Решение. Задаёмcя равенством к.п.д

 

Задаёмcя равенством к.п.д. на крайних ступенях и, приняв число ступеней р = 5, получим

 

 

Уточняем значения коэффициентов, добиваясь соблюдения условия (125)

 

0, 63 0, 53 0, 6 0, 7

 

Тогда по выражению (68) получаем

 

V_I V_II V_III V_IV V_V

12 23 38 57 90

 

Если производить разбивку по геометрической профессии, то получим q = = 1, 65, откуда находим

 

V_I V_II V_III V_IV V_V

9 12 20 33 54

 

Таким образом, отступление от геометрической прогрессии привело к некоторому увеличению разрыва между скоростями на нижних передачах при сближениях скоростей на высших (особенно на IIIи IV).

Если автомобиль имеет два диапазона, то разбивка по использованию мощности производится только для транспортного диапазона.

Когда минимальная скорость специально понижается, то разбивка делается для реального силового диапазона (как рекомендовано ограничением 117) Для обеспечения движения с пониженными скоростями в трансмиссию вводится особый механизм - ходоуменьшитель или в коробку добавляется замедленная ступень (возможны и две замедленные ступени).

Для армейских машин, где достижение возможно более высоких средних скоростей является важнейшим требованием, в основу разбивки целесообразно класть преимущественное использование мощности на ходовых режимах.

 

Улучшение приёмистости машины

 

Для автомобилей, работающих на дорогах хорошего качества, диапазон сопротивлений сравнительно невелик. Поэтому при большой удельной мощности (дающее высокое значение φ _дmin) машина может двигаться главным образом на одной ступени, используя запас мощности двигателя и его приспособляемость.

У автомобилей такого типа низшие ступени служат преимущественно для обеспечения возможно более быстрого набора скорости. Поэтому эти ступени иногда называют разгонными. Если движение автомобиля сопровождается частыми остановками (городские условия), хорошая приёмистость является одним из важнейших факторов, обеспечивающих повышение средних скоростей движения.

В связи с этим для легковых автомобилей, автобусов, а также для автомобилей общего назначения в качестве основного критерия разбивки скоростей может быть принято обеспечение приёмистости. При выборе методов разбивки возможны, однако, различные допущения. Простейшим является предположение, что разгон будет осуществляться наиболее быстро, если на каждой следующей ступени он начинается при одних и тех же оборотах двигателя; чем выше эти обороты (чем больше число ступеней), тем быстрее разгон.

Строя диаграмму движения автомобиля в координатах η _д = V (рис.27, а) и пренебрегая падением скоростей во время переключения, видим, что этому условию удовлетворяет соотношение

 

(129)

 

где n _др - число оборотов двигателя в начале разгона.

Это приводит к выводу о целесообразности разбивки передач по геометрической прогрессии.

Минимальное допустимое число ступеней определяется из условий, что начальные обороты двигателя не должны быть ниже оборотов максимального момента (n_м, см. пунктир на рис. 27, а).

 

Тогда знаменатель прогрессии будет определяться по зависимости

 

(130)

 

У современных автомобилей, особенно с карбюраторными двигателями, это условие всегда выполняется. Если исходить из него, то разрыв между ступенями может оказаться слишком большим, а приемистость автомобиля недостаточной. Поэтому практически приходится сначала задаваться числом ступеней (ориентируясь на аналогичные образцы) и лишь затем находить знаменатель прогрессии. При числе ступеней 4 и более первая передача практически не используется для разгона, поэтому разбивку производят в пределах рабочего диапазона (d_p), охватывающего ступени от второй до высшей, причем скорость на второй передаче будет в 2 - 2, 5 раза больше, чем на первой.

 

Тогда получим

 

 

(131)

 

Если учитывать падение скорости Δ V за время переключения ступеней (рис. 27, б), то зависимость (129) получит вид

 

 

отсюда получим

 

(132)

 

Для автомобилей с малым весом и большими максимальными скоростями величина Δ V заметно возрастает на высших передачах (влияние сопротивления воздуха), так что значение q_i падает с увеличением скорости и высшие передачи сближаются.

Таким образом, при разбивке по критерию приемистости так же, как при разбивке по критерию средней скорости (использованию мощности), приходят к геометрической прогрессии.

Повышение топливной экономичности

 

Влияние разбивки скоростей на топливную экономичность автомобиля может быть точно оценено лишь по опытным данным; однако экспериментальный материал по этому вопросу недостаточен, так как крайне трудно поставить правильные опыты, поскольку они требуют одновременных испытаний большого количества автомобилей одной марки, различающихся только разбивкой передач.

В самом общем виде показатель топливной экономичности - расход горючего на 1 км пути может быть выражен через минимальный часовой расход Q_min формулой

 

(133)

 

На коэффициент экономичности а_ge =1 влияют в основном нагрузка двигателя и его обороты. Нагрузка оказывает более существенное воздействие, чем обороты, поэтому улучшение использования мощности имеет наибольшее значение, позволяя уменьшить а_ge. При лучшем использовании мощности растет и средняя скорость, что также снижает расход на километр пути. Поэтому разбивка по использованию мощности одновременно обеспечивает улучшение экономичности.

Специфическим средством повышения экономичности за счёт разбивки передач является применение на некоторых автомобилях так называемой ускоряющей передачи. Расчетная скорость автомобиля на этой передаче V_y выбирается так, чтобы

(134)

 

где V_р - скорость на прямой передаче;

n_ak - обороты двигателя при наилучшей экономичности.

Предполагается, что в благоприятных условиях движения автомобиль будет эксплуатироваться на ускоренной передаче и двигаться с той же скоростью, что и на основной рабочей (прямой) передаче, но при пониженных оборотах двигателя. Этодаст также и увеличение нагрузки. Отношение обычно находится в пределах 1, 2 - 1, 3. Учитывая вспомогательную роль ускоренной передачи, она не включается в рабочий диапазон и не принимается в расчет при разбивке скоростей.

На армейских автомобилях, где число ступеней и без того велико, а длительная эксплуатация в благоприятных условиях маловероятна, ускоренную передачу обычно не применяют.

Наилучшее использование сил тяги достигается при разбивке передач по так называемому гармоническому ряду

 

 

(135)

 

где

 

При разбивке по этому раду сближаются низшие передачи и увеличивается разрыв между высшими.

Пример. Дано V_p = 40 км/ч; V₁ = 5 км/ч; р = 5.

Решение: Найдём .

 

Отсюда получим I II III IV V

V_р 5 6, 3 8, 8 14, 5 40, 0

q₍ 1, 25 1, 4 1, 65 2, 75

Разбивка по гармоническому ряду пригодна для тягового диапазона: в нашем примере она вполне приемлема для скоростей 5-15 км/ч. Однако следует иметь ввиду, что величина q_IV = 2, 75 недопустима (она слишком велика).

Определение расчётных скоростей

 

 

При любом способе разбивки предварительно находят либо отношения, либо разности скоростей (по известным разностям всегда могут быть найдены и отношения). Зная V_max = V_р, нетрудно подсчитать все остальные скорости

 

 

(136)

 

 

Найденную по формулам (136) низшую скорость V_i сравнивают с найденным ранее значением этой скорости (при определении d_к, чтобы проконтролировать правильность расчёта). Расхождение порядка 3-5% может быть допущено как результат округлений.

 

 

	а)

 

 

		Vi
		nM		nНАЧ		nN

 

Рис.27. Графики зависимости между скоростями автомобиля на соседних передачах без учёта падения скорости (а) и с учетом падения скорости (б) при переключении передач.