Определения и показатели оценки тягово-скоростных свойств автомобиля

 

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

 

(61)

 

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_v1 и K_v2 - коэффициенты, полученные опытным путём. Они характеризуют условия движения машины

Для полноприводных колёсных машин, движущихся по грунтовым дорогам, K_v1 = 1, 8-2 и K_v2 = 0, 4-0, 45, при движении по шоссе K_v2 =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.