Характеристика мощностного баланса автомобиля

Вопрос 20. Мощностной баланс автомобиля

При движении автомобиля тяговая мощность, подводимая к ведущим колесам, затрачивается на преодоление сопротивления движению. По аналогии с уравнением силового баланса можно записать уравнение мощностного баланса автомобиля:

которое выражает соотношение между тяговой мощностью на ве­дущих колесах и мощностями, теряемыми на преодоление сопро­тивления движению. Уравнение позволяет определить режим дви­жения автомобиля в любой момент.

С помощью уравнения (3.24) строят график мощностного ба­ланса автомобиля, включающий в себя зависимости от скорости движения эффективной и тяговой мощностей, а также мощнос­тей, затрачиваемых на преодоление сопротивления движению.

Рис. 3.28. График мощностного баланса автомобиля: Nт′— тяговая мощность на III передаче при уменьшенной подаче топлива; v1— значение скорости автомобиля; 1 — III — передачи

При построении графика мощностного баланса (рис. 3.28) сна­чала наносят кривые эффективной Ne и тяговой Nт мощностей в зависимости от скорости движения автомобиля на различных пе­редачах. Далее строят кривую мощности, теряемой на преодоле­ние сопротивления дороги Nд. Потом от кривой мощности Nд от­кладывают вверх значения мощности Nв,затрачиваемой на пре­одоление сопротивления воздуха при разных значениях скорости движения.

Кривая суммарной мощности Nд+ Nв определяет тяговую мощ­ность, необходимую для равномерного движения автомобиля. При любой скорости движения вертикальный отрезок N3, заключен­ный между кривыми Nт и Nд+ Nв,характеризует запас мощнос­ти. При данной скорости запас мощности может быть израсходо­ван на разгон автомобиля, преодоление дополнительного дорож­ного сопротивления (например, подъема) или увеличение гру­зоподъемности путем буксировки прицепа. При одной и той же скорости движения запас мощности на низших передачах боль­ше, чем на высших. Следовательно, при увеличении передаточ­ного числа трансмиссии запас мощности возрастает. Поэтому повышенные дорожные сопротивления преодолевают на низших передачах.

Отрезок, заключенный между кривыми Neи Nт,характеризует механические и гидравлические потери мощности в трансмиссии на трение, которые учитываются коэффициентом полезного дей­ствия трансмиссии.

С помощью графика мощностного баланса можно оценить тя-гово-скоростные свойства автомобиля, решая различные задачи. Рассмотрим некоторые из этих задач.

Определение максимальной скорости движения автомобиля. Мак­симальная скорость движения vmax определяется точкой пересече­ния кривой тяговой мощности Nти суммарной кривой мощнос­тей Nд + Nв. В этой точке запас мощности равен нулю и, следова­тельно, ускорение также равно нулю. Скорость максимальна, так как ее дальнейшее увеличение невозможно.

Определение максимальной мощности, необходимой для преодо­ления сопротивления дороги. Максимальная мощность, которую расходует автомобиль на преодоление сопротивления дороги, дви­гаясь равномерно, при любой скорости представляет собой раз­ность ординат тяговой мощности и мощности сопротивления воз­духа:

Определение максимального подъема, преодолеваемого автомо­билем. Для нахождения максимального подъема, который может преодолеть автомобиль при заданной постоянной скорости дви­жения на любой передаче, строят суммарную кривую мощнос­тей, затрачиваемых на преодоление сопротивлений качению и воз-духа (Nк+ Nв),и определяют мощность, расходуемую на преодо­ление сопротивления подъему:

Зная мощность, необходимую для преодоления сопротивления Подъему, можно найти максимальный угол αmах этого подъема.

Определение ускорения автомобиля. Для оценки ускорения, ко­торое может развить автомобиль при выбранной скорости на дороге с заданным сопротивлени­ем, необходимо найти мощ­ность, расходуемую на разгон автомобиля:

Рис. 3.29. График мощностного баланса автомобиля на высшей передаче

Приведенный на рис. 3.28 гра­фик мощностного баланса явля­ется типичным для легковых ав­томобилей и автобусов, выпол­ненных на шасси легковых ав­томобилей, на которых установ­лены бензиновые двигатели без ограничителей угловой скорос­ти (частоты вращения) колен­чатого вала.

На рис. 3.29 представлен гра­фик мощностного баланса (на высшей передаче), характерный для грузовых автомобилей и ав­тобусов, на которых применяются бензиновые двигатели с огра­ничителем угловой скорости коленчатого вала или дизели. Этот график соответствует случаю движения автомобиля по ровной го­ризонтальной дороге с асфальтобетонным покрытием и постоян­ным значением коэффициента сопротивления.

Из рис. 3.29 видно, что по достижении максимальной скоро­сти движения vmax грузовой автомобиль имеет некоторый запас мощности, равный N3,благодаря которому он способен преодо­левать дополнительное сопротивление дороги (подъем), а также буксировать прицеп. Тем не менее развивать ускорение и увели­чивать скорость движения автомобиль не может, так как этому препятствует ограничитель угловой скорости коленчатого вала двигателя.

Читайте также:  Толщина шумоизоляции для дверей автомобиля

Степень использования мощности двигателя

График мощностного баланса автомобиля строится при работе двигателя на внешней скоростной характеристике, т.е. при пол­ной подаче топлива (при полной нагрузке двигателя). В этом слу­чае скорость движения автомобиля будет возрастать до некоторо­го максимального значения.

Для равномерного движения автомобиля с меньшей скорос­тью на той же передаче необходимо уменьшить подачу топлива, чтобы тяговая мощность Nтизменялась по кривой N’т,показанной на рис. 3.28, т.е. нужно изменить степень использования мощнос­ти двигателя.

Степенью использования мощности двигателя называется от­ношение мощности, необходимой для равномерного движения автомобиля, к мощности, развиваемой двигателем при той же скорости и полной подаче топлива.

Степень использования мощности двигателя определяется по формуле

Данная величина зависит от дорожных условий, скорости дви­жения и передаточного числа трансмиссии. Так, чем лучше доро­га, меньше скорость движения и больше передаточное число транс­миссии, тем меньше степень использования мощности двигателя. Это приводит к увеличению расхода топлива и снижению топ­ливной экономичности автомобиля.

Источник

Мощностной баланс автомобиля

6. Мощностной баланс автомобиля

Баланс мощности автомобиля рассчитывается по формуле

где NT – мощность, приведенная к ведущим колесам автомобиля, кВт;

Nj— мощность, затрачиваемая на разгон автомобиля, кВт.

Составляющие мощностного баланса определяются:

Результаты расчётов сводятся в таблицу и строится график мощностного баланса рис.3.

1904,4 3387,0 5946,2 10703,5 15291,6 3808,9 6774,1 11892,9 21410,5 30593,5 5713,4 10161,5 17840,9 32124,7 45916,2 7617,9 13549,2 23790,7 42849,5 61269,9 9522,6 16937,3 29743,0 53588,5 76665,1

0,7 3,9 21,1 123,1 359,0 5,5 31,2 168,9 985,0 2871,7 18,7 105,4 570,0 3324,3 9691,9 44,4 249,7 1351,1 7879,9 22973,4 86,7 487,7 2639,0 15390,4 44870,0

;

Динамическую характеристику строят для автомобиля с полной нагрузкой. С изменение веса от Ga до G (порожнего) D изменяется и его можно определить по формуле

;

D 0,269 0,151 0,086 0,047 0,026
0,329 0,185 0,105 0,057 0,030
0,360 0,202 0,115 0,062 0,031
0,363 0,203 0,115 0,060 0,027
0,335 0,188 0,105 0,053 0,019
4,607 2,590 1,474 0,815 0,449
5,643 3,171 1,802 0,985 0,522
6,180 3,471 1,966 1,055 0,525
6,220 3,491 1,969 1,028 0,459
5,755 3,226 1,806 0,901 0,322

По результатам вычислений строят динамическую характеристику с номограммой нагрузок рис.4.

Масштаб шкалы D определяют по формуле

;

где а – масштаб шкалы D для автомобиля с полной нагрузкой

Источник

Мощностной баланс

Развиваемая двигателем мощность расходуется на преодоление внутренних и внешних сопротивлений движению. Запас мощности рассчитывается графоаналитическим методом. Для его определения необходимо вычислить следующие составляющие мощностного баланса: потери мощности в трансмиссии и на привод вспомогательных агрегатов двигателя, на сопротивление качению колес автомобиля, на подъем дороги, на сопротивление воздуха.

Мощностной баланс необходимо рассчитать для прямой или ускоряющей передачи n и для передачи на одну ступень с большим передаточным числом в коробке (n-1).

В общем виде мощностной баланс автомобиля можно представить в следующем виде:

(2.5)

где Nf – мощность, затрачиваемая на преодоление сопротивления качению колес, Вт

(2.6)

где α – угол продольного уклона дороги, град;

f – коэффициент сопротивления качению,принимается из таблицы 2.6;

Ga – полная масса автомобиля, кг;

Ua – скорость движения автомобиля, км/ч.

При скорости больше 50 км/ч коэффициент f определяется по формуле

(2.7)

Для автомобилей с прицепом принимается поправочный коэффициент – 1,08.

Nω – мощность, затрачиваемая на преодоление сопротивления воздуха, Вт.

Таблица 2.6 – Коэффициент сопротивления качению [5]

(2.8)

F – лобовая площадь автомобиля, м 2 ; определяется по формуле [5]

где В, Н – ширина и высота автомобиля, м;

Na – мощность, затрачиваемая на преодоление сопротивления подъему, Вт.

(2.10)

Nj – мощность, затрачиваемая на преодоление инерции, Вт.

(2.11)

δ – коэффициент инерции, приблизительно может быть определен по эмпирической формуле [1]

(2.12)

а – условный коэффициент, для легковых автомобилей а=0,03-0,05; для грузовых и автобусов а=0,05-0,07;

ik – передаточное число коробки передач;

gускр – ускорение свободного падения, gускр=9,81 м/с 2 ;

ηm– коэффициент полезного действия трансмиссии: с одинарной главной передачей ηm=0,85-0,9; с двойной или червячной ηm=0,8-0,85.

Принимаем, что движение происходит равномерно, без изменения скорости, поэтому Nj = 0.

Мощностной баланс и его составляющие рассчитываются для значений скорости автомобиля Ua, соответствующих частотам вращения коленчатого вала при определении скоростной характеристики двигателя.

(2.13)

где rk – радиус качения колеса, м;

io – передаточное число главной передачи;

iкп – передаточное число колесной передачи, при отсутствии колесной передачи iкп =1;

ip – передаточное число раздаточной коробки, при отсутствии раздаточной коробки ip =2,15.

Так как радиус качения в процессе движения автомобиля не является величиной постоянной, то при расчетах для определения rk пользуются приближенной формулой

(2.14)

где d – посадочный диаметр обода колеса, дюймы;

B’ – ширина профиля шины, мм.

Результаты расчетов мощностного баланса необходимо занести в таблицу 2.7 и построить зависимость мощностного баланса в функции скорости движения расчетного транспортного средства, пример представлен на рисунке 2.2.

Источник

Мощностные составляющие и мощностной баланс

Начальные условия на расчет мощностных составляющих те же, что и в пункте 1.1.3.1.

Мощность двигателя во всех конкретных расчетных точках всех пере-

Уравнение мощностного баланса имеет вид:

Уравнение (20) структурно соответствует уравнению (1), а по индексам «n» и «i«– величинам N ( п.1.3.1.), т.е. (3) может быть преобразовано к виду:

NSv = , кВт (22)

В точке Nкni=NSni будет выполняться баланс по мощности.

Динамические показатели автомобиля

Под динамическими показателями автомобиля обычно понимают составляющие динамического фактора и ускорения, которые они имеют в заданном силовом и скоростном диапазонах.

Динамический фактор, это безразмерная характеристика автомобиля, показывающая свободную силу тяги автомобиля, которая может расходоваться на преодоление возросшего дорожного сопротивления и ускорение. Он позволяет:

— производить сравнение тяговых возможностей автомобилей разного назначения и разных классов, независимо от их полной массы, конструкции трансмиссии и ходовой части, типа двигателя и т.д.,

— определять преодолеваемый дорожный подъем на каждой из передач,

— оценить возможности по буксировке различных транспортных средств.

Ускорения, развиваемые автомобилем, позволяют определить:

— безопасный диапазон их значений (не наносящий ущерба здоровью пассажиров и обеспечивающий сохранность грузов) при трогании с места и активном разгоне,

— оптимальные значения ускорений, обеспечивающие заданный темп разгона и сохраняющие установленный срок службы синхронизаторов коробки пере дач,

— оптимальные значения скоростей, при которых следует переключаться с передачи на передачу (в коробке передач) при разгоне автомобиля,

— рассчитать время и путь разгона на любой передаче и в любом диапазоне скоростей.

Расчет динамического фактора автомобиля

Вычитая из силы тяги силу аэродинамического сопротивления и поделив (23) на силу веса автомобиля, с учетом уравнения (13), получим:

= ; (24)

Из сравнения уравнений (24), (25) видно, что динамический фактор

Dni = ; (26)

Текущее значение коэффициента сопротивления качению ( в зависимости от скорости, т.е. от передаточного отношения в коробке передач на каждой передаче) расчитывается по выражению:

fi = fo (27)

Ускорения автомобиля

Из практики эксплуатации [6] известно, что при движении автомобилей в городских условиях, их время движения с постоянной скоростью (равномерное движение), невелико и не превышает 20% от общего времени движения.

Исследования Московских учёных [7] показывают, что движение с ускорением (разгон и замедление) составляют:

Из приведённых данных видно, что большую часть времени пассажиры и грузы испытывают на себе воздействие знакопеременных ускорений. Поэтому медицинскими исследованиями людей и прочностными испытаниями грузов были установлены границы допустимых ускорений (замедлений) при движении автомобилей на дорогах:

Следовательно, при расчёте ускорений следует оценивать их значения для проектируемого автомобиля, чтобы в дальнейшем предусмотреть все меры безопасности при перевозках.

Расчёт ускорений автомобиля ведётся по уравнению (результат

преобразования уравнеия (12) с учётом (26) и Va = var):

jni = , м/с 2 (28)

рассчитан по уравнению (общий случай):

dврn = 1 + [Je*hтр* +Jk]* (29)

Je и Jk либо задаются руководителем, либо подбираются по техническим характеристикам заданного двигателя и выбранных (для

проектируемого автомобиля) шин.

Если нет возможности определить значения Je и Jk, то dврn (на каждой из n-передач) можно расчитать по уравнению:

— динамические характеристики (динамический баланс), т.е. Dni, fni = f(Vni),

— баланс по ускорениям, т.е. jni = f(Vni).

Особенностью баланса по ускорению является то, что в точках пересечения предыдущей и последующей кривых ускорений (по передачам), ускорения и скорости – одинаковы. Таким образом, эти точки являются оптимальными для перехода с одной передачи на другую, т. к. угловые скорости вращения шестерён предыдущей и последующей ступеней здесь одинаковы, что даёт возможность безударного переключения передачи.

Дата добавления: 2019-01-14 ; просмотров: 187 ; Мы поможем в написании вашей работы!

Источник

МОЩНОСТНОЙ БАЛАНС АВТОМОБИЛЯ

Уравнение мощностного баланса движения автомобиля:

где NT – полная тяговая мощность, кВт.

Мощность, затрачиваемая на преодоление сопротивления воздуха

Мощность, затрачиваемая на преодоление сопротивления воздуха, кВт:

где V – скорость движения автомобиля, м/с:

где UK – передаточное число КП; п – частота вращения к/в двигателя, об/мин.

Мощность, затрачиваемая на преодоление сопротивления дороги

Мощность, затрачиваемая на преодоление сопротивления дороги, кВт:

где – коэффициент суммарного дорожного сопротивления:

(в расчетах принять = 0).

Полная тяговая мощность

Полная тяговая мощность, кВт:

По данным, составленным в виде таблицы 4.1, строятся графики зависимостей:

Мощностной баланс автомобиля

Параметры Обороты к / в n, об/мин
…….

Пример построения графика мощностного баланса

Автомобиля

Для построения графика мощностного баланса производим расчет Ne, Nт, Nв, Nk = f(V) на каждой передаче согласно приведенным выше зависимостям.

Результаты расчетов представлены в таблице 4.2.

Мощностной баланс автомобиля

Параметры Обороты коленчатого вала n, об/мин
800,0 1170,0 1540,0 1910,0 2411,7 3020,0 3390,0 3760, 4100,0
13,47 20,85 28,57 36,34 43,88 46,45 57,13 62,27 66,05 68,08
12,16 18,82 25,78 32,79 39,60 41,92 51,55 56,20 59,61 61,44
Передача 1 Uk1 = 3,5486
2,50 3,66 4,82 5,98 7,14 7,55 9,46 10,61 11,77 12,84
0,0110 0,0111 0,0112 0,0114 0,0115 0,0117 0,0118 0,0121 0,0122 0,0125
0,01 0,03 0,06 0,11 0,19 0,22 0,43 0,61 0,83 1,08
0,30 0,44 0,58 0,72 0,87 0,92 1,18 1,35 1,52 1,69
0,30 0,46 0,63 0,83 1,06 1,14 1,61 1,96 2,35 2,77
Передача 2 Uk2 = 2,3265
3,82 5,59 7,35 9,12 10,89 11,52 14,42 16,19 17,96 19,58
0,0111 0,0112 0,0114 0,0118 0,0120 0,0123 0,0126 0,0130 0,0133 0,0139
0,03 0,09 0,20 0,39 0,66 0,78 1,53 2,17 2,96 3,83
0,45 0,67 0,90 1,14 1,39 1,48 1,95 2,26 2,59 2,92
0,48 0,76 1,10 1,52 2,05 2,26 3,48 4,42 5,55 6,76
Передача 3 Uk3 = 1,5253
5,83 8,52 11,22 13,91 16,61 17,57 22,00 24,69 27,39 29,87
0,0112 0,0114 0,0117 0,0125 0,0128 0,0134 0,0139 0,0147 0,0153 0,0163
0,10 0,32 0,72 1,38 2,34 2,77 5,44 7,69 10,49 13,61
0,70 1,05 1,44 1,86 2,33 2,52 3,47 4,15 4,92 5,71
0,80 1,37 2,16 3,24 4,67 5,28 8,90 11,84 15,41 19,32
Передача 4 Uk4 = 1,0
8,89 13,00 17,11 21,22 25,33 26,80 33,56 37,67 41,78 45,56
0,0116 0,0125 0,0135 0,0160 0,0173 0,0194 0,0212 0,0238 0,0257 0,0292
0,36 1,12 2,56 4,88 8,30 9,83 19,30 27,29 37,24 48,28
1,10 1,71 2,43 3,29 4,32 4,74 7,06 8,84 10,93 13,15
1,46 2,83 4,99 8,17 12,63 14,57 26,36 36,13 48,17 61,44
Передача 5 Uk5 = 0,7210
12,33 18,03 23,73 29,43 35,14 37,17 46,54 52,24 57,94 63,18
0,0119 0,0133 0,0149 0,0187 0,0207 0,0238 0,0267 0,0307 0,0336 0,0389
0,96 2,99 6,83 13,02 22,15 26,22 51,48 72,82 99,35 128,82
1,61 2,61 3,90 5,57 7,71 8,61 13,79 17,90 22,85 28,22
2,56 5,60 10,72 18,59 29,86 34,83 65,27 90,72 122,21 157,04

Рис. 4.1. График мощностного баланса автомобиля

Источник

Поделиться с друзьями
admin
Расскажем обо всем понемногу
Adblock
detector