,138	183,7	0,891	0,060

 

Величину динамического  фактора определяют по формуле:

;

Чтобы не пересчитывать при  каждом изменении нагрузки величину динамического фактора, динамическую характеристику дополняют номограммой  нагрузок. Ось абсцисс динамической характеристики продолжают влево и  наносят на ней шкалу нагрузок Н, %. Из нулевой точки шкалы нагрузок строят ось ординат и наносят на ней шкалу динамического фактора для не груженого автомобиля. Величину масштаба « » в мм для шкалы « » находят из соотношения:

где - масштаб шкалы динамического фактора .

Равнозначные деления  шкал Д₀ и Д_а соединяют между собой прямыми линиями и получают, таким образом, номограмму нагрузок. Чтобы оценить возможность работы автомобиля баз буксования ведущих колес при различных загрузках автомобиля необходимо сопоставить величины динамических факторов по условиям тяги и по условиям сцепления. Такое сопоставление удобно выполнять при помощи графика контроля буксования,  характеризующего величины динамического фактора по сцеплению при различных значениях нагрузки и коэффициента сцепления.

Значения динамических факторов по сцеплению груженого Д_асц, и не груженого Д_0сц автомобиля при различных значениях коэффициента сцепления определяются по формулам:

Д_асц=*j = *0,8 = 0,399

Д_0сц=*j = *0,8 =0,453

 

Таблица 4. Значения динамических факторов по сцеплению

φ	Дасц	Д0сц
0,8	0,399	0,453
0,6	0,299	0,339
0,4	0,199	0,226
0,2	0,1	0,113

 

Они откладываются, соответственно, на шкалах графика Д_а и Д₀ в том же масштабе. Значения Д_асц и Д_0сц, вычисленные для одинаковых коэффициентов сцепления, соединяют между собой прямыми пунктирными линиями. Над каждой пунктирной линией делается надпись, обозначающая, что для каждого значения коэффициента сцепления построена. Динамическая характеристика дополненная номограммой нагрузок и графиком контроля буксования, называется динамическим паспортом автомобиля.

 

2.2 Показатели динамичности  при неравномерном движении.

Показателями динамических свойств автомобиля при неравномерном  движении служат величины ускорений, а  также путь и время, необходимые  для движения автомобиля в определенном интервале изменения скорости. Неравномерное  движение автомобиля может быть ускоренным или замедленным.

Величины ускорений, развиваемых автомобилем на различных передачах определяются по формуле:   

, где

_вр – коэффициент учёта вращающихся масс, величину которого можно определить из эмпирического выражения : .

Пример расчета:

Таблица 5. Коэффициент учёта вращающихся масс

№	uкi	вр
uк1	1,86	1,168
uк2	1,51	1,121
uк3	1,23	1,091
uк4	1	1,07

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Таблица 6. Параметры движения автомобиля при разгоне

 

1 передача
v	д	v2	f	д-f	j, м/с2
14,81	0,36	219,34	0,0202	0,3398	2,854
24,69	0,378	609,6	0,0206	0,3574	3,002
34,56	0,389	1194,4	0,0212	0,3678	3,089
44,44	0,392	1974,9	0,022	0,37	3,108
54,31	0,389	2949,6	0,0229	0,3661	3,075
64,19	0,379	4120,4	0,0241	0,3549	2,981
74,06	0,362	5484,9	0,0255	0,3365	2,826
83,94	0,337	7045,9	0,027	0,31	2,604
90,52	0,317	8193,9	0,0282	0,2888	2,426
98,75	0,288	9751,6	0,0298	0,2582	2,169
2 передача
v	д	v2	f	д-f	j, м/с2
18,25	0,292	333,06	0,0203	0,2717	2,378
30,41	0,305	924,77	0,0209	0,2841	2,486
42,57	0,313	1812,2	0,0218	0,2912	2,548
54,74	0,314	2996,5	0,023	0,291	2,547
66,90	0,309	4475,6	0,0245	0,2845	2,490
79,06	0,298	6250,5	0,0263	0,2717	2,378
91,23	0,281	8322,9	0,0283	0,2527	2,211
103,39	0,257	10689	0,0307	0,2263	1,980
111,50	0,238	12432	0,0324	0,2056	1,799
121,64	0,211	14796	0,0348	0,1762	1,542
3 передача
v	д	v2	f	д-f	j, м/с2
22,4	0,237	501,76	0,0205	0,2165	1,947
37,3	0,247	1391,3	0,0214	0,2256	2,029
52,3	0,251	2735,3	0,0227	0,2283	2,053
67,2	0,249	4515,8	0,0245	0,2245	2,019
82,1	0,241	6740,4	0,0267	0,2143	1,927
97,1	0,228	9428,4	0,0294	0,1986	1,786
112,0	0,210	12544	0,0325	0,1775	1,596
126,9	0,185	16104	0,0361	0,1489	1,339
136,9	0,166	18742	0,0387	0,1273	1,145
149,3	0,138	22290	0,0423	0,0957	0,861