Оценка тягово-скоростных свойств транспортной машины

Оценка тягово-скоростных свойств транспортной машины

Уравнение движения ТМ

    Оценку тягово-скоростных свойств ТМ производят, решая уравнение её движения. Уравнение движения ТМ связывает движущую её силу, с силами сопротивления и позволяет определить характер прямолинейного движения ТМ, т. е. в каждый момент времени найти ускорение, скорость, время движения и пройденный транспортной машиной путь.

       Окружная сила на ведущих колесах F_к при движении ТМ затрачивается                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                              на преодоление сил сопротивления воздуха F _в, качению F_f, подъему F _h и разгону F_а, т. е.

                               F _к – F _в – F_f ± F_h ± F _а = 0.                  

     Здесь знак “–” при силе F_h соответствует движению ТМ на подъеме, а знак “+” – движению на спуске; знак “–” при силе F _а соответствует разгону автомобиля, а знак “+” – торможению.

       Записав в этом уравнении вместо сил выражения, их определяющие, полу- чим:

 

Разрешив последнее выражение относительно ускорения ТМ, для случая её разгона будем иметь:         

Данное уравнение называется уравнением движения транспортной машины.

Здесь:	mтм	– полная масса ТМ, кг;
	Gтм	– сила тяжести ТМ, Н;
	ro	– расчетный радиус качения ведущих колес, м;
	u тр	– передаточное число трансмиссии ТМ;
	h тр	– коэффициент полезного действия трансмиссии;
	kв	– коэффициент сопротивления воздуха, Н с2/м4;
	Vтм	– скорость движения ТМ, м/с;
	Aв	– площадь лобового сопротивления ТМ, м2;
	f	– коэффициент сопротивления качению;
	i	– коэффициент сопротивления подъему (тангенс угла наклона дороги по отношению к горизонту);
	a	– угол наклона продольного профиля дороги, град(рад);
	δ	– коэффициент учета вращающихся масс ТМ.

Это уравнение справедливо для неустановившегося движения ТМ.

                    δ = 1+                  

Решение уравнения движения ТМ в общем виде аналитическими методами практически невозможно, так как неизвестны точные функциональные зависимости, связывающие силы, действующие на ТМ, с её скоростью. Поэтому уравнение движения ТМ решают численными методами на ЭВМ или приближенно, используя графо-аналитические методы. Наибольшее распро-странение получили метод силового (тягового) баланса, метод мощностного баланса и метод динамической характеристики.

Уравнение силового (тягового) баланса транспортной машины

    С целью решения уравнения движения ТМ методом силового баланса, представим его в виде:

                              F _к = F _в + F_f ± F_h ± F _а .

     Учитывая, что F_f + F _h = F _y, для случая разгона ТМ, перепишем это уравнение следующим образом:

                              F _к = F _в + F _y   + F _а  .                                                  

     Полученное  уравнение  называют   уравнением  силового  баланса.

     Уравнение силового баланса показывает, что сумма всех сил сопротивле-ния движению в любой момент времени равна окружной силе на ведущих колесах ТМ.

Заменим обозначения сил их развернутыми выражениями:

    Это уравнение позволяет определить величину окружной силы, развива-емой на ведущих колесах ТМ, и установить, как она распределяется по различным видам сопротивлений.

 

 

Разгон транспортной машины

 

    Показателями динамических свойств ТМ при разгоне служат величина ускорения, а также время и путь разгона ТМ.

4.6.1 Ускорение транспортной машины при разгоне

 Ускорение ТМ при разгоне (приемистость) характеризует её способность быстро трогаться с места и увеличивать скорость движения.

   Ускорение ТМ определяют экспериментально или рассчитывают применительно к горизонтальной дороге с твердым покрытием хорошего качества при условии максимального использования мощности двигателя и отсутствии буксования колес.

    Минимальное значение скорости при разгоне V_{тм min} соответствует мини-мальным устойчивым оборотам коленчатого вала двигателя n _{e min}. В интервале скоростей   0 – V_{тм min} машина трогается с места при пробуксовке сцепления и постепенном увеличении подачи топлива.

 

    Величину ускорения ТМ в м/с ² находят из уравнения, связывающего зна-чение динамического фактора с условиями её движения. Учитывая, что для горизонтальной дороги y = f _v, запишем:

               D – f_v= или = ,     

где g – ускорение свободного падения (g = 9,81 м/c ²).

        Определив на каждой передаче коэффициент учета вращающихся масс d, рассчитывают ускорения а_х на каждой из передач.

 

 

Vтм min

Vтм max

Vтм

Vax max

a х max,5

160

Vaх max,5

км/ч

Vmin

Vmin

Рисунок 4.4 – Ускорения транспортной машины на передачах

 

    У грузовых автомобилей и автобусов максимальное ускорение а_{х max,1} на 1-ой передаче может быть ниже, чем на 2-ой или примерно одинаковым. Это объясняется большой величиной передаточного числа трансмиссии на этих передачах, вследствие чего резко увеличивается коэффициент учета вращающихся масс автомобиля d.

 

Рисунок 4.6 – Разгон машины на 1-ой и 2-ой передачах

 

     В процессе переключения передач скорость ТМ уменьшается.

     Величину уменьшения скорости V _{П, j} за время движения ТМ накатом в процессе переключения передач, можно найти, решая уравнение силового баланса:

                           F _к = F_f ± F _а ± F_h + F _в .

        

     При движении накатом окружная сила на ведущих колесах F_к = 0; так как ТМ движется по горизонтальной дороге, то сила сопротивления подъему F _h = 0. Пренебрегая сопротивлением воздуха за время переключения передач, т. е. принимая F_в = 0, окончательно получим:   F_f ± F _а = 0.

   Так как ТМ движется накатом, т. е. с замедлением, то сила сопротивления разгону F_а принимает отрицательное значение.

    Следовательно, можно записать, что F_f = F _а или в развернутом виде:

где d _н - коэффициент учета вращающихся масс ТМ при её движении накатом, которыйв этом случае может быть принят равным 1,03... 1,05.

    Тогда

    Считаем, что за время переключения передач сила сопротивления качению ТМ не изменяется, т. е. коэффициент сопротивления качению f_v остается постоянным и равным коэффициенту сопротивления качению f_v,полученному при скорости, соответствующей моменту переключения передач.

Отсюда V _П = 9,3 ∙ f_v ∙ t _П  [ м/с ] или V _П = 33,5 ∙ f_v ∙ t _П  [ км/ч ].              

                  

Оценка тягово-скоростных свойств транспортной машины

Уравнение движения ТМ

    Оценку тягово-скоростных свойств ТМ производят, решая уравнение её движения. Уравнение движения ТМ связывает движущую её силу, с силами сопротивления и позволяет определить характер прямолинейного движения ТМ, т. е. в каждый момент времени найти ускорение, скорость, время движения и пройденный транспортной машиной путь.

       Окружная сила на ведущих колесах F_к при движении ТМ затрачивается                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                              на преодоление сил сопротивления воздуха F _в, качению F_f, подъему F _h и разгону F_а, т. е.

                               F _к – F _в – F_f ± F_h ± F _а = 0.                  

     Здесь знак “–” при силе F_h соответствует движению ТМ на подъеме, а знак “+” – движению на спуске; знак “–” при силе F _а соответствует разгону автомобиля, а знак “+” – торможению.

       Записав в этом уравнении вместо сил выражения, их определяющие, полу- чим:

 

Разрешив последнее выражение относительно ускорения ТМ, для случая её разгона будем иметь:         

Данное уравнение называется уравнением движения транспортной машины.

Здесь:	mтм	– полная масса ТМ, кг;
	Gтм	– сила тяжести ТМ, Н;
	ro	– расчетный радиус качения ведущих колес, м;
	u тр	– передаточное число трансмиссии ТМ;
	h тр	– коэффициент полезного действия трансмиссии;
	kв	– коэффициент сопротивления воздуха, Н с2/м4;
	Vтм	– скорость движения ТМ, м/с;
	Aв	– площадь лобового сопротивления ТМ, м2;
	f	– коэффициент сопротивления качению;
	i	– коэффициент сопротивления подъему (тангенс угла наклона дороги по отношению к горизонту);
	a	– угол наклона продольного профиля дороги, град(рад);
	δ	– коэффициент учета вращающихся масс ТМ.

Это уравнение справедливо для неустановившегося движения ТМ.

                    δ = 1+                  

Решение уравнения движения ТМ в общем виде аналитическими методами практически невозможно, так как неизвестны точные функциональные зависимости, связывающие силы, действующие на ТМ, с её скоростью. Поэтому уравнение движения ТМ решают численными методами на ЭВМ или приближенно, используя графо-аналитические методы. Наибольшее распро-странение получили метод силового (тягового) баланса, метод мощностного баланса и метод динамической характеристики.