Расчет тягового баланса автомобиля

 

Движение автомобиля по дороге возможно только в том случае, если сила тяги, развиваемая на ведущих колесах автомобиля, больше или равна сумме сил дорожных сопротивлений. Если величина силы тяги PТ превышает сумму сил дорожных сопротивлений, то этот запас используется либо на ускорение автомобиля, либо на буксировку автомобилем дополнительного груза. Математически это положение описывается с помощью уравнения тягового баланса автомобиля. Уравнение тягового баланса автомобиля имеет следующий вид

 

РТ = РΨ + РW + Рj,

 

где РΨ - cила сопротивления дороги, Н;

РW - сила сопротивления воздуха, Н;

Рj - сила инерции автомобиля при его неравномерном движении (при ускорении или замедлении), Н.

Уравнение тягового баланса автомобиля проще и наглядней решать графическим способом, при котором строим графики зависимости каждого из слагаемых уравнения от скорости движения автомобиля, и производим сравнение положения точек кривой с положением точек суммарной кривой РΨ и РW.

Для построения графика зависимости силы тяги РТ на ведущих колесах автомобиля от скорости его движения используется выражение-13

 

, Н (13)

 

где Ме - вращающий момент на выходном конце коленвала двигателя при соответствующей его частоте вращения, Нм;

Скорость движения автомобиля при различных частотах вращения коленвала двигателя определяется по формуле-14

 

, км/ч (14)

 

Значения сил тяги РТ и скоростей автомобиля V следует определять для частот вращения коленвала двигателя nе, которые являются границами интервалов при разбиении всего диапазона частот вращения коленвала, проделанного в п.1.2.2 Результаты расчетов по формулам 13 и 14 представляем в виде таблицы-5.

 

Таблица 5 - Расчет сил тяги на ведущих колесах проектируемого автомобиля и его скоростей движения.

ne, об/мин	500	1000	1500	2000	2500	3000
Me	433,6	467	478	467	435	382,2
PTI	26879,2	28949,7	29631,6	28949,7	26966,0	23692,8
VI	2,6	5,2	7,8	10,3	13	15,5
PTII	14279,6	15379,5	15741	15379,5	14325,7	12586,8
VII	4,9	9,7	14,6	19,5	24,3	29,2
PTIII	7978,2	8592,8	8795,2	8592,8	8004	7032,5
VIII	8,7	17,4	26,1	34,8	43,5	52,2
PTIV	4162,6	4483,2	4588,8	4483,2	4176	3669,12
VIV	16,5	33	49,5	66	85	99

 

По рассчитанным значениям РТ и V строим график изменения силы тяги на ведущих колесах автомобиля в зависимости от его скорости движения. Пример графика приведен на рисунке-3.

Для построения графика зависимости силы сопротивления дороги РΨ от скорости движения автомобиля V используется формула

 

РΨ= mg [Н],

 

где Ψ - коэффициент сопротивления дороги (Ψ = i+ƒ);

i - уклон дороги; при движении автомобиля по горизонтальной дороге i =0;

ƒ - коэффициент сопротивления дороги; для дорог с асфальтобетонным покрытием значения коэффициента определяются по формуле

 

 

Таким образом, формула для определения силы сопротивления дороги РΨ приобретает вид формулы-15

 

, (15)

 

Сила сопротивления воздуха РW движению автомобиля определяется по формуле-16

, (16)

 

где k и F-коэффициент обтекаемости автомобиля и лобовая площадь автомобиля соответственно, значения которых принимались ранее в п.1.2.1

Так как и сила сопротивления дороги РΨ и сила сопротивления воздуха РW зависят от изменения скорости автомобиля, то задаваясь 5-ю 6-ю различными значениями скорости V (предпочтительны значения скоростей из таблицы 2, развиваемые на различных передачах) подсчитываем значения сил сопротивления движению для этих значений скорости. Результаты расчета представляем в виде таблицы-6.

 

Таблица 6 - Расчет сил сопротивления движению проектируемого автомобиля по горизонтальной дороге с асфальтобетонным покрытием.

V, км/ч	2,6	15,5	29,2	52,2	85	99
РΨ, Н	1051,1	1064	1096	1194,2	1431	1566
РW, Н	1,07	38,1	135,1	432	1145	1553,1

 

По рассчитанным значениям сил РΨ и РW строим кривую зависимости суммарной силы сопротивления движению автомобиля РΨ + РW от скорости движения автомобиля для чего:

строим кривую зависимости силы сопротивления дороги РΨ от скорости V;

от точек кривой РΨ =ƒ(V) откладываем ординаты кривой РW =ƒ(V) и после соединения точек плавной линией получаем кривую РΨ + РW =ƒ(V).

Нанесенные на одном графике кривые РТ =ƒ(V), РΨ =ƒ(V) и РΨ + РW =ƒ(V) представляют собой графическое решение уравнения тягового баланса проектируемого автомобиля.

На графике, в точке оси V, соответствующей максимальной скорости движения автомобиля Vmax, должно быть либо РТ = РΨ + РW (кривые пересекаются), либо РТ > РΨ + РW (кривая РТ проходит выше РΨ + РW). Пример графика тягового баланса автомобиля приведен на рисунке 3.

 

Рисунок 3 - График тягового баланса проектируемого автомобиля.