Прямолинейное движение автомобиля. Силы и моменты, действующие на автомобиль при прямолинейном движении, страница 9

                             (2.25)

где N_тр - потери мощности в трансмиссии: N_тр=N_м+N_xx.

Мощность механических потерь равна

где η_м - КПД, учитывающий механические потери;  - момент двигателя, передаваемый в трансмиссию.

Потери холостого хода определяют экспериментально. Для этого вывешивают ведущие колеса автомобиля и, вращая их с постоянной скоростью, измеряют момент М_хх, необходимый для прокрутки валов трансмиссии вхолостую на i-той передаче. Мощность холостых потерь при передаточном числе трансмиссии i_тр равна

В зависимости от дорожных условий и режима движения автомобиля значение η_тр изменяется в очень широких пределах. Чем больше М_к, тем выше η_м, поскольку возрастание механических потерь происходит медленнее, чем увеличение нагрузки. При движении автомобиля по хорошей дороге с небольшой загрузкой двигателя η_м уменьшается, а N_хх увеличивается, особенно при высокой скорости движения и низкой температуре масла, когда М_хх существенно возрастает, а i_тр с увеличением номера передачи уменьшается. КПД трансмиссии при этом может снизиться до 0,4-0,5 (рис. 2.9).

При работе двигателя с полной нагрузкой момент М_хх=(0,03-0,05)М_н. В этом случае КПД механической трансмиссии можно считать постоянным и вычислять по формуле

                 (2.26)

где η_ц.н, η_ц.в, η_к - КПД зубчатых передач соответственно цилиндрических с внешним и внутренним зацеплением и конических; z_ц.н, z_ц.в, z_к — число пар соответствующих зубчатых зацеплений; η_к.ш - КПД карданного шарнира; z_к.ш – число карданных шарниров; η_хх=(1-М_хх/М_н) – КПД, учитывающий потери холостого хода.

Рисунок 2.9 - Зависимость КПД трансмиссии от нагрузки двигателя (а), от температуры масла и скорости автомобиля (б): I, II, III, IV - номера передач

На практике обычно принимают следующие значения КПД: η_ц.н=0,985; η_ц.в=0,990; η_к=0,975; η_к.ш=0,995; η_хх=0,96-0,98. При определении η_тр рассматривают одну цепь кинематической схемы трансмиссии от двигателя до ведущего колеса, так как каждому из них передается только часть мощности двигателя N_кi=N_eη_тр/n_к.

2.5. Тяговый момент ведущих колес

Крутящий момент двигателя, передаваемый в трансмиссию на неустановившемся режиме, определяется по формуле (2.24). В трансмиссии осуществляется преобразование этого момента трансформаторными элементами (в механической трансмиссии — зубчатыми передачами). Преобразование момента сопровождается потерями, которые учитывают посредством КПД. Одновременно часть передаваемой энергии двигателя затрачивается на разгон вращающихся масс трансмиссии, которые также связаны с ведущим колесом соответствующими трансформаторными элементами. Следовательно, при преодолении сопротивления разгону масс также необходимо учитывать КПД этих элементов. В результате выражение для определения момента на ведущем колесе можно представить в следующем виде:

                                                                                 (2.27)

где M_jтpk - инерционный момент k-й массы трансмиссии; i_тpk, η_тpk - передаточное число и КПД участка трансмиссии от k-й массы до ведущего колеса.

Значение ΔМ_к существенно меньше , поэтому в моделях, используемых для анализа показателей тягово-скоростных свойств автомобиля, обычно этой величиной пренебрегают. Тогда:

           (2.28)

где J_тр - суммарный приведенный к ведущему колесу момент инерции вращающихся масс трансмиссии:

                              (2.29)

При установившемся движении

М_в=(М_к-М_в.о)i_трη_тр.                            (2.30)

Учитывая, что М_в.о=М_к(1-К_в.о), получим

                      (2.31)

                    (2.32)

где  — тяговый момент ведущего колеса соответственно на установившемся и неустановившемся режимах движения.

2.6. Дифференциальное уравнение прямолинейного движения автомобиля

2.6.1. Движение без буксования ведущих колес