Тягово-скоростные свойства автомобиля. Оценочные показатели тягово-скоростных свойств. Тяговый баланс и уравнение движения автомобиля

4. Тягово-скоростные свойства автомобиля

4.1. Оценочные показатели тягово-скоростных свойств

Тягово-скоростные свойства (динамичность) автомобиля характеризуют его способность перевозить грузы или пассажиров  с высокой средней скоростью и производительностью в заданных дорожных условиях.

Для оценки тягово-скоростных свойств проектируемого автомобиля используют показатели:

1) максимальная скорость автомобиля V_max;

2) динамический фактор при максимальной скорости D_v;

3) максимальный динамический фактор на высшей передаче D_в.max, соответствующие ему критическая скорость V_кр.в и величина подъема дороги i_в.max, который может преодолеть автомобиль без перехода на пониженную передачу;

4) максимальный динамический фактор на низшей передаче D_н.max и соответствующая ему критическая скорость V_кр.н;

5) максимальный продольный уклон дороги i_max, при равномерном движении автомобиля на подъеме;

6) предельный уклон дороги i_пр, который может преодолеть автомобиль с разгона;

7) динамический фактор по сцеплению D_φ;

8) составляющие энергетического баланса автомобиля и коэффициент использования мощности двигателя при движении на высшей передаче (ступени);

9) характеристики разгона до заданной V_з или максимальной V_max скорости движения автомобиля.

Показатели определяют в процессе дорожных и стендовых испытаний автомобиля или моделированием его движения на ЭВМ с использованием динамической характеристики. Дорожные испытания проводят на горизонтальном участке дороги с твердым и ровным (асфальто-бетонным) покрытием в сухую погоду. Продольный уклон дороги не более 0,5 % на участке длиной 50 м, поперечный уклон – не более 3 %. Температура воздуха 5-30 ^оС, скорость ветра не более 3 м/с, атмосферное давление не ниже 91 кПа, относительная влажность воздуха не выше 95 %. Автомобили полной массой свыше 3,5 т должны иметь полную нагрузку, а до 3,5 т – 50 % от полной, но не менее 180 кг.

Стендовые испытания проводят на специальных стендах, позволяющих имитировать «бегущую дорогу». Автомобиль при этом не подвижен, а его ведущие колеса взаимодействуют с вращающимися беговыми барабанами. Стенды позволяют упростить процесс испытаний и уменьшить затраты на их проведение.

Максимальная скорость V_max– это наибольшая средняя скорость установившегося движения автомобиля на прямолинейном участке протяженностью 1 км. Ее значение определяют при полной подаче топлива на высшей (или предшествующей) передаче, обеспечивающей достижение наибольшей устойчивой скорости движения. Для грузовых автомобилей значение V_max установлено Правилами ЕЭК ООН № 68 и ГОСТ 22576-90 и зависит от типа и назначения автомобиля: для одиночных автомобилей полной массой m_a<3,5 т V_max должно быть не менее 110 км/ч; полной массой m_a≥3,5 т – не менее 95 км/ч; автопоездов не менее 100 км/ч. Для легковых автомобилей V_max зависит от класса и составляет: для особо малого класса – до 140 км/ч; малого класса – до 170 км/ч; среднего и большого – до 220 км/ч.

Условная максимальная скорость V_уmax– это средняя скорость на последних 400 м участка дороги в 2000 м при разгоне автомобиля с места. Переключение передач должно производиться при номинальной частоте вращения коленчатого вала двигателя.

Время разгона на участках пути 400 и 1000 м фиксируют при разгоне в тех же условиях, в которых определяется V_max.

Время разгона до заданной скорости t_v определяется при тех же условиях. Заданная скорость разгона составляет [1]: для автомобилей всех типов полной массой до 3,5 т V_з=100 км/ч; для грузовых автомобилей, автобусов (кроме городских) полной массой свыше 3,5 т и автопоездов V_з=80 км/ч; для городских автобусов V_з=60 км/ч.

Показатели (2-7) определяют по динамической характеристике автомобиля. Значения i_max нормированы: для грузовых автомобилей с полной нагрузкой i_max≥0,25; для автопоездов i_max≥0,18.

4.2. Тяговый баланс и уравнение движения автомобиля

Оценка тягово-скоростных свойств осуществляется в процессе моделирования прямолинейного движения автомобиля на основе уравнения тягового баланса, отражающего соотношение движущей силы на ведущих колесах Р_к и внешних сил сопротивления

Р_к=Р_f+Р_i+Р_w+Р_j+Р_пр.                          (4.1)

Тяговое усилие Р_к (Н) на ведущих колесах образуется при передаче крутящего момента двигателя через трансмиссию и определяется по формуле

                             (4.2)

Сила сопротивления качению Р_f зависит от массы автомобиля m_a=m_o+m_r и коэффициента  сопротивления качению f_v

                                 (4.3)

Сила сопротивления движению на подъем (спуск) Р_i зависит от угла продольного уклона дороги, который обычно не превышает 5-8 град. Модуль этой силы вычисляют по формуле

                               (4.4)

Сила сопротивления воздуха P_w зависит от лобовой площади автомобиля F=B_гН_г, коэффициентов сопротивления воздуха К_w и заполнения площади а_л (3.21), а также скорости движения V

                            (4.5)

Скорость движения (м/с) определяется по формуле

.                                           (4.6)