Силовой баланс автомобиля. Из уравнения движения автомобиля (см

Из уравнения движения автомобиля (см. формулу 4.3) следует, что при прямолинейном движении автомобиля на подъем тяговая сила на ведущих колесах автомобиля расходуется на преодоление сил сопротивления дороги, воздуха и на его разгон:

(4.7)

Такая форма записи называется уравнением силового баланса автомобиля и выражает соотношение между тяговой силой на ведущих колесах и силами сопротивления движению.

На основании уравнения (4.7) строится график силового баланса (рис.4.2), позволяющий оценивать тягово-скоростные свойства автомобиля.

При построении графика силового баланса сначала строится тяговая характеристика автомобиля. Затем наносят зависимость силы сопротивления дороги от скорости. Если коэффициент сопротивления дороги – постоянная величина, то указанная зависимость представляет собой прямую линию, параллельную оси абсцисс, а при непостоянном коэффициенте сопротивления дороги – кривую параболической формы.

После этого от кривой, характеризующей силу сопротивления дороги, откладывают вверх значения силы сопротивления воздуха при различных скоростях движения.

Р_тI, Р_тII, Р_тIII, - тяговые силы на I, II, III передачах,

Р ^' _тI – тяговая сила на I передаче при уменьшенной подаче топлива;

v ₁- одно из возможных значений скорости автомобиля.

Рисунок 4.2 – График силового баланса автомобиля

Кривая суммарного сопротивления дороги и воздуха P _д + Р _в определяет тяговую силу P _т, необходимую для движения автомобиля с постоянной скоростью. При любой скорости движения отрезок P _з, заключенный между кривыми P _т и (P _д + Р _в ), характеризует запас силы по тяге. Этот запас может быть использован при данной скорости для разгона, преодоления дополнительного дорожного сопротивления (например, подъема) или перевозки дополнительного груза (буксировка прицепа).

Запас силы по тяге на низших передачах больше, чем на высших. Именно поэтому движение в тяжелых дорожных условиях осуществляется на низших передачах.

С помощью графика силового баланса можно решать различные задачи по оценке тягово-скоростных свойств автомобиля: определение максимальной скорости, определение максимальной силы сопротивления дороги, определение максимального преодолеваемого подъема, определение ускорения движения, определение возможности буксования ведущих колес.

Максимальная скорость v _max движения автомобиля определяется точкой пересечения кривой тяговой силы Ρ _т на высшей передаче и суммарной кривой сил сопротивления Р _д + Р _в. В этой точке запас силы по тяге и ускорение автомобиля j равны нулю, а скорость движения максимальна, так как ее дальнейшее увеличение невозможно.

Максимальная сила сопротивления дороги, преодолеваемая автомобилем при движении равномерно с любой скоростью, определяется как: P _{д max} = P _т – Р _в = P _д + P _з.

Для нахождения максимального подъема, преодолеваемого автомобилем при постоянной скорости на любой передаче, необходимо нанести на график суммарную кривую сил сопротивления качению и воздуха Р _к + P _в и определить максимальную силу сопротивления подъему: Р _{п max}= P _т – (Р _к + P _в).

Зная эту силу, можно найти максимальный угол подъема α _max.

Для нахождения ускорения, которое может развить автомобиль на заданной дороге при любой скорости, нужно определить силу сопротивления разгону Р _и = P _т – (Р _д + P _в) = Р _з, а затем можно найти ускорение, которое способен развить автомобиль при выбранной скорости движения

Для оценки возможности буксования находят силу сцепления Р _сц колес с дорогой при известном коэффициенте φ _х и значение силы сцепления откладывают на оси ординат, а на этом уровне проводят горизонталь.

При Р _сц < Р _т (область выше Р _сц, рис. 4.2) трогание автомобиля с места на I передаче невозможно, а при движении неизбежна остановка.

При Р _сц > Р _т (область ниже Р _сц) выполняется условие отсутствия буксования. Следовательно, при полной нагрузке двигателя безостановочное движение автомобиля без пробуксовки ведущих колес невозможно лишь на I передаче. Для движения без буксования на I передаче необходимо уменьшить подачу топлива, т.е. – тяговую силу на ведущих колесах.