Сопротивления воздуха.
График мощностного баланса на всех передачах включает в себя также кривые Nψ = f(v) и Nψ+W = f(v). Мощность, необходимая для преодоления суммарного дорожного сопротивления рассчитывается по формуле:
, [кВт] (26)
Набор расчетных скоростей uX целесообразно выбрать соответствующим скоростям автомобиля на высшей передаче для 6-ти расчетных частот, определенных ранее, и дополнить частотами nX3, nX4 и т.д. на любых других передачах коробки в количестве достаточном для плавного перехода соответствующих кривых Nψ = f(n) и Nψ+W = f(n) в начало координат.
Мощность, необходимая для преодоления сопротивления воздуха, рассчитывается по формуле:
, [кВт] (27)
где
Yv - коэффициент суммарного дорожного сопротивления, который рассчитывается по формулe (2);
kBF – фактор обтекаемости, рассчитанный выше.
Результаты расчетов Ψv, Nψ и NW по формулам (2), (26) и (27) заносятся в таблицу №3.
2.ж) Суммарная мощность сопротивления движению определяется для различных скоростей непосредственно в таблице №3 по формуле:
Nψ+W = Nψ + NW (28)
2.з) Мощность, затрачиваемая на преодоление сопротивления разгону определяется по формуле:
, кВт (29)
где
;
d1В » d2В = 0,03¼0,06
В данном расчете принимаем d1В » d2В = 0,03, тогда:
(30)
где
dВР – коэффициент учета вращающихся масс;
i – порядковый номер передачи;
j – ускорение поступательного движения, м/с2;
- V - скорость поступательного движение, м/с.
Табл. .№1.2
| Расчетные частоты к/вала n, [мин-1] | Крутящий момент на к/валу Мк, [H м] | Передача коробки | |||||||||
| I-ая | II-ая | III-я | IV-ая | V-ая | |||||||
| NIкол [кВт] | V1 [м/с] | N2кол [кВт] | V2 [м/с] | N3кол [кВт] | V3 [м/с] | N4кол [кВт] | V4 [м/с] | N5кол [кВт] | V5 [м/с] | ||
| nmin =750 | |||||||||||
| nx1 =1775 | |||||||||||
| nМ =2800 | |||||||||||
| nx2 =4200 | |||||||||||
| nN =5600 | |||||||||||
| nmax =6160 |
Табл. №1.3
| Расчетные хар-ки | Расчетные скорости проектируемого автомобиля, (м/с) | |||||||||
| V5nmin = 52.776 | V5nN = 47.979 | V5nx2 = 35.984 | V5nM = 23.989 | V5nx1 = 15.207 | V5nmin = 6.426 | V4nmin = 4.802 | V3nmin = 3.586 | V2nmin = 2.677 | V1nmin = | |
| Ψvi,x | ||||||||||
| NΨ [кВт] | ||||||||||
| Nw [кВт] | ||||||||||
| NΨ +Nw [кВт] |
По данным таблиц №2 и №3 строится график мощностного баланса легкового автомобиля на всех передачах и во всем диапазоне скоростей от V = 0 до V = Vmax (рис 1.3).
1.2.3. Тяговый баланс автомобиля.
При анализе процесса движения автомобиля, действующие силы делят на : 1) движущие, 2) силы сопротивления. Направление 1-ых совпадает с направлением вектора скорости центра масс, а направление 2-ых противоположно упомянутому вектору. При таком делении допускаются некоторые условности, так как в различных случаях движения одни и те же силы могут быть направлены либо по движению, либо против движения. Условно к движущим силам относят полную тяговую силу, а все остальные силы, действующие на автомобиль считают силами сопротивления. Если какие-либо из сил сопротивления окажутся направленными по движению, то их считают отрицательными силами сопротивления. Например, силы сопротивления подъему – положительны, а при уклоне они – отрицательны.
Уравнение силового (тягового) баланса автомобиля имеет вид:
(31)
или Рт – РW = Pψ + Pj = PСВ (32)
где
РСВ – свободная сила тяги, Н;
Рf – сила сопротивления качению;
Рi – сила сопротивления подъему (при тяговом расчете легковых автомобилей можно принять Рi = 0, то есть принять продольный уклон i = 0);
Рψ = Рf ± Pi – суммарная сила дорожного сопротивления;
РW – сила сопротивления воздуха;
Рj – сила сопротивления разгону (приведенная сила инерции поступательно движущихся масс).
Тяговая характеристика автомобиля – представляет собой зависимость свободной силы тяги от скорости, то есть функцию вида РСВ = f(v), которая практически однозначно определяется конструктивными параметрами автомобиля, так как РТ = f(v) определяется внешней характеристикой двигателя, передаточными числами трансмиссии, ее к.п.д. и динамическим радиусом колеса, а РW = f(v) определяется фактором обтекаемости (kВF).
Полная сила тяги на i-ой передаче x-вой частоте может быть определена из формулы (17) для мощности на ведущих колесах.
, [Н] (33)
Суммарная сила дорожного сопротивления определяется по формуле
Pψv = Ga Ψv, [Н] (34)
где
- Yv - коэффициент суммарного дорожного сопротивления, зависящий от скорости и определяемый по формуле (2).
Начальное (при V = 0) значение суммарной силы дорожного сопротивления определяется по очевидной формуле:
Рψ0 = Рψυ = 0 = Ga f0 [H],
где f0 = 0.007…0.015 – коэффициент сопротивления качению при малой скорости
(начальное значение коэффициента сопротивления качению).
Сила сопротивления воздуха может быть определена по формуле
Рwi,x = KB F Vi,x2, [H] (35)
Свободная сила тяги на i-ой передаче х-вой частоте определяется из равенства
Pсвi,x = Pтi,x – Pwi,x, [Н] (36)
Результаты расчетов, выполненные по формулам (33), (34), (35) и (36) заносятся в таблицу № 4 и по их значениям строится график тягового баланса Pсв = f(v), представленный на рисунке 1.4. На каждой передаче участки сплошных кривых Рсв = f(v) отделяются вертикальными линиями от пунктирных участков, каждый раз при n = nN, то есть когда происходит переключение передач.
На сплошных участках происходит использование свободной силы тяги Рсв по двум статьям: на преодоление силы Рψ суммарного дорожного сопротивления и на преодоление силы Pj сопротивления разгону (преодоление инерции). В точке пересечения кривых Рсв = f(v) и Рψ = f(v) имеем Рсв = Рψ и V = Vmax, то есть дальнейший разгон автомобиля невозможен.
Таблица №1.4
| Характеристики тягового баланса, динамический фактор, ускорения. | Расчетные частоты, мин-1 | |||||
| nmax = 6160 | nN = 5600 | nx2 = 4200 | nM = 2800 | nx1 = 1775 | nmin = 750 | |
| Первая передача. | ||||||
| V1, x (м/с) | ||||||
| Pт1, х (Н) | ||||||
| Pw1, x (H) | ||||||
| Ψv1,x | ||||||
| PΨ1, x (H) | ||||||
| Pсв1, х (Н) | ||||||
| D1,x | ||||||
| j1, x (м/с2) | ||||||
| Вторая передача | ||||||
| V2, x (м/с) | ||||||
| Pт2, х (Н) | ||||||
| Pw2, x (H) | ||||||
| Ψv2,x | ||||||
| PΨ2, x (H) | ||||||
| Pсв2, х (Н) | ||||||
| D2,x | ||||||
| j2, x (м/с2) | ||||||
| Третья передача | ||||||
| V3, x (м/с) | ||||||
| Pт3, х (Н) | ||||||
| Pw3, x (H) | ||||||
| Ψv3,x | ||||||
| PΨ3, x (H) | ||||||
| Pсв3, х (Н) | ||||||
| D3,x | ||||||
| j3, x (м/с2) | ||||||
| Четвертая передача | ||||||
| V4, x (м/с) | ||||||
| Pт4, х (Н) | ||||||
| Pw4, x (H) | ||||||
| Ψv4,x | ||||||
| PΨ4, x (H) | ||||||
| Pсв4, х (Н) | ||||||
| D4,x | ||||||
| j4, x (м/с2) | ||||||
| Пятая передача | ||||||
| V5, x (м/с) | ||||||
| Pт5, х (Н) | ||||||
| Pw5, x (H) | ||||||
| Ψv5,x | ||||||
| PΨ5, x (H) | ||||||
| Pсв5, х (Н) | ||||||
| D5,x | ||||||
| j5, x (м/с2) |