Построение тяговой характеристики автомобиля

Тяговой характеристикой автомобиля называется графическое изобра- жение уравнения тягового баланса в координатах тяговая сила F_т (F_к) – скорость автомобиля V_а . Левая часть уравнения тягового баланса включает в себя движущую автомобиль тяговую силу на колесах F_т , а правая часть- все силы сопротивления его движению(F_f , F_a, F_wx , F_jx , F_cx )

F_т = F_f + F_a + F_wx + F_jx + F_cx . (66)

В развернутом виде это уравнение, согласно выражению (65), может быть представлено как

Т_е u_тр h_тр /r_д = f G_a сosa + G_a sina +W_в V_wx² + d_j m_a a_x+F_cx.

Его левую часть можно представить еще более подробно, если выразить передаточное число трансмиссии через ее составляющие ( u_тр = u_кп u_дк u_o , где u_дк - передаточное число дополнительной коробки)

F_т = Т_е u_кп u_дк u_o h_тр / r_д . (67)

Из соотношения (67) видно, что для получения всего многообразия значений тяговой силы на колесах F_тпри построении тяговой характеристики автомобиля необходимо располагать предварительно полученной по замерам на испытательном стенде или построенной теоретическим путем (см. п. 1.4) внешней скоростной характеристикой его двигателя, знать коэффициент коррекции стендовых характеристик k_c и коэффициент учета подкапотных потерь k_п . Поскольку тяговая характеристика строится для всех ступеней коробки передач и на высшей передаче дополнительной коробки (если она имеется в трансмиссии), а также при наибольшем общем передаточном числе трансмиссии, необходимо знать передаточные числа коробки передач u_кп, дополнительной коробки u_дк и главной передачи u_о . Кроме того, необходимо иметь данные по КПД трансмиссии h_тр или уметь его определить расчетным путем, а также определить динамический радиус колес r_дведущей оси автомобиля.

Для привязки полученных при расчетах значений F_т к скорости движения автомобиля используется формула

V_a = w_e r_к / u_кп u_дк u_o . (68)

Обычно тяговую характеристику автомобиля строят для условий движения с постоянной скоростью по дорогам без подъемов и спусков. Условно также считается, что воздушная среда неподвижна, т.е. ветер отсутствует. Если использование автомобиля не предполагает его постоянную работу с прицепом, сила на крюке F_cx также приравнивается нулю.

Таким образом, в правой части уравнения тягового баланса (66) остаются только два члена, а именно:

F_f + F_wx = f G_a + W_в V_a² = f G_a + 0,5 с_х r_в А_х V_a² (69)

Следовательно, чтобы определить расчетным путем значения cилы сопротивления качению автомобиля F_f и силы сопротивления воздуха F_wx в зависимости от скорости его движения V_a , необходимо знать полную массу m_a или cилу тяжести G_a автомобиля, коэффициент сопротивления качению его шин f при движении по асфальтовому или бетонному шоссе, фактор обтекаемости W_в или коэффициент обтекаемости с_х и габаритные размеры для вычисления площади миделева сечения А_х .

Пример. Построить тяговую характеристику автомобиля КамАЗ-5510, оснащенного шинами 240/70R22,5.

Исходные данные.

1. Внешняя скоростная характеристика двигателя показана на рис. 21.

Коэффициенты k_с = 0,96 и k_п = 0,96.

2. Полная масса автомобиля 14470 кг.

3. Передаточные числа трансмиссии:

коробка передач u₁ = 7,82; u₂ = 4,03; u₃ = 2,50; u₄ = 1,53; u₅ = 1,00;

главная передача u_o = 5,40.

(Дополнительная коробка у данной модели автомобиля отсутствует).

4.Шины размерности 240/70R22,5. Коэффициент сопротивления качению

f_o = 0,015 (при скорости до 60 км/ч), f = f_o (1 + 0,0005V_a² ).

5.Коэффициент обтекаемости 0,95. Габариты поперечного сечения автомобиля

В_г = 2,01 м ; Н_г = 2,63 м .

1-й этап решения: определение постоянных величин

1. r_д= r_ст = 0,5 d + l_z D_ш В_ш = 0,43 м [cм. п. 1.1, формула (2)].

2. h_тр = 0,96 · ( 0,99)⁴ · 0,92 = 0,85 (см. п. 1.5 ).

3. А_х = 0,85 · 2,01 · 2,63 = 4,49 м² [см. п. 1.7, формула (51)].

2-й этап: построение внешней скоростной характеристики двигателя,

установленного на автомобиле

Для построения этой характеристики с внешней скоростной характеристики двигателя, полученной в стендовых условиях (рис. 21) берутся несколько значений стендовой мощности Р_е^ст и стендового крутящего момента Т_е^ст при пяти-шести значениях угловой скорости вращения коленчатого вала w_е , охва-тывающих равномерными интервалами весь рабочий диапазон двигателя (от w_min до w_max). По формулам (19) и (20) определяется мощность Р_е и крутящий момент Т_е двигателя при установке его на автомобиль. Выбранные значения w_е, соответствующие им значения Р_е^ст и Т_е^ст и вычисленные величины Р_е и Т_е сводят в таблицу (см. табл. 4), по ним строят искомую характеристику двигателя.

3-й этап: построение тяговой характеристики КамАЗ –5510

Необходимая для построения тяговой характеристики тяговая сила F_т на ведущих колесах рассчитывается по формуле (67) при всех значениях передаточных чисел коробки передач u_кп (см. исходные данные). Значения подкапотного момента двигателя Т_е , соответст-вующие выбранным для расчетаугловым скоростям w_е , берутся из табл. 4. Для каждой передачи по формуле (68) определяется соответствующая скорость движения автомобиля.

Силы сопротивления движению F_f и F_wx рассчитываются с использованием составляющих формулы (69) при тех же скоростях движения V_a , при которых были произведены расчеты F_т на высшей передаче в коробке пе- редач.

Результаты расчетов сводятся в таблицу (см. табл.4) и с их использованием строятся графические зависимости F_т от V_a на соответствующих передачах в коробке передач, а также зависимость суммарной силы сопротивления F_f +F_wx от скорости движения автомобиля на высшей передаче (рис. 22).

Таблица 4