Тяговая характеристика автомобиля

Введение

Методические указания предназначены для студентов специальности 170900 – Подъемно-транспортные, строительные, дорожные машины и оборудование. Они имеют целью систематизацию, закрепление и применение знаний учащихся, полученных на лекциях по курсу «Автомобиль».

Методические указания содержат минимум  практических занятий по теории автомобиля: «Тяговая характеристика автомобиля», «Сопротивление дороги», «Сопротивление воздуха и уравнение движения автомобиля», «Топливная экономичность автомобиля».

 Для каждого занятия приведены: необходимый минимум теоретического материала; контрольные вопросы по теме; методики расчета эксплуатационных характеристик автомобиля; варианты практических заданий; форма отчета.  

Практическое занятие № 1

Тяговая характеристика автомобиля

Цель  занятия: научиться рассчитывать и строить тяговую характеристику автомобиля

Время: 4 часа

1. Теоретические сведения

Тяговой характеристикой автомобиля называют изображенную в виде графика зависимость силы тяги от скорости автомобиля. Тяговую характеристику строят по результатам стендовых испытаний автомобиля или по расчетным данным. Для проведения стендовых испытаний автомобиль 1 (рис.1) устанавливают ведущими колесами на беговые барабаны 4 стенда и прикрепляют при помощи троса через динамометр 2 к неподвижной стойке 3. При полностью открытой дроссельной заслонке с помощью гидравлического или электрического тормоза создают такое сопротивление вращению беговых барабанов, при которых их угловая скорость остается постоянной. Замерив тахометром угловую скорость ω_к ведущих колес и зная их радиус , определяют скорость (в м/c), с какой бы двигался автомобиль при той же скорости ω_к по дороге:

         

                                                                                                  (1)

 

Угловые скорости ведущих колес ω_к и коленчатого вала ω_е связаны между собой равенством

                                                                  ,

где  i  - передаточное число трансмиссии; і_к , і_д , і_гл  - передаточные числа соответственно коробки передач, дополнительной коробки и главной передачи.

Поэтому:

                                            ,                                 (2)

  

Если пренебречь потерей энергии при качении ведущих колес по барабанам стенда, то можно считать, что сила тяги равна силе нагружающей динамометр, и определить величину силы  Рт по его показаниям.

При дорожных испытаниях автомобиля динамометры используют для определения момента на карданном валу или на полуоси автомобиля. С этой же целью на вал или на полуось наклеивают тензометрические датчики, позволяющие передавать информацию даже о кратковременных изменениях момента.

3

2

1

4

 

Рис. 1

 

При отсутствии экспериментальных данных величину силы  Р определяют расчетным путем, используя для этого скоростную характеристику двигателя.

Во время передачи момента  на валу двигателя Ме агрегатами трансмиссии его величина изменяется пропорционально передаточным числам агрегатов. Момент М  (в Н м), подводимый к полуосям при равномерном движении автомобиля:

 

                                                  ,                     (3)

 

где М -суммарный момент трения в трансмиссии.

 

Учитывая, что             , 

где - к.п.д. трансмиссии,  N e и N  - соответственно мощность на валу двигателя и ведущих колесах автомобиля,

 

момент М можно определить также следующим образом:   

                                                                     

                                                                   ,                                       (4)

                                                                              

а силу тяги (в Н) – по формуле:

                                                                           (5)

 

Определив Ме, η  (или М ) и  для нескольких значений ω_е, можно, пользуясь формулой (5), найти зависимость силы тяги от скорости автомобиля  по всем диапазонам изменения угловой скорости ω_е  и момента Ме и построить тяговую характеристику автомобиля (рис.2).

 

PT

Число кривых на этом графике соответствует числу ступеней в коробке передач.

 

Vmax    V

ωeIII

ωeII

ωeI

lV

PT I

PT II

PT III

Рис.2

 

В нижней части графика нанесены шкалы угловых скоростей ω_е на различных передачах. Вначале, задавшись размерами графика, по значению максимальной скорости υ_max определяют длину l_υ шкалы скорости. Такая же длина l_υ должна быть и у шкалы угловых скоростей на высшей передаче. Эту шкалу наносят ниже шкалы скорости υ. При постоянной угловой скорости двигателя значения скорости автомобиля на различных передачах обратно пропорционально передаточным числам коробки передач:

 

υ _I : υ _II = i _II : i _I ; υ _II : υ _III = i _III : i _II  … и т.д.

 

Поэтому размер деления шкалы угловой скорости, например, для первой передачи в i_I раз меньше размера деления шкалы для прямой передачи.

 

2. Контрольные вопросы

1. Что называется тяговой характеристикой автомобиля?

2. В чем заключается сущность стендовых испытаний автомобиля?

3. Как рассчитываются линейная скорость; сила тяги; передаточное число трансмиссии и к.п.д. трансмиссии автомобиля?

4. Как определяется размер деления шкалы угловой скорости для каждой передачи при построении тяговой характеристики автомобиля?

 

3. Задание для  расчета тяговой характеристики автомобиля

 

 Пусть требуется построить тяговую характеристику легкового автомобиля по следующим данным: i_I= 3,51; i_II = 2,26; i_III= 1,45; i_IV = 1,00; i _гл= 4,1; r = 0,33 м; η  = 0,9.  Значения крутящего момента Ме в зависимости от эффективной мощности и угловой скорости двигателя приведены в таблице 1

 

Таблица 1. Значения крутящего момента четырехтактного карбюраторного двигателя

 

Параметры	Угловая скорость коленчатого вала в рад/c
	136	220	304	388	472	556
Nе в кВт ……………………………………..	25,0	41,9	57,0	67,6	72,0	67,5
Ме в Н м …………………………………….	184	190	188	174	152	121

 

4..Методические указания

Рассчитать по формулам (2), (5)  значения скорости автомобиля υ и силы тяги Р   для каждой из четырех передач. Результаты занести в таблицу 2.

Таблица 2. Результаты расчетов υ и Р

   

Параметры	Угловая скорость коленчатого вала в рад /с
	136	220	304	388	472	556
υI  в м /c
υI I  в м /с
υI II  в м /с
υI V  в м /с
Рт I в Н
РтI I в Н
РтI II в Н
РтI V в Н

 

Выбрать масштаб для шкалы скорости υ (2мм – 1 м/с), и рассчитать масштабы для угловой скорости коленчатого вала на каждой передаче.

В соответствии с выбранными масштабами построить тяговую характеристику

автомобиля  (рис. 1)

Проанализировать полученные графики:

1) Как изменяется сила тяги автомобиля при увеличении (уменьшении) скорости?

2) В чем разница между изменением силы тяги на первой передаче от изменения силы тяги на четвертой передаче? Почему?

3) При каких значениях скорости достигается максимальная сила тяги для каждой передачи ? Почему?

 

5. Содержание отчета

1. Название и цель работы. 

2. Ответы на контрольные вопросы.

3. Исходные данные и ход выполнения практического задания (расчеты, графики).

4. Анализ полученных результатов.