Согласно теории автомобиля для оценки его тягово-скоростных свойств проводятся тяговые расчеты.

Тяговые расчёты устанавливают зависимость между параметрами автомобиля и его агрегатов с одной стороны (масса автомобиля – G , передаточные числа трансмиссии – i , радиус качения колеса – r к и т.д.) и скоростными и тяговыми свойствами машины: скорости движения – V i , силы тяги - Р и т.д. с другой.

В зависимости от того, что задаётся в тяговом расчете и что определяется, могут быть два вида тяговых расчетов :

1. Если задаются параметры машины и определяются её скоростные и тяговые свойства, то расчет будет поверочным.

2. Если задаются скоростные и тяговые свойства машины, а определяют её параметры, то расчёт будет проектировочным.

Поверочный тяговый расчет

Любая задача, связанная с определением тяговых и скоростных свойств серийной машины, является задачей поверочного тягового расчёта, даже если эта задача касается определения каких-либо частных свойств автомобиля, например, максимальной скорости движения на данной дороге, силы тяги на крюке и т.д.

В результате поверочного тягового расчёта можно получить и общие тягово-скоростные свойства (характеристики) автомобиля. В этом случае производится полный поверочный тяговый расчёт.

Исходные данные поверочного тягового расчета. В качестве исходных данных поверочного расчёта должны быть заданы следующие основные величины:

l. Вес (масса) автомобиля: вес в снаряжённом состоянии или полный вес (G).

2. Полный вес (масса) прицепа (прицепов) - G" .

3. Колёсная формула, радиусы колес (r o – свободный радиус, r к - радиус качения).

4. Характеристика двигателя с учетом потерь в моторной установке.

Для автомобиля с гидромеханической трансмиссией - рабочая характеристика агрегатов двигатель - гидродинамический трансформатор.

5. Передаточные числа на всех ступенях коробки передач и общие передаточные числа (i ki , i o).

6. Коэффициенты вращающихся масс (δ).

7. Параметры аэродинамической характеристики.

8. Дорожные условия, для которых производится тяговый расчет.

Задачи поверочного расчёта . В результате поверочного тягового расчёта должны быть найдены следующие величины (параметры):

1. Скорости движения в заданных дорожных условиях.

2. Максимальные сопротивления, которые сможет преодолевать машина.

3. Свободные сипы тяги.

4. Параметры приёмистости.

5. Параметры торможения.

Графики поверочного расчёта . Результаты поверочного расчёта можно выразить следующими графическими характеристиками:

1. Тяговая характеристика (для автомобилей с гидромеханичес­кой передачей - тягово-экономическая характеристика).

2. Динамическая характеристика.

3. График использования мощности двигателя.

4. График разгона.

Эти характеристики можно получить также и опытным путём.

Таким образом, под тягово-скоростными свойствами автомобиля следует понимать совокупность свойств, определяющих возможные по характеристикам двигателя или сцепления ведущих колёс с дорогой диапазоны изменения скоростей движения и предельные интенсивности разгона автомобиля при его работе на тяговом режиме в различных дорожных условиях.

Тягово-скоростные свойства военной автомобильной техники (ВАТ) зависят от её конструктивных и эксплуатационных параметров, а также отдорожных условий и среды. Таким образом, при строгом научном подходе к оценке тягово-скоростных свойств ВАТ требуется системный метод исследования с определением, анализом и оценкой тягово-скоростных свойств в системе водитель - автомобиль-дорога-среда. Системный анализ - это самый современный метод исследования, прогнозирования и обоснования, применяемый в настоящее время для совершенствования существующей и создания новой военной автомобильной техники (составные части - поверочный и проектировочный тяговый расчёт). Появление системного анализа объясняется дальнейшим усложнением задач совершенствования существующей и создания новой техники, при решении которых появилась объективная необходимость установления, изучения, объяснения, управления и решения сложных задач взаимодействия между человеком, техникой, дорогой и средой.

Однако системный подход при решении сложных задач науки и техники нельзя считать абсолютно новым, так как этим методом пользовался еще Галлилей для объяснения построения Вселенной; именно системный подход позволил Ньютону открыть его знаменитые законы; Дарвину разработать систему природы; Менделееву создать знаменитую периодическую систему элементов, а Эйнштейну - теорию относительности.

Примером современного системного подхода при решении сложных задач науки и техники является разработка и создание пилотируемых космических кораблей, конструкция которых учитывает сложные связи между человеком, кораблём и космосом.

Таким образом, в настоящее время речь идёт не о создании этого метода, а о его дальнейшем развитии и применении для решения фундаментальных и прикладных задач.

Примером системного подхода в решении задач теории и практики военной автомобильной техники является разработка профессором Антоновым А.С. теории силового потока, позволяющей на единой методологической основе анализировать и синтезировать сложные механические, гидромеханические и электромеханические системы.

Однако отдельные элементы этой сложной системы имеют вероятностный характер и с большим трудом могут быть описаны математически. Так, например, несмотря на применение современных методов формализации систем, использование современной вычислительной техники и наличие достаточного экспериментального материала, пока не удалось создать модель водителя автомобиля. В связи с этим из общей системы выделяют трёхэлементные (автомобиль - дорога - среда) или двухэлементные (автомобиль - дорога) подсистемы и решают задачи в их рамках. Такой подход к решению научных и прикладных задач является вполне правомерным.

При выполнения дипломных, курсовых работ, а также на практических занятиях обучаемые будут решать прикладные задачи в двухэлементной системе - автомобиль - дорога, каждый элемент которой имеет свою характеристику и свои факторы, которые оказывают существенное влияние на тягово-скоростные свойства ВАТ и которые, безусловно, необходимо учитывать.

Так, к таким основным конструктивным факторам можно отнести:

Массу автомобиля;

Количество ведущих осей;

Расстановку осей по базе автомобиля;

Схему управления;

Тип привода колесного движителя (дифференциальный, блоки­рованный, смешанный) или тип трансмиссии;

Тип и мощность двигателя;

Площадь лобового сопротивления;

Передаточные числа коробки передач, раздаточной коробки и главной передачи.

Основными эксплуатационными факторами , влияющими на тягово-скоростные свойства ВАТ, являются;

Тип дороги и её характеристика;

Состояние дорожного покрытия;

Техническое состояние автомобиля;

Квалификация водителя.

Для оценки тягово-скоростных свойств военной автомобильной техники применяются обобщенные и единичные показатели .

В качестве обобщенных показателей оценки тягово-скоростных свойств ВАТ обычно применяют среднюю скорость движения и динамический фактор . Оба эти показателя учитывают как конструктивные, так и эксплуатационные факторы.

Наиболее употребительными и достаточными для сравнительной оценки являются также следующие единичные показатели тягово-скоростных свойств:

1. Максимальная скорость.

2. Условная максимальная скорость.

3. Время разгона на пути 400 и 1000 м.

4. Время разгона до заданной скорости.

5. Скоростная характеристика разгон-выбег.

6. Скоростная характеристика разгона на высшей передаче.

7. Скоростная характеристика на дороге с переменным продоль­ным профилем.

8. Минимальная устойчивая скорость.

9. Максимально преодолеваемый подъём.

10. Установившаяся скорость на затяжных подъёмах.

11. Ускорение при разгоне.

12. Сила тяги на крюке. .

13. Длина динамически преодолеваемого подъёма. Обобщённые показатели определяются как расчётным, так и опытным путём.

Единичные показатели, как правило, определяются опытным путём. Однако некоторые из единичных показателей могут быть определены и расчётным путём, в частности, при применении для этого динамической характеристики.

Так, например, среднюю скорость движения (обобщённый параметр) можно определить по следующей формуле

где S д - путь, пройденный автомобилем при безостановочном движении, км;

t д - время движения, ч.

При решении тактико-технических задач на учениях расчёт средней скорости движения может производиться по формуле

, (62)

где K v 1 и K v 2 - коэффициенты, полученные опытным путём. Они характеризуют условия движения машины

Для полноприводных колёсных машин, движущихся по грунтовым дорогам, K v 1 = 1,8-2 и K v 2 = 0,4-0,45 , при движении по шоссе K v 2 =0,58.

Из приведенной формулы (62) следует, что чем выше удельная мощность (отношение максимальной мощности двигателя к полной массе машины или поезда), тем лучше тягово-скоростные свойства автомобиля, тем выше средняя скорость движения.

В настоящее время удельная мощность полноприводных автомобилей лежит в пределах: 10-13 л.с./т для автомобилей большой грузоподъемности и 45-50 л.с./т – для автомобилей командирских и малой грузоподъёмности. Предусматривается увеличить удельную мощность полноприводных автомобилей, поступающих в ВС РФ, до 11- 18л.с./т. Удельная мощность военных гусеничных машин в настоящее время составляет 12-24 л.с/т, предусмотрено ее увеличение до 25 л.с./т.

Следует иметь ввиду, что тягово-скоростные свойства машины могут быть улучшены не только за счёт увеличения мощности двигателя, но и за счёт совершенствования коробки передач, раздаточной коробки, трансмиссии в целом, а также системы подрессоривания. Это необходимо учитывать при разработке предложений по улучшению конструкции автомобилей.

Так, например, существенное увеличение средней скорости движения машины можно получить за счёт применения непрерывно-ступенчатых трансмиссий, в том числе и с автоматическим переключением передач в дополнительной коробке передач; за счёт применения систем управления с несколькими передними, с несколькими передними и задними управляемыми осями для многоосных автомобилей; регуляторов тормозных сип и антиблокировочных систем; за счёт кинематического (бесступенчатого) регулирования радиуса поворота военных гусеничных машин и т.п. Наиболее существенное увеличение средних скоростей движения, проходимости, управляемости, устойчивости, манёвренности, топливной экономичности с учётом экологических требований можно получить за счёт применения бесступенчатых трансмиссий.

Вместе с тем практика эксплуатации военной автомобильной техники показывает, что в большинстве случаев скорости движения военных колёсных и гусеничных машин, работающих в сложных условиях, ограничиваются не только тягово-скоростными возможностями, но и предельно допустимыми перегрузками по плавности хода. Колебания корпуса и колёс оказывают существенное влияние на основные тактико-технические характеристики и эксплуатационные свойства машины: сохранность, исправность и работоспособность установленного на машине вооружения и военной техники, на надёжность, условия работы личного состава, на экономичность, скорость движения и т.д.

При эксплуатации автомобиля на дорогах с большими неровностями и, особенно, по бездорожью, средняя скорость движения снижается на 50-60% по сравнению с соответствующими показателями при работе на хороших дорогах. Кроме того, следует также учитывать, что значительные колебания машины затрудняют работу экипажа, вызывают утомление перевозимого личного состава и в конечном итоге приводят к снижению их работоспособности.

МИНИСТЕРСТВО СЕЛЬСКОГО ХОЗЯЙСТВА И

ПРОДОВОЛЬСТВИЯ РЕСПУБЛИКИ БЕЛАРУСЬ

УЧРЕЖДЕНИЕ ОБРАЗОВАНИЯ

«БЕЛОРУССКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ

АГРАРНО ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ

ФАКУЛЬТЕТ МЕХАНИЗАЦИИ СЕЛЬСКОГО

ХОЗЯЙСТВА

Кафедра « Трактора и автомобили»

КУРСОВОЙ ПРОЕКТ

По дисциплине: Основы теории и расчета трактора и автомобиля.

На тему: Тягово-скоростные свойства и топливная экономичность

автомобиля.

Студента 5 курса 45 группы

Снопкова А.А.

Руководитель КП

Минск 2002.
Введение.

1.Тягово-скоростные свойства автомобиля.

Тягово-скоростными свойствами автомобиля называют совокупность свойств определяющих возможные по характеристикам двигателя или сцепления ведущих колес с дорогой диапазоны изменения скоростей движения и предельные интенсивности разгона и торможения автомобиля при его работе на тяговом режиме работы в различных дорожных условиях.

Показатели тагово-скоростных свойств автомобиля (максимальная скорость, ускорение при разгоне или замедлении при торможении, сила тяги на крюке, эффективная мощность двигателя, подъем, преодолеваемый в различных дорожных условиях, динамический фактор, скоростная характеристика) определяются проектировочным тяговым расчетом. Он предполагает определение конструктивных параметров, которые могут обеспечить оптимальные условия движения, а также установление предельных дорожных условий движения для каждого типа автомобиля.

Тягово-скоростные свойства и показатели определяются при тяговом расчете автомобиля. В качестве объекта расчета выступает грузовой автомобиль малой грузоподъемности.

1.1. Определение мощности двигателя автомобиля.

В основу расчета кладется номинальная грузоподъемность автомобиля

Мощность двигателя

Собственная масса автомобиля связана в его номинальной грузоподъемностью зависимостью:

У автомобиля особо малой грузоподъемности =0,7…0,75.

Коэффициент грузоподъемности автомобиля существенно влияет на динамические и экономические показатели автомобиля: чем он больше, тем лучше эти показатели.

Сопротивление воздуха зависит от плотности воздуха, коэффициент

Коэффициент обтекаемости у автомобиля

Площадь лобовой поверхности может быть подсчитана по формуле:

Где: В – колея задних колес, принимаю её = 1,6м, величина Н = 2м. Величины В и Н уточняют при последующих расчетах при определении размеров платформы.

КПД главной передачи.

1.2. Выбор колесной формулы автомобиля и геометрических параметров колес.

Количество и размеры колес (диаметр колеса

При полностью груженом автомобиле 65…75% от общей массы машины приходиться на заднюю ось и 25…35% -- на переднюю. Следовательно, коэффициент нагрузки передних и задних ведущих колес составляют соответственно 0.25…0.35 и –0.65…0.75.

на переднюю:

Принимаю следующие значения: на задней оси –1528,7 кг, на одно колесо задней оси – 764,2 кг; на передней оси – 823,0 кг, на колесо передней оси – 411,5кг.

Исходя из нагрузки

Расчетные данные: наименование шины -- ; её размеры –215-380 (8,40-15) ; расчетный радиус.

Тягово-скоростные свойства имеют важное значение при экс­плуатации автомобиля, так как от них во многом зависят его средняя скорость движения и производительность. При благоприятных тягово-скоростных свойствах возрастает средняя скорость, уменьшаются затраты времени на перевозку грузов и пассажиров, а также повышается производительность автомобиля.

3.1. Показатели тягово-скоростных свойств

Основными показателями, позволяющими оценить тягово-скоростные свойства автомобиля, являются:

Максимальная скорость , км/ч;

Минимальная устойчивая скорость (на высшей передаче)
, км/ч;

Время разгона (с места) до максимальной скорости t р, с;

Путь разгона (с места) до максимальной скорости S р, м;

Максимальные и средние ускорения при разгоне (на каждой передаче) j max и j ср, м/с 2 ;

Максимальный преодолеваемый подъем на низшей передаче и при постоянной скорости i m ах, %;

Длина динамически преодолеваемого подъема (с разгона) S j ,м;

Максимальная сила тяги на крюке (на низшей передаче) Р с , Н.

В
качестве обобщенного оценочного показателя тягово-скорост­ных свойств автомобиля можно использовать среднюю скорость непрерывного движенияср , км/ч. Она зависит от условий движе­ния и определяется с учетом всех его режимов, каждый из кото­рых характеризуется соответ-ствующими показателями тягово-ско­ростных свойств автомобиля.

3.2. Силы, действующие на автомобиль при движении

При движении на автомобиль действует целый ряд сил, кото­рые называются внешними. К ним относятся (рис. 3.1) сила тяже­сти G , силы взаимодействия между колесами автомобиля и доро­гой (реакции дороги) R Х1 , R х2 , R z 1 , R z 2 и сила взаимодействия ав­томобиля с воздухом (реакция воздушной среды) Р в.

Рис. 3.1. Силы, действующие на автомобиль с прицепом при движении: а - на горизонтальной дороге; б - на подъеме; в - на спуске

Одни из указанных сил действуют в направлении движения и являются движущими, другие - против движения и относятся к силам сопротивления движению. Так, сила R Х2 на тяговом режи­ме, когда к ведущим колесам подводятся мощность и крутящий момент, направлена в сторону движения, а силы R Х1 и Р в - про­тив движения. Сила Р п - составляющая силы тяжести - может быть направлена как в сторону движения, так и против в зависи­мости от условий движения автомобиля - на подъеме или на спуске (под уклон).

Основной движущей силой автомобиля является касательная реакция дороги R Х2 на ведущих колесах. Она возникает в результа­те подвода мощности и крутящего момента от двигателя через трансмиссию к ведущим колесам.

3.3. Мощность и момент, подводимые к ведущим колесам автомобиля

В условиях эксплуатации автомобиль может двигаться на раз­личных режимах. К этим режимам относятся установившееся движение (равномерное), разгон (ускоренное), торможение(замедленное)

и
накат (по инерции). При этом в условиях города про­должительность движения составляет приблизительно 20 % для ус­тановившегося режима, 40 % - для разгона и 40 % - для тормо­жения и наката.

При всех режимах движения, кроме наката и торможения с отсоединенным двигателем, к ведущим колесам подводятся мощ­ность и крутящий момент. Для определения этих величин рассмот­рим схему,

Рис. 3.2. Схема для определения мощ­ ности и крутящего момента, подво­ димых от двигателя к ведущим ко­ лесам автомобиля:

Д - двигатель; М - маховик; Т - транс­ миссия; К - ведущие колеса

представленную на рис. 3.2. Здесь N e - эффективная мощность двигателя; N тр - мощность, подводимая к трансмис­сии;N кол - мощность, подводимая к ведущим колесам; J м - мо­мент инерции маховика (под этой величиной условно понимают момент инерции всех вращающихся частей двигателя и трансмис­сии: маховика, деталей сцепления, коробки передач, карданной передачи, главной передачи и др.).

При разгоне автомобиля определенная доля мощности, пере­даваемой от двигателя к трансмиссии, затрачивается на раскру­чивание вращающихся частей двигателя и трансмиссии. Эти зат­раты мощности

(3.1)

где А - кинетическая энергия вращающихся частей.

Учтем, что выражение для кинетической энергии имеет вид

Тогда затраты мощности

(3.2)

Исходя из уравнений (3.1) и (3.2) мощность, подводимую к трансмиссии, можно представить в виде

Часть этой мощности теряется на преодоление различных со­противлений (трения) в трансмиссии. Указанные потери мощности оцениваются коэффициентом полезного действия трансмис­сии тр.

С учетом потерь мощности в трансмиссии подводимая к веду­щим колесам мощность

(3.4)

Угловая скорость коленчатого вала двигателя

(3.5)

где ω к -угловая скорость ведущих колес; u т -передаточное число трансмиссии

Передаточное число трансмиссии

Где u k - передаточное число коробки передач; u д - передаточное число дополнительной коробки передач (раздаточная коробка, делитель, демультипликатор); и Г - передаточное число главной передачи.

В результате подстановки e из соотношения (3.5) в формулу (3.4) мощность, подводимая к ведущим колесам:

(3.6)

При постоянной угловой скорости коленчатого вала второй член в правой части выражения (3.6) равен нулю. В этом случае мощ­ность, подводимая к ведущим колесам, называется тяговой. Ее величина

(3.7)

С учетом соотношения (3.7) формула (3.6) преобразуется к виду

(3.8)

Для определения крутящего момента М к , подводимого от двигателя к ведущим колесам, представим мощности N кол и N T , в выражении (3.8) в виде произведений соответствующих моментов на угловые скорости. В результате такого преобразования получим

(3.9)

Подставим в формулу (3.9) выражение (3.5) для угловой скорости коленчатого вала и, разделив обе части равенства на к получим

(3.10)

При установившемся движении автомобиля второй член в пра­вой части формулы (3.10) равен нулю. Момент, подводимый к ведущим колесам, в этом случае называется тяговым. Его величина

(3.11)

С учетом соотношения (3.11) момент, подводимый к ведущим колесам:

(3.12)

ВВЕДЕНИЕ

В методических указаниях приводится методика расчета и анализа тягово-скоростных свойств и топливной экономичности карбюраторных автомобилей с ступенчатой механической трансмиссией. В работе содержатся параметры и технические характеристики отечественных автомобилей, которые необходимы для выполнения расчетов динамичности и топливной экономичности, указывается порядок расчета, построения и анализа основных характеристик указанных эксплуатационных свойств, даются рекомендации по выбору ряда технических параметров, отражающих особенности конструкции различных автомобилей, режима и условий их движения.

Использование данных методических указаний дает возможность определить значения основных показателей динамичности и топливной экономичности и выявить их зависимость от основных факторов конструкции автомобиля, его загрузки, дорожных условий и режима работы двигателя, т.е. решить те задачи, которые ставятся перед студентом в курсовой работе.

ОСНОВНЫЕ ЗАДАЧИ РАСЧЕТА

При анализе тягово-скоростных свойств автомобиля производится расчет и построение следующих характеристик автомобиля:

1) тяговой;

2) динамической;

3) ускорений;

4) разгона с переключением передач;

5) наката.

На их основе производится определение и оценка основных показателей тягово-скоростных свойств автомобиля.

При анализе топливной экономичности автомобиля производится расчет и построение ряда показателей и характеристик, в том числе:

1) характеристики расхода топлива в процессе разгона;

2) топливно-скоростной характеристики разгона;

3) топливной характеристики установившегося движения;

4) показателей топливного баланса автомобиля;

5) показателей эксплуатационного расхода топлива.

ГЛАВА 1. ТЯГОВО-СКОРОСТНЫЕ СВОЙСТВА АВТОМОБИЛЯ

1.1. Расчет сил тяги и сопротивления движению

Движение автотранспортного средства определяется действием сил тяги и сопротивления движению. Совокупность всех сил, дейс­твующих на автомобиль, выражает уравнения силового баланса:

Р i = Р д + Р о + P тр + Р + P w + P j , (1.1)

где P i - индикаторная сила тяги, H;

Р д, Р о, P тр, P , P w , P j - соответственно силы сопротивления двигателя, вспомогательного оборудования, трансмиссии, дороги, воздуха и инерции, H.

Значение индикаторной силы тяги можно представить в виде суммы двух сил:

Р i = Р д + Р е, (1.2)

где P е - эффективная сила тяги, H.

Значение P е рассчитывается по формуле:

где M е - эффективный крутящий момент двигателя, Нм;

r - радиус колес, м

i - передаточное число трансмиссии.

Для определения значений эффективного крутящего момента карбюраторного двигателя при той или иной подаче топлива используется его скоростные характеристики, т.е. зависимости эффективного момента от частоты вращения коленчатого вала при различных положениях дроссельной заслонки. При ее отсутствии может быть использована так называемая единая относительная скоростная характеристика карбюраторных двигателей (рис.1.1).

Рис.1.1. Единая относительная частичная скоростная характеристика карбюраторных автодвигателей

Указанная характеристика дает возможность определить приб­лиженное значения эффективного крутящего момента двигателя при различных значениях частоты вращения коленчатого вала и положе­ниях дроссельной заслонки. Для этого достаточно знать значения эффективного крутящего момента двигателя (M N) и частоты враще­ния его вала при максимальной эффективной мощности (n N).

Значение крутящего момента, соответствующее максимальной мощности (M N), можно рассчитать по формуле:

, (1.4)

где N е мах - максимальная эффективная мощность двигателя, кВт.

Принимая ряд значений частоты вращения коленчатого вала (табл.1.1), рассчитывают соответствующий ряд относительных частот (n е /n N). Используя последний, по рис. 1.1 определяют соответствующий ряд значений относительных величин крутящего момен­та (θ = M е /M N), после чего вычисляют искомые значения по формуле: M е = M N θ. Значения M е сводятся в табл. 1.1.

Введение

Функциональные свойства определяют способность автомобиля эффективно выполнять свою основную функцию -- перевозку людей, грузов, оборудования, т. е. характеризуют автомобиль как транспортное средство. К этой группе свойств, в частности, относятся: тягово-скоростные свойства -- способность двигаться с высокой средней скоростью, интенсивно разгоняться, преодолевать подъемы; управляемость и устойчивость -- способность автомобиля изменять (управляемость) или поддерживать постоянными (устойчивость) параметры движения (скорость, ускорение, замедление, направление движения) в соответствии с действиями водителя; топливная экономичность -- путевой расход топлива в заданных условиях эксплуатации; маневренность -- способность движения на ограниченных площадях (например, на узких улицах, во дворах, паркингах);проходимость -- возможность движения в тяжелых дорожных условиях (снег, распутица, преодоление водных преград и т. п.) и по бездорожью; плавность хода -- способность движения по неровным дорогам при допустимом уровне вибровоздействия на водителя, пассажиров и на сам автомобиль; надежность -- безотказная эксплуатация, длительный срок службы, приспособленность к проведению технического обслуживания и ремонта автомобиля. Тягово-скоростные свойства автомобиля определяют динамичность движения, т. е. возможность перевозить грузы (пассажиров) с наибольшей средней скоростью. Они зависят от тяговых, тормозных свойств автомобиля и его проходимости -- способности автомобиля преодолевать бездорожье и сложные участки дорог.

Скоростные свойства автомобиля

Возможности автомобиля в достижении высокой скорости сообщения характеризуются скоростными свойствами. Показателем скоростных свойств является максимальная скорость. В соответствии с уравнением максимальной скорости на горизонтальном участке дороги соответствует равенство тяговой силы Р т сумме сил сопротивления качению Р к и сопротивления воздуха Р в. Для определения максимальной скорости автомобиля необходимо решить уравнение силового баланса. Графический способ его решения показан на рис. 1. На графике в координатах скорость V a -- тяговая сила Р т нанесены четыре кривые Р т для разных передач четырехступенчатой трансмиссии и кривая суммы сил сопротивления качению Р к и воздуха Р в.

Точка пересечения кривой изменения тяговой силы Р т на 4-й передаче с суммарной кривой сил сопротивления Р к + Р в определяет максимальную скорость автомобиля V max на горизонтальном участке.

При движении на подъем добавляется сила сопротивления подъему Р п, поэтому кривая Р к + Р в смещается вверх на величину силы сопротивления подъему Р пг. Максимальная скорость на подъеме V Пmах в нашем случае определяется точкой пересечения кривой изменения тяговой силы Р т на 3-й передаче с суммарной кривой сил сопротивления Р к + Р в + Р п.

Резерв тяговой силы res P T может быть использован на преодоление силы инерции Р и при разгоне: rеsР т = Р и = Р т - Р к - Р в.

Рис. 1.

Величина ускорения j x , м/с 2 , пропорциональна resP T и обратно пропорциональна массе автомобиля М а, умноженной на коэффициент k j учета вращающихся масс:

j x = res Р т /М а,k j

Изменение скорости автомобиля при разгоне показано на рис. 2. Продолжительность разгона характеризует инерционность автомобиля, которая пропорциональна постоянной времени разгона Т р. Величина Т р связана с максимальной скоростью V max . За время t = Т р автомобиль разгоняется до скорости V T , равной 0,63 V max .

Оказалось, что средняя скорость движения автомобилей в свободных условиях совпадает или близка к V T . Это можно объяснить следующим. Разница между максимальной скоростью V mах и текущей скоростью V a является резервом скорости, который водитель может использовать при выполнении обгонов. Когда скорость автомобиля превышает 0,63 V max , водитель начинает ощущать, что в случае необходимости он не может увеличить скорость с нужной интенсивностью. Поэтому резерв скорости res V без = V max -- V T является наименьшим безопасным резервом, a V T -- наибольшей безопасной скоростью в свободных условиях.

Рис. 2.

Максимальная скорость V mах, безопасная скорость V T и постоянная времени разгона Т р являются показателями скоростных свойств автомобиля. Безопасная скорость V T может служить ориентиром при выборе скорости автомобиля в условиях свободного движения. Значения V max , V T и Т р для разных моделей автомобилей приведены в табл. 1. Постоянная времени разгона Т р изменяется пропорционально изменению массы автомобиля. Поэтому интенсивность разгона грузового автомобиля и автобуса без нагрузки намного выше, чем с нагрузкой.

Таблица 1.

Показатели скоростных свойств транспортных средств (тс) различных категорий с полной массой

* Разрешенная максимальная масса 3,5...12 т.

* * Разрешенная максимальная масса более 12 т.

Выбег автомобиля происходит при переводе рычага переключения передач в нейтральное положение. Такое движение называют накатом. В этом случае сила инерции Р и является движущей силой уравнение принимает вид:

P и = M а j x = - Р К ± Р п - Р в

Разделив левую и правую части уравнения на М а, получим выражение для определения величины замедления при накате J н:

J н = (- Р К ± Р п - Р в) / M а

Из выражения видно, что чем больше масса автомобиля М а, тем меньше замедление и тем больше время движения накатом до остановки. Зависимость скорости V a от времени t при накате показана на рис. 3.

Рис.3.

Как можно видеть из графика, инерционность автомобиля при накате характеризуется постоянной времени наката Т н. Постоянные времени разгона Т р и наката Т н связаны между собой, так как зависят от массы автомобиля М а. Постоянная времени наката Т н примерно в 1,5 -- 2 раза превышает постоянную времени разгона Т р. Чем больше Т н, тем большую часть пути можно проезжать накатом, что имеет большое значение для снижения расхода топлива.