Улучшение эксплуатационно-технических показателей легкового автомобиля малого класса ВАЗ-2110

 

В точке Pкni = PSni будет выполняться силовой баланс.

Cиловой баланс находится на пересечении регуляторной ветви с кривой суммарной силы внешних сопротивлений

 

В точке пересечения графиков Pкni   и PSni  -  получаем Vа Р.

 

Vа Р = 169 км/ч, что достигается на 4-ой передаче

 

Мощностные составляющие и мощностной баланс

 

На практике широко используют оценку энергетических возможностей автомобиля по его мощностным характеристикам, что дает возможность установить запас мощности двигателя по передачам, потери мощности в трансмиссии, реализуемую мощность на движителях (в данном случае на тяговых колесах) и определить максимальную скорость - Va N , по мощностному балансу.

Начальные условия на расчет мощностных составляющих те же, что и в пункте 1.3.1.

Мощность двигателя во всех конкретных расчетных точках всех передач одинакова.

Уравнение мощностного баланса имеет вид:

Nкni = Neni*hтр = NSni = Nfni + Nwni,           кВт         

где: Neni - эффективная мощность двигателя, кВт.

              Nкni - мощность на колесе, кВт.

Nкni = Pкni*Vani/3600,  кВт                    

Уравнение (1) может быть преобразовано к виду:

NSv = ,           кВт                                                      

При расчете, значение Neni берется из ВСХ и просчитывается по всем передачам в функции скорости - Vani.

Все данные расчёта сводятся в таблицу III и по ним строятся графические зависимости вида:.    Nкni(Vani),Neni(Vani),NSni(Vani) = f(Vani)

 

По результатам графического решения определяют максимальную скорость по балансу мощности - Va N - максимальная скорость автомобиля,  которую он может развить при заданной мощности двигателя и потерь на внешнее сопротивление.

Таблица IV

i	1	2	3	4	5	6	7
ne	1000	2000	3000	4000	5000	6000	7200
Передача I, передаточное отношение трансмиссии Uтр1 = 13.468
VaI	8	16	24	32	40	48	57.6
NkI	14.44	31	47	62	72	76	69
NeI	15.37	32.9	50.58	66	76.81	80.8	73.65
NåI	0.284	0.922	1.377	1.984	2.32	3.27	4.78
Передача II, передаточное отношение трансмиссии Uтр2 = 7.215
VaII	15	30	45	60	75	90	108
NkII	14.4	30.8	47	61.3	71	75.3	69
NeII	15.37	33	50.62	66	76.79	81	73.78
NåII	0.569	1.43	2.88	5.27	8.74	13.72	22.08
Передача III, передаточное отношение трансмиссии Uтр3 = 5.032
VaIII	21	43	64	86	107	129	154
NkIII	14.4	30.8	47.3	61.4	71	75	69
NeIII	15.37	33	50.62	66	76.87	80.9	73.78
NåIII	0.888	2.649	6.06	12.04	21.7	35.5	58.47
Передача IV, передаточное отношение трансмиссии Uтр4 = 3.478
VaIV	31	62	93	124	155	186	223
NkIV	14.4	30.8	47.2	61.5	71	75	68.9
NeIV	15.37	32.8	50.57	66	76.87	80.8	73.67
NåIV	1.5	5.6	14.9	32	59	100	169
Передача V, передаточное отношение трансмиссии Uтр5 = 2.886
VaV	37	75	112	150	187	224	269
NkV	14.4	30.8	47.2	61	71	74.9	69
NeV	15.37	33	50.54	66	76.78	81	73.69
NåV	2	8.6	24.4	54	101	171	292

 

 

 

В точке Nкni=NSni  будет выполняться баланс по мощности

Мощностной баланс находится на пересечении регуляторной ветви с кривой NSni= f(Vani)

Va N = 169 км/ч, что достигается на 4-ой передаче

 

Динамические показатели автомобиля

 

Под динамическими показателями автомобиля обычно понимают составляющие динамического фактора и ускорения, которые они имеют в заданном силовом и скоростном диапазонах.

Динамический фактор, это безразмерная характеристика автомобиля, показывающая свободную силу тяги автомобиля, которая может расходоваться на преодоление возросшего дорожного сопротивления и ускорение.  Он позволяет:

- производить сравнение  тяговых возможностей автомобилей  разного назначения и разных  классов, независимо от их полной массы, конструкции трансмиссии и ходовой части, типа двигателя и т.д.,

- определять преодолеваемый  дорожный подъем на каждой  из передач,

- оценить возможности  по буксировке различных транспортных  средств.

Ускорения, развиваемые автомобилем, позволяют определить:

- безопасный диапазон  их значений (не наносящий ущерба  здоровью пассажиров и обеспечивающий  сохранность грузов) при трогании  с места и активном разгоне,

- оптимальные значения  ускорений, обеспечивающие заданный  темп разгона и сохраняющие установленный срок службы синхронизаторов коробки пере дач,

- оптимальные значения  скоростей, при которых следует  переключаться с передачи на  передачу (в коробке передач) при  разгоне автомобиля,

- рассчитать время и  путь разгона на любой передаче  и в любом диапазоне скоростей.

 

 

Расчет динамического фактора автомобиля

Полагаем, что автомобиль движется по дороге с учетом начальных условий - 2 ... 8 (п. 1.3.1.), но на подъем, т.е. a > 0 (и Þ Pa¹0). Тогда, уравнение (12) преобразуется к виду:

Pkni = Pfni + Pwni + Pani ;                                               (2)

Вычитая из силы тяги силу аэродинамического сопротивления и поделив (23) на силу веса автомобиля, с учетом уравнения (13), получим:

= ;                                                                           (3)

окончательно имеем:

                        Dni = fni + sin a                      (4)

где: Dni - динамический фактор автомобиля;

fni - текущее значение коэффициента сопротивлению колес автомобиля          при движении на n-ой передаче в i-ой расчетной точке;

sin a  - синус угла подъема профиля дороги. На практике, из-за малости                      угла подъема дороги, sin a приравнивают к tg a, а затем и к углу a.

Из сравнения уравнений (3), (4) видно, что динамический фактор

 

определится зависимостью:

Dni =

;           

Текущее значение коэффициента сопротивления качению ( в зависимости от скорости, т.е. от передаточного отношения в коробке передач на  каждой передаче) рассчитывается по выражению:

fi = fo

                               

 

Результаты расчета сводятся в Таблицу IV, по которым строятся динамические характеристики (динамический баланс), т.е. Dni, fni = f(Vni)

По результатам графического решения определяют максимальную скорость по динамическому балансу (по свободной силе тяги).Va D

 

Таблица IV

 

	1	2	3	4	5	6	7
n	1000	2000	3000	4000	5000	6000	7200
Передача I, передаточное отношение трансмиссии Uтр1 = 13.468
VaI	8	16	24	32	40	48	57.6
DI	0.4359	0.4681	0.479	0.465	0.431	0.375	0.282
fI	0.0084	0.0086	0.0087	0.0089	0.0091	0.0094	0.0099
Передача II, передаточное отношение трансмиссии Uтр2 = 7.215
VaII	15	30	45	60	75	90	108
DII	0.0085	0.0088	0.0093	0.00998	0.0108	0.0119	0.013
fII	0.00902	0.00904	0.00907	0.00910	0.00915	0.0092	0.00925
Передача III, передаточное отношение трансмиссии Uтр3 = 5.032
VaIII	21	43	64	86	107	129	154
DIII	0.16	0.169	0.166	0.152	0.126	0.09	0.03
fIII	0.0086	0.0092	0.01	0.0116	0.0133	0.015	0.018
Передача IV, передаточное отношение трансмиссии Uтр4 = 3.478
VaIV	31	62	93	124	155	186	223
DIV	0.1095	0.109	0.097	0.073	0.037	-0.0097	-0.08
fIV	0.0088	0.01	0.012	0.015	0.0186	0.023	0.0296
Передача V, передаточное отношение трансмиссии Uтр5 = 2.886
VaV	37	75	112	150	187	224	269
DV	0.089	0.0829	0.063	0.0299	-0.016	-0.0075	-0.164
fV	0.009	0.01	0.0137	0.018	0.023	0.0298	0.039

 

В точке Dni =  fni выполняться динамический баланс

Динамический баланс находится на пересечении регуляторной ветви с кривой fni= f(Vni)

Va D = 168.5 км/ч, что достигается на 4-ой передаче

 

 

 

 

Ускорения автомобиля

Из практики эксплуатации известно, что при движении автомобилей в городских условиях, их время движения с постоянной скоростью (равномерное движение), невелико и не превышает 20% от общего времени движения.

Исследования Московских учёных показывают, что движение с ускорением (разгон и замедление) составляют:

Разгон -  легковые автомобили - 37%

-  грузовые - 42%                               - от общего времени движения     

-  автобусы - 38%

Замедление  - легковые - 29%

        -  грузовые - 25%                       - от общего времени движения     

        -  автобусы - 24%

Из приведённых данных видно, что большую часть времени пассажиры и грузы испытывают на себе воздействие знакопеременных ускорений. Поэтому медицинскими исследованиями людей и прочностными испытаниями грузов были установлены границы допустимых ускорений (замедлений) при движении автомобилей на дорогах:

- При ЭКСТРЕННОМ ТОРМОЖЕНИИ - jторм £ 0.7*g = 6.9 м/c2,

- При РАЗГОНЕ - jmax £ 0.5*g = 4.9 м/c2,

- ОПТИМАЛЬНОЕ УСКОРЕНИЕ - jопт = 0.3*g = 3.27 м/c2.

Следовательно, при расчёте ускорений следует оценивать их значения для проектируемого автомобиля, чтобы в дальнейшем предусмотреть все меры безопасности при перевозках.

Расчёт ускорений автомобиля ведётся по уравнению

jni = ,      м/с2                                          

где: jni - ускорение автомобиля, м/с2;

dврn - коэффициент учета вращающихся масс, который может быть

                       рассчитан по уравнению (общий случай):   

ᵟврn = 1 + [Je*ᵟтр* +Jk]*                    

где: Je - момент инерции вращающихся масс двигателя, приведенный к         маховику. Обычно, его принимают равным моменту инерции  

      маховика;

Jk - суммарный момент инерции ведущих и ведомых колес по осям

      автомобиля.

Je и Jk либо задаются руководителем, либо подбираются по техническим         характеристикам заданного двигателя и выбранных (для

      проектируемого  автомобиля) шин.

Uтрni, ᵟтр,g, Ga, rk, n, i - то же, что и выше.

Если нет возможности определить значения Je и Jk, то ᵟврn (на каждой из n-передач) можно расчитать по уравнению:

ᵟвр = 1.05 + 0.03*U2n,                                             

где:  Un  - передаточное отношение в коробке передач на n-ой передаче.

 

 Результаты расчета  сводятся в Таблицу IV и в Таблицу V по которым строятся в 

баланс по ускорениям.

 

Таблица V

 

	1	2	3	4	5	6	7
n	1000	2000	3000	4000	5000	6000	7200
Передача I, передаточное отношение трансмиссии Uтр1 = 13.468
VaI	8	16	24	32	40	48	57.6
jI	2.898	3.115	3.188	3.09	2.86	2.478	1.844
Передача II, передаточное отношение трансмиссии Uтр2 = 7.215
VaII	15	30	45	60	75	90	108
jII	1.89	2.02	2.04	1.945	1.72	1.413	0.9
Передача III, передаточное отношение трансмиссии Uтр3 = 5.032
VaIII	21	43	64	86	107	129	154
jIII	1.363	1.425	1.397	1.252	1.01	0.672	0.15
Передача IV, передаточное отношение трансмиссии Uтр4 = 3.478
VaIV	31	62	93	124	155	186	223
jIV	0.918	0.9	0.774	0.53	0.167	-0.3
Передача V, передаточное отношение трансмиссии Uтр5 = 2.886
VaV	37	75	112	150	187	224	269
jV	0.73	0.67	0.457	0.11	-0.36