Визначення основних масових параметрів автомобіля

Динамічна характеристика є залежністю динамічного фактора автомобіля від швидкості його руху на кожній з передач коробки передач  та роздавальної коробки (якщо вона є  на автомобілі). Таким чином, кількість  кривих динамічної характеристики автомобіля визначається кількістю передач  коробки передач та роздавальної коробки.

Динамічний фактор автомобіля обчислюють за формулою

 

де Р_р - сила тяги на ведучих колесах, Н;

Р_w - сила опору повітря, Н,

Р_р - Р_w - залишкова сила тяги, яка може бути використана на подолання сил опору дороги та на розганяння автомобіля;

G_а - сила тяжіння від повної маси автомобіля, Н.

 

де М_к - крутний момент двигуна за його швидкісною зовнішньою характеристикою,    Н∙ м;

- передаточні числа  відповідно коробки передач, роздавальної  коробки та головної передачі;

- коефіцієнт корисної  дії (ККД) трансмісії автомобіля;

  - динамічний радіус коліс автомобіля, м.

 

де W - фактор обтічності автомобіля, Н-с²/м²;

 V_а - швидкість автомобіля, м/с.

 

де r_к - радіус кочення коліс автомобіля, м.

Графік прискорень автомобіля - графічна залежність прискорення автомобіля від швидкості його руху на кожній з передач при заданих дорожніх умовах.

Прискорення автомобіля можна визначити  за формулою

 

де  - коефіцієнт, що враховує інерцію обертових мас автомобіля при розганянні. Значення констант та з достатньою для навчального розрахунку точністю можна прийняти = = 0,04, тобто = 1,04 + 0,04 ;

- коефіцієнт опору дороги.  = 0,026.

Таким чином, для визначення прискорень можна користуватися формулою

 

Значення величин V_а, D та j обчислюють для кожної з передач коробки передач (у разі необхідності - і роздавальної коробки) як мінімум при 7...8 значеннях кутової швидкості із швидкісного діапазону двигуна та заносять до таблиці.

Індекс "і" відповідає номеру поточного  значення кутової швидкості колінчастого вала двигуна, із тих значень, що вибрані для розрахунків. Значеннями , задаються при побудові швидкісної зовнішньої характеристики двигуна розрахунковим методом або, у випадку використання реальної (за даними заводу-виробника) характеристики, - знімаючи з кривої крутного моменту поточні значення Мк.

і = 1 ...n, де n - кількість вибраних значень.

Індекс "j" відповідає номеру передачі у коробці передач автомобіля.

j = 1 ...m, де m - кількість передач.

Для І передачі коробки передач.

	w	80	120	160	200	240	280	320
I	V	0,769	1,153	1,538	1,922	2,307	2,691	3,076
	Pp	25380	26390	26720	26390	25390	23710	21370
	Pw	1,475	3,319	5,9	9,219	12,275	18,069	23,6
	D	0,475	0,494	0,5	0,493	0,475	0,443	0,339
	j	1,079	1,124	1,139	1,124	1,079	1,004	0,9
II	V	1,585	2,377	3,169	3,962	4,754	5,546	6,339
	Pp	12310	12800	12960	12800	12320	11510	10370
	Pw	6,266	14,098	25,063	39,16	56,391	76,754	100,25
	D	0,23	0,239	0,242	0,239	0,229	0,214	0,192
	j	1,162	1,212	1,228	1,21	1,157	1,071	0,95
III	V	3,277	4,916	6,554	8,193	9,831	11,47	13,108
	Pp	5955	6192	6269	6192	5957	5564	5015
	Pw	26,795	60,288	107,179	167,468	241,153	328,236	428,717
	D	0,111	0,115	0,115	0,113	0,107	0,098	0,086
	j	0,729	0,76	0,764	0,743	0,697	0,624	0,525
IV	V	6,51	10,126	13,502	16,877	20,252	23,628	27
	Pp	2891	3006	3043	3006	2892	2701	2434
	Pw	113,706	255,839	454,826	710,665	1023	1393	1819
	D	0,052	0,051	0,048	0,043	0,035	0,024	0,012
	j	0,281	0,276	0,249	0,199	0,127	0,031	-0,086

 

 

 

Швидкісну характеристику розганяння автомобіля, тобто залежність його швидкості при розганянні від  часу та шляху розганяння, визначають при випробуваннях автомобіля згідно з діючими нормативними документами. Її можна також побудувати, користуючися графо-аналітичним методом. Вихідні дані для побудови знаходять із графіка прискорень. З цією метою кожну з кривих графіка прикорень ділять на кілька інтервалів, на яких криву можна було б замінити прямою. Межі інтервалів позначають , де n - загальна кількість інтервалів. Тоді значення швидкості та прискорення V₁ і j₁ відповідають початку першого інтервалу, а V₂ та j₂ є кінцевими для першого і водночас початковими для другого інтервалу і т.д., тобто швидкість та прискорення відповідно для початку та кінця будь-якого і-ого інтервалу - це V_i, j_i та .

Час та шлях розганяння в кожному з інтервалів визначають за виразами

 

Знайдені величини заносяться в  таблицю.

№	Vi+1	Ji	Δt	t	ΔS	S
1	1,15	1,13	0,348174621	0,348174621	0,334633809	0,334633809
2	1,54	1,14	0,339059894	0,687234515	0,456222986	0,790856795
3	1,92	1,13	0,339099149	1,026333664	0,586640322	1,377497117
4	2,31	1,08	0,348238214	1,374571879	0,736328844	2,113825961
5	2,69	1,01	0,368167571	1,74273945	0,920007961	3,033833922
6	3,08	0,9	0,402712572	2,145452022	1,161152195	4,194986117
7	3,17	1,23	0,087888699	2,233340721	0,27443041	4,469416526
8	3,96	1,22	0,647178028	2,880518749	2,307564725	6,776981252
9	4,75	1,06	0,666308101	3,54682685	2,903724416	9,680705668
10	5,55	1,08	0,707626172	4,254453023	3,644474008	13,32517968
11	6,34	0,96	0,779696925	5,034149947	4,633452315	17,95863199
12	6,55	0,77	0,249240711	5,283390658	1,606731798	19,56536379
13	8,19	0,75	2,150348257	7,433738915	15,85554983	35,42091362
14	9,83	0,7	2,250229916	9,683968831	20,27914197	55,70005559
15	11,47	0,63	2,451654579	12,13562341	26,11154863	81,81160422
16	13,11	0,53	2,812140279	14,94776369	34,55876677	116,370371
17	13,5	0,26	0,993687727	15,94145142	13,22104998	129,591421
18	16,88	0,21	14,4752554	30,41670681	219,8699923	349,4614133
19	20,25	0,14	19,62146549	50,0381723	364,2682696	713,7296828
20	23,63	0,04	38,28059303	88,31876534	839,8838419	1553,613525
21	25	0	67,629134	155,9478993	1644,331619	3197,945143

 

 

За допомогою динамічної характеристики, графіка прискорень та швидкісної характеристики розганяння автомобіля можна визначити  показники тягово-швидкісних властивостей автомобіля:

• найбільший кут підйому, який здатний подолати автомобіль на кожній передачі при заданому коефіцієнті опору коченню ґ;
• максимальну швидкість, яку може розвинути автомобіль при русі по дорозі з заданими коефіцієнтом опору коченню ґта підйомом і;
• шлях і час розганяння автомобіля до максимальної швидкості;
• максимальну швидкість, якої може досягти автомобіль на шляху 400 та 1000 м;
• найбільші прискорення автомобіля на кожній передачі.

 

 

 

7. Визначення показників гальмівних властивостей автомобіля

Оціночними показниками динамічності автомобіля при гальмуванні слугують сповільнення j_cп та шлях гальмування S_г.

Сповільнення

 

де  - коефіцієнт зчеплення; для розрахунків приймають = 0,6;

- кут поздовжнього нахилу полотна  дороги. Сповільнення визначають  на горизонтальній дорозі, тому  = 0;

f- коефіцієнт опору коченню;  при визначенні сповільнення  приймають f = 0,02.

 

Шлях ефективного гальмування

 

де V_a - швидкість, від якої починається гальмування. Приймаю: V_a = 16,7 м/с — для вантажних автомобілів та автобусів.

 

Шлях зупиняння

 

де t_p = 0,8 c - час реакції водія;

t_np - час спрацьовування гальмівного привода. При пневматичному t_np = 0,6 с;

t_зр = 0,5 с — час зростання гальмівного зусилля;

К_е - коефіцієнт ефективності гальмівної системи. Для вантажних К_е = 1,4.

 

 

8. Визначення показників  стійкості автомобіля

Критична швидкість  автомобіля за умови його перекидання  на горизонтальному полотні дороги

,

де R - радіус повороту дороги, м;

 - середнє значення колії автомобіля, м;

В₁, В₂ - колія відповідно передніх та задніх коліс автомобіля, м;

h_g - висота центра мас автомобіля, м.

Критична швидкість  з умови ковзання на горизонтальному  полотні дороги

.

Якщо дорога обладнана віражем (поперечним ухилом полотна дороги), то критичні швидкості руху визначаються за такими залежностями

 

 

де  = 4° - кут поперечного нахилу полотна дороги.

Обчисливши значення V_пер та V_ковз, а також для 9...10 значень радіусів повороту в межах 20...100 м, зводять результати розрахунків у таблицю та будують графіки залежностей критичних швидкостей руху автомобіля від радіуса повороту на горизонтальному полотні дороги V_пер(R) і V_ковз(R) та на віражі

Отже,                                          

 

 

 

R,м	Vпер, м/с	Vковз, м/с	, м/с	, м/с
20,00	13,2	10,8	14,2	11,7
30,00	16,2	13,3	17,3	14,3
40,00	18,7	15,3	20	16,6
50,00	20,9	17,2	22,4	18,5
60,00	22,9	18,8	24,5	20,3
70,00	24,7	20,3	26,5	21,9
80,00	26,4	21,7	28,3	23,4
90,00	28,0	23,0	30,0	24,9
100,00	29,5	24,3	31,6	26,9

 

 

9. Визначення показників  керованості автомобіля 

Критична швидкість  автомобіля з умови керованості

 

де  - кут повороту керованих коліс автомобіля, град.

Обчисливши критичні швидкості  з умов керованості при  = 5, 10, 15, 20, 25, 30, 35, 40⁰, будують залежність критичної швидкості від кута повороту керованих коліс.

, град	5	10	15	20	25	30	35	40
, м/с	14,80	10,4	8,3	7,0	6,1	5,3	4,7	4,2

 

 

При русі автомобіля на повороті зі швидкістю  понад Укер керовані колеса будуть ковзати в поперечному напрямі й поворот їх на більший кут не змінить напрямку руху автомобіля. Виходячи з цього можна зробити висновок про межі керованості автомобіля.

Радіус повороту автомобіля при еластичних колесах

 

де  = 20° - середній кут повороту керованих коліс;

- кути бокового відведення (збочення) коліс передньої та  задньої осей, град:

,  
,

, - бокові сили, які діють на колеса передньої та задньої осей, Н.

Граничні значення бокових сил  та , при яких колеса котяться без бокового ковзання, визначають за виразами

,

де   та — сили зчеплення коліс відповідно передньої

та задньої осей з полотном дороги;

 та  - сили тяжіння, що припадають відповідно на передню та задню вісь автомобіля.

К_від1 та К_від2 — коефіцієнти опору боковому відведенню (збоченню) одного одинарного колеса передньої та задньої осей, Н/град;  для колеса вантажного автомобіля К_від = 800... 1500 Н/град.

 Н

 Н

Н

Н

 

 

 

 

При жорстких колесах радіус повороту

 

Враховуючи, що при R_e=R повороткість автомобіля нейтральна, при R_е > R - недостатня, при R_е < R - надлишкова.

 9,1> 9,06, тобто повороткість автомобіля недостатня.

10. Визначення показників  плавності ходу автомобіля

Основними оціночними показниками  плавності ходу є частота вільних  коливань підресорених і непідресорених мас, швидкість, прискорення та швидкість зміни прискорення коливань підресорених мас.

Підресорені маси здійснюють низькочастотні коливання з частотою

 

де  - статичний прогин підвіски, м; = 0,08...0,13 м у вантажних автомобілів та міських автобусів. Менші значення беруть для задньої підвіски, більші - для передньої.

 

 

Плавність ходу вантажного автомобілів задовільна.

 

Непідресорені маси мостів здійснюють високочастотні коливання, зумовлені жорсткістю шин, з частотою

 

де  - сумарна жорсткість шин моста, Н/м;

m_м - маса моста, кг.

При відсутності даних про жорсткість шин орієнтовно можна взяти = 6,7...8.5 Гц (менші значення - передня підвіска, більші - задня).

Приймаємо , .

Крім вільних коливань, автомобіль здійснює також вимушені коливання з частотою

 

де  - швидкість автомобіля, м/с;

S - довжина хвилі нерівності на дорозі, м; S = 0,5...5,0 м.

 

Швидкість руху, при якій може настати резонанс, обчислюють за виразом

 

Приймаємо S=0 та S=4 м

 

 

 

 

 

 

 

Швидкість та прискорення  коливань підресорених мас визначають за формулами:

 

де =0,05 м - висота нерівності

 м/с

 м/с

 м/с

 м/с

Швидкість зміни прискорення при коливаннях

 м/с

 м/с

 м/с

 

11. Визначення показників  прохідності автомобіля

Виконавши спрощене креслення автомобіля у масштабі 1:20, 1:25, 1:40 або 1:50 - в залежності від розмірів (види справа, спереду  та ззаду), визначають за ним показники  профільної прохідності:

• дорожній просвіт під переднім h₁ та заднім h₂ мостами та між мостами h, мм;
• передній l₁ та задній l₂ звиси, мм;
• кути переднього , та заднього  звисів, град;
• повздовжній кут прохідності;
• поздовжній R_позд та поперечний R_попер радіуси прохідності, м.