Вопрос 4. Силы, действующие на АТС.

При определении скоростей и ускорений АТС принимают различные допущения:

- считается, что АТС с механической трансмиссией имеют однозначную связь частоты вращения всех вращающихся масс с частотой вращения коленвала двигателя;

- пренебрегают взаимными перемещениями всех отдельных масс, кроме относительного вращения деталей двигателя, трансмиссии и колес;

- считается, что центр масс АТС совершает плоское движение, копируя продольный профиль дороги, без колебаний, вызываемых ее неровностями;

- принимают, что все внешние силы, действующие на АТС, лежат в плоскости движения. Это позволяет вместо пространственной схемы рассматривать плоскую (велосипедную) схему, заменяя у каждого из мостов два колеса одним;

- проходящую через центр масс ось Сх, параллельную плоскости движения, называют продольной осью, ось Сy перпендикулярную плоскости движения называют поперечной осью, а ось Сz перпендикулярную дороге называют нормальной осью.

Скоростью и ускорением АТС называют скорости и ускорения их центров масс. Для их определения достаточно знать внешние силы, действующие на АТС. Некоторые внешние силы определяются на основе соответствующих внутренних сил.

К внешним силам действующим на АТС относят:

- силу тяжести;

- силы взаимодействия колес с дорогой;

- силы взаимодействия с воздухом;

- силы взаимодействия между звеньями АТС.

Сила тяжести. Различаю т снаряженный(собственный) вес АТС (без груза) и полный. В общем случае сила тяжести имеет две составляющие: *cos - перпендикулярную плоскости дороги и * sin - параллельную плоскости. -высота центра тяжести, м; a, b- расстояния соответственно от передней и задней осей до центра тяжести, м; L- база АТС, м.

Силы взаимодействия колес с дорогой. При изучении ТСС в первую очередь в качестве таких сил рассматривают только продольные и нормальные реакции:

- сумма продольных реакций обеих колес оси ( -против движения; -по движению).

- сумма нормальных реакций обеих колес данной оси. В общем случае:

+ = cos

Кроме названных сил на колеса действуют моменты. - момент сопротивления качению.

Силы взаимодействия с воздухом.

На каждую точку поверхности АТС действуют разные по величине и направлению силы, результирующая которых называется силой сопротивления воздуха Р , приложенной в метацентре лобовой площади АТС на высоте h по оси симметрии.

Силы взаимодействия между звеньями.

Сила в сцепном устройстве P , приложенная на высоте h .

Основная движущая сила – продольная реакция дороги, действующая на ведущие колеса, возникает при подводе к ним мощности от двигателя, поэтому для е нахождения необходимо рассмотреть характеристики двигателя.

Вопрос 5. Характеристики двигателя.

До настоящего времени на АТС используются почти исключительно поршневые двигатели., поэтому основное внимание уделяется им. Для исследования ТСС первоочередное значение имеют скоростные характеристики, т.е. графики зависимости , , , от оборотов двигателя .

Различают внешние и частичные характеристики. Внешняя характеристика снимается при полной подаче топлива. Рассмотрим такую характеристику (см. рис.1.1).

Рис. 2 Внешняя скоростная характеристика двигателя.

Здесь:

, - максимальная мощность и максимальный крутящий момент двигателя соответственно;

, - номинальные (гарантируемые заводом – изготовителем) мощность и крутящий момент;

- момент, соответствующий номинальной мощности;

, - обороты двигателя, соответствующие максимальной мощности и максимальному моменту;

, , - удельные расходы топлива: минимальный, соответствующий максимальной мощности, соответствующий максимальному моменту.

Для оценки ТСС большое значение имеет запас крутящего момента:

М,% = ( - )/ *100 (1.1)

А также два к-та:

- к-т приспособляемости по моменту: = / ;

- к-т приспособляемости по оборотам: = / .

Эти показатели характеризуют устойчивость работы д.в.с. и его способность приспосабливаться к внешней нагрузке. Д.в.с. работает устойчиво, если при уменьшении оборотов и неизменном положении органов управления его крутящий момент увеличивается.

Для бензиновых д.в.с.: М = 10…35%, = 1,5…2,5; для дизельных: М = 10…15%, = 1,45…2,0. (На дизелях применяют специальные корректоры, увеличивающие подачу топлива дополнительно).

Скоростные характеристики снимают по стандартным методикам (ГОСТ 14846-81). Этим стандартом регламентируется комплектация д.в.с. и условия испытаний. В частности испытания проводят при снятых радиаторе, глушителе, вентиляторе, компрессоре, насосе усилителя и другом т.п. навесном оборудовании, условия испытаний стандартные по давлению, температуре и влажности.

Все точки скоростной характеристики снимаются на установившемся режиме, т.е. таком при котором в течение хотя бы одной минуты остаются неизменными обороты, крутящий момент и температура двигателя.

При снятии характеристики определяют при различных , а мощность рассчитывается по формуле: = * , (кВт).

На АТС д.в.с. работает в других условиях: 1) часть мощности расходуется на привод устройств снятых при испытании; 2) реальные условия отличны от стандартных.

В целом нужно понимать, что:

1) ВСХ снятые по стандартам различных стран существенно могут отличаться (на 3..5%). Поэтому при использовании данных из других литературных источников необходимо знать по каким стандартам получены эти характеристики.

2) Поскольку часть мощности расходуется на привод дополнительных устройств, а реальные условия отличаются от стандартных, реально мощность двигателя меньше той, которая получена при испытаниях. Поэтому при использовании ВСХ необходимо полученные значения мощности умножать на к-т коррекции, меньший единицы. Для приближенных расчетов его можно принимать равным: = 0,8…0,9.

Для расчетов, особенно на ЭВМ удобно пользоваться аналитическими зависимостями. Так широко известна формула С.Р. Лейдермана:

= a / + b / - c / , (1.2)

где:

к-ты a, b, c имеют разные значения в зависимости от типа д.в.с.. Так для карбюраторных: a = b =c = 1. Для дизельных: a = 0,87; b= 1,13; c = 1.

Более точные значения можно рассчитать по следующим формулам:

- для бензиновых д.в.с.: a= 3 - 4 /2 -1 ; b=3-2a; c=2-a.

- для дизельных: a=1- M,%/100 2- / -1 ; b=2 1-a / 2- ; c=b /2.