Силовой баланс автомобиля.

Сила тяги на ведущих колесах расходуется на преодоление сил сопротивления дороги, воздуха и инерции.

Уравнение движения автомобиля решают, приближенно используя графоаналитические методы. Наибольшее распространение получили методы
силового баланса, мощностного баланса и динамической характеристики.

Уравнение силового баланса имеет вид:

P _т = Р _д +P _в + P _и, Н, (2.5)

где P _т – тяговая сила на ведущих колесах автомобиля, Н;

Р _д – сила сопротивления дороги, Н;

P _в – сила сопротивления воздуха, Н;

P _и – приведенная сила инерции, Н.

Сила сопротивления дороги

P_д = G_aψ (2.6)

где ψ – коэффициент сопротивления дороги;

G_a – вес автомобиля Н.

Коэффициент сопротивления дороги характеризует дорогу в общем случае:

ψ = f cosα + sin α.

При малых углах подъема (не превышающих 5^º), характерных для большинства автомобильных дорог с твердым покрытием, коэффициент сопротивления дороги

ψ = f + i. (2.7)

где f – коэффициент сопротивления качению колес;

i – уклон дороги.

Коэффициент f сопротивления качению колес растет с увеличением скорости движения автомобиля, его определяют как

(2.8)

где f ₀ - коэффициент сопротивления качению колес при скорости V < 20 км/ч.;

V – скорость автомобиля,м/с.

Значения f ₀ для различных типов дорожного покрытия приведены в задании.

Уклон дороги

i = tg(α) (2.9)

где α - угон уклона дороги.

 

Сила сопротивления воздуха

Силу сопротивления воздуха определяется из выражения

Р_в= k_вF_аV² (2.10)

где k_в - коэффициент лобового сопротивления автомобиля, зависящий от его формы, Нс²/м⁴;

F_a - лобовая площадь автомобиля, м²;

V – скорость автомобиля,м/с.

На практике лобовую площадь определяют по эмпирическим формулам, дающим небольшую погрешность:

F = BH - для грузовых автомобилей и автобусов;

F =0,78B_л Н - для легковых автомобилей,

где H - наибольшая высота автомобиля, м;

В - колея грузового автомобиля и автобуса, м;

B_л - наибольшая ширина легкового автомобиля, м

Приведенная к колесам автомобиля сила инерции (Р_и).

При установившемся прямолинейном движении автомобиля j =0.

Следовательно P_и = 0.

 

Суммарное сопротивление движению автомобиля: P_Σ = P_д + Р_в.

Подставляя в (2.8) и (2.10) значения скорости V, рассчитывают P_д, Р_в и P_Σ (таблица 2.4).

 

Таблица 2.2 Расчетные значения Pд, Рв и PΣ.
V	м/с
км/ч
Pд,H
Pв,H
PΣ, H

 

 

Пo полученным значениям P_д, P_в и P_Σ на тяговой характеристике P_т(V) строится зависимость P_д (V), Р_в (V), P_Σ(V) (рисунок 2.1).

В нижней части графика наносят кривую Р_д построенную для одного значения коэффициента сопротивления дороги ψ.

При помощи полученного графика силового баланса можно определить основные показатели динамичности автомобиля при движении.

График Р_Σ(V) определяет величину тяговой силы необходимой для равномерного движения автомобиля в заданных дорожных условиях.

 

Рис.2.1 Тяговый баланс автомобиля

Если кривая P_т проходит выше кривой P_д + Р_в то отрезки, заключенные между этими кривыми, представляют собой нереализованную часть («запас») P_з силы тяги, которую можно использовать для преодоления повышенного сопротивления дороги или для разгона автомобиля. Если P_т < P_Σ, автомобиль движется с замедлением.

Максимальную скорость V_max движения автомобиля можно определить из
абсциссы точки пересечения графиков Ρ _т (V) и P_Σ(V) (величину абсциссы следует умножить на масштаб).

Возможность движения автомобиля может быть ограничена буксованием ведущих колес. Автомобиль движется без буксования, если сила тяги на ведущих колесах меньше, чем сила их сцепления с дорогой, т.е.:

Рт < Р_сц

Если Р_т>Р_сц, ведущие колеса будут пробуксовывать.

Силу P_сц сцепления ведущих колес при движении автомобиля по горизонтальной дороге можно определить как

P_сц = G_сц φ (2.11)

где G_сц - сцепной вес автомобиля,

φ- коэффициент продольного сцепления колеса с дорогой.

Для автомобиля колесной формулы 4x2, 6x4 G_сц - часть веса G_a автомобиля,
приходящаяся на ведущие колеса. Для автомобилей колесной формулы 4x4, 6x6 G_сц ⁼ G_а

Значения коэффициента φ даны в задании.

 

По изученному материалу и полученным данным составить отчет, который должен содержать:

1.Дату выполнения работы;

2.Тему и цель работы;

3. Ф.И.О. студента и группа;

4. Необходимые исходные данные согласно варианту задания;

5. Краткие теоретические положения и пояснения к расчетам;

6. Сводную таблицу;

7. Скоростную характеристику;

8. Вывод.

 

 

Варианты задания на практическую работу.

 

№ варианта	Модель автомобиля	Тип дорожного покрытия
	ВАЗ-2101	Асфальт	0,017		0,65
	ВАЗ-21093	Асфальт	0,018		0,8
	РАФ-2203	Асфальт	0,021		0,68
	ИЖ-2715	Гравийное шоссе	0,023		0,66
	ЗиЛ-133ГЯ	Грунтовая дорога	0,036		0,55
	КАМАЗ-5320	Гравийное шоссе	0,025		0,58
	ВАЗ-2112	Асфальт	0,020		0,7
	ГАЗ-24	Асфальт	0,019		0,75
	ЛиАЗ-5256	Грунтовая дорога	0,034		0,6
	Урал-375	Грунтовая дорога	0,04		0,44
	ВАЗ-1111	Грунтовая дорога	0,035		0,6
	ГАЗ-66	Сухой песок	0,15		0,45
	ГАЗ-2402	Асфальт	0,016		0,85
	ВАЗ-1118 «Калина»	Асфальт	0,018		0,84
	ЛАЗ-695	Асфальт	0,022		0,82
	ВАЗ-21081	Грунтовая дорога	0,038		0,55
	УАЗ-3162	Грунтовая дорога	0,032		0,45
	ЗиЛ-5301	Грунтовая дорога	0,06		0,35
	ВАЗ-2121	Гравийное шоссе	0,025		0,65
	Москвич-2140	Грунтовая дорога	0,032		0,55
	ВАЗ-21213	Грунтовая дорога	0,031		0,53
	ЗиЛ-157КДВ	Асфальт	0,016		0,85
	КрАЗ-260	Гравийное шоссе	0,023		0,66
	МАЗ-5429	Грунтовая дорога	0,036		0,55
	ЗиЛ-114	Асфальт	0,022		0,82
	ЗАЗ-968А	Асфальт	0,016		0,85
	ВАЗ-2109	Гравийное шоссе	0,025		0,65