ТЯГОВАЯ И ДИНАМИЧЕСКАЯ ХАРАКТЕРИСТИКИ МАШИНЫ.

1.1. Тяговая характеристика колесной машины.

При изучении темы «Динамика прямолинейного движения» были рассмотрены уравнения прямолинейного движения колесной машины и, в том числе, уравнение тягового баланса (уравнение мощностей) для одиночной машины:

(3)

Данное уравнение гласит: сумма всех сил сопротивления разгону

( ), в любой момент времени равна силе тяги по двигателю.

Решения уравнения тягового баланса могут быть выражены в виде графика, называемого тяговой характеристикой колесной машины.

Тяговая характеристика машины – это зависимость силы тяги по двигателю от скорости движения машины на всех передачах в коробке передач и раздаточной коробке, т.е.:

(4)

Ранее были установлены формулы, по которым определяется величина силы тяги по двигателю и скорость движения машины:

(5)

где - мощность двигателя за вычетом потерь на привод дополнительных механизмов;

- КПД трансмиссии;

- скорость движения машины.

(6)

где - частота вращения коленчатого вала двигателя, (об/мин) мин-1;

- радиус «чистого» качения колеса;

- передаточное отношение трансмиссии на - той передаче в раздаточной коробке.

 

Порядок определения всех названных выше был рассмотрен ранее.

Свободная сила тяги – это разность силы тяги по двигателю и силы сопротивления воздуха:

Недостатком тяговой характеристики является то, что она не позволяет сравнивать между собой колесные машины, обладающие различной массой и мощностью двигателя, и устанавливать, какие из них по своим тягово – скоростным свойствам являются лучшими.

3.2. Динамическая характеристика колесной машины.

В большинстве случаев определение и анализ тяговых и скоростных свойств колесных машин целесообразно проводить по безмерным параметрам.

Рассмотрим снова уравнение тягового баланса одиночной колесной машины:

 

Рис.4.

линии 1, 2, 3, 4 – кривые зависимости соответственно на 1, 2, 3, 4 передачах в коробке передач;

линии 1/, 2/, 3/, 4/ - кривые зависимости свободной силы тяги, на разных передачах;

----- - линии, соответствующие различным значениям .

Перенесем силу сопротивления воздуха в левую часть уравнения и разделим все его члены на вес машины , а также, учитывая то, что = получим:

 

После сокращения получим:

Обозначим:

где - динамический фактор машины.

Тогда:

(8)

Динамический фактор – это отношение свободной силы тяги машины к ее весу.

Динамический фактор – величина безмерная и переменная. Он представляет собой часть удельного тягового усилия, используемого на преодоление сопротивления качению, подъему и на разгон машины.

Наибольшие значения динамический фактор имеет при движении машины на низших передачах в коробке передач и раздаточной коробке, наименьшее на высшей передаче.

Так, для полноприводных колесных машин

= 0,65 + 0,75 , а = 0,05 + 0,09.

Динамический фактор автопоезда определяется из следующего выражения:


 

 

Рис.5.Динамическая характеристика автомобиля с 5 – ти ступенчатой коробкой передач.

Если пренебречь силой сопротивления воздуха движению прицепа , то проведя преобразования, получим:

(9)

где - динамический фактор автопоезда

D - динамический фактор автомобиля;

- вес соответственно автомобиля и прицепа.

Графическое изображение зависимости динамического фактора от скорости движения машины на каждой из передач в коробке передач и раздаточной коробке называется динамической характеристикой машины.

Особым точками динамической характеристики, по которым целесообразно проводить сравнение тягово – скоростных свойств колесных машин, являются:

максимальная скорость и динамический фактор при максимальной скорости ;

максимальное значение динамического фактора на высшей передаче и соответствующая ему скорость (критическая);

максимальное значение динамического фактора на низшей передаче и соответствующая ему скорость .

На каждой передаче динамический фактор имеет максимальное значение при определенной скорости движения, называемой критической для данной передачи.


Движение автомобиля со скоростью, превышающей критическую, является устойчивым (если > ).

Рис.6.График зависимости динамического фактора автомобиля на одной из передач.

 

Действительно, если при коэффициенте сопротивления машина движется со скоростью , то при некотором повышении сопротивления, например, до значения , скорость машины уменьшится до , а динамический фактор увеличивается до значения.

При уменьшении до значения скорость машины возрастает, динамический фактор уменьшается.

Таким образом, при движении машины со скоростью, большей (критической), автоматически поддерживается устойчивым режим движения.

При движении со скоростью меньшей (критической), например, увеличение до значения будет сопровождаться уменьшением скорости и динамического фактора, что в итоге должно привести к тому, что двигатель остановится, если своевременно не будет включена более низкая передача.

Таким образом, движение машины со скоростями в пределах устойчиво, а со скоростями в пределах неустойчиво.

Важным условием нормальной работы автомобиля является и перекрытие характеристик, т.е. выполнения условия:

где - скорость конца разгона автомобиля на - той передаче в КП;

- скорость начала разгона автомобиля на следующей более высокой передаче


 

 

Рис.7.Перекрытие характеристик

а) неправильно б) правильно

 

Выполнение условия обеспечивается правильным выбором передаточных чисел в КП.

В случае неправильного выбора передаточных чисел КП (ри.7а) затрудняется переключение передач в КП и последующий разгон автомобиля.

Динамическую характеристику строят для автомобиля с полной нагрузкой. При эксплуатации автомобиля масса, а следовательно, и вес перевозимого груза изменяется, поэтому возникает необходимость установить влияние изменения нагрузки на величину динамического фактора.

Анализ формулы свидетельствует о том, что при уменьшении веса автомобиля (уменьшении веса перевозимого груза) динамический фактор увеличивается.

Так, для снаряженного автомобиля ( без груза) динамический фактор может быть найден по формуле:

где - вес снаряженного автомобиля (без груза) с водителем;

- полный вес автомобиля (с грузом).

Динамическая характеристика позволяет решать широкий круг практических задач, связанных с движением автомобиля. Эти вопросы будут рассмотрены в следующей лекции.