Пример анализа графиков

Анализируя построенные графики (см. ниже), можем сделать следующее заключение: максимально – возможная скорость автомобиля по силовому балансу – 24,3 м/с (км/ч), по мощностному 24,2 м/с (км/ч). Небольшое расхождение в определении Vmax по тяговому и мощностному балансам может быть в результате наличия погрешностей в расчётах и при построении графиков. Если такое расхождение имеет место и нас не устраивает, то с целью уточнения результата следует построить графики в другом масштабе, обеспечивающем более высокую точность.

Контрольные вопросы

1 Как связаны между собой уклон дороги i и угол подъёма α?

2 Что такое «сила сопротивления качению»?

3 Как определяется коэффициент сопротивления качению?

4 Какова природа возникновения силы сопротивления качению?

5 Объясните понятие «гистерезисные потери в шине».

6 Что означает коэффициент обтекаемости автомобиля?

7 Как определяется лобовая площадь легкового автомобиля?

8 Как определяется лобовая площадь грузового автомобиля?

9 Что такое «сила сопротивления подъёму» автомобиля?

10 От чего зависит сила сопротивления подъёму автомобиля?

11 Из чего складывается величина силы сопротивления дороги?

12 Из чего складывается коэффициент суммарного сопротивления дороги?

13 Что такое фактор обтекаемости автомобиля?

14 Как определяется сила сопротивления воздуха?

15 Что собою представляет «уравнение движения» автомобиля?

16 Что такое силовой баланс автомобиля?

17 Как строятся графики силового баланса автомобиля?

18 Как по графикам силового баланса определить максимальную скорость автомобиля?

19 Как по графикам силового баланса определить максимальное сопротивление дороги, которое автомобиль может преодолеть по условиям сцепления?

20 Что такое мощностной баланс автомобиля?

21 Как определяется тяговая мощность автомобиля?

22 Как определяется мощность на преодоление суммарной силы сопротивления дороги и мощность на преодоление силы сопротивления воздуха?

23 Как стоятся графики мощностного баланса автомобиля?

24 Может ли максимальная скорость автомобиля, определённая по мощностному балансу, отличаться от максимальной скорости, определенной по силовому балансу, при одинаковых условиях движения?

25 Как по силовому и мощностному балансу определить силу и мощность, затрачиваемые на преодоление силы инерции автомобиля?

4 Динамический фактор и динамический паспорт автомобиля

Цель занятия; закрепить теоретические знания и получить навыки построения графиков динамической характеристики и динамического паспорта с диаграммой нагрузок и кривыми буксования ведущих колес автомобиля.

Содержание занятия

1 По лекциям и литературе /1/ самостоятельно проработать раздел теории автомобиля по теме занятия (при домашней подготовке). По справочной литературе определить и записать исходные данные, необходимые для расчетов.

2 На примере, приведённом в методической информации ознакомиться с расчётами данных для построения графиков динамической характеристики и динамического паспорта с номограммой нагрузок автомобиля с возможным буксованием ведущих колес по условию сцепления.

3 Кратко изложить в отчёте порядок расчёта с примерами вычисленной по формулам (для одной точки параметра).

4 Выполнить все расчёты. Результаты расчётов записать в подготовленную таблицу.

5 Построить график динамической характеристики для всех передач КП автомобиля с полной нагрузкой.

6 Построить на графике Da = f (V) номограмму нагрузок D = f(H), где H – нагрузка на автомобиль.

7 Дополнить полученный динамический паспорт построением кривых буксования

Dсц = f(φ) для нескольких значений коэффициента сцепления.

8 Потренироваться в использовании динамического паспорта для определения параметров движения автомобиля для различных сочетаний Н, ψ, φ, D, V и H, принимая их по собственному усмотрению, но отличающихся от условий примера, приведённого ниже в методической информации.

9 Отчёт должен содержать краткое описание методики расчёта, динамический паспорт, примеры использования его по условиям п.8, заключение.

Методические указания

Все расчеты провести на примере автомобиля – ЗИЛ-431410

Исходные данные:

- полная масса автомобиля mа =10,525т;

- часть полной массы, приходящаяся на заднюю ось mа2 = 7,9 т;

- нагрузка (вес) на заднюю ось, соответственно, Gа2:

Gа2= m2 · g = 7, 9· 9,81 = 77,5 кН;

- снаряжённая масса автомобиля mo =4,3т;

- нагрузка на заднюю ось, соответственно, Gо2 = 21,39 КН.

Коэффициент сцепления с дорогой φ =0,62 – 0,7 (для гравийной дороги).

Полная и снаряжённая массы берутся для своего варианта из справочника НИИАТ. Коэффициент сцепления с дорогой берётся в соответствии с типом покрытия (по своему варианту) из справочника (с.69, таблица 7.4, /2/).

Динамический фактор автомобиля рассчитать по формуле:

,

где Gа – полный вес автомобиля, кН.

Динамический фактор автомобиля вычислить для полного веса автомобиля Ga:

.

Значение Рк и Рw для текущих расчетов принимать из ПЗ № 2 и 3.

Результаты расчётов динамического фактора D занести в таблицу 8.

Для построения номограмм нагрузок на графике нужно воспользоваться формулами определения масштабов шкалы ординат динамического фактора:

- для полного веса автомобиля Gа: µа =Dmax / L= 0,284 / 187 =0,00152 мм-1,

- для снаряжённого веса автомобиля Gо:

µo= мм-1,

где µа и µо – соответственно масштабы для D и Dо;

Dmax – округлённое максимальное значение D;

L – высота оси ординат графиков D = f (V), мм. (Конкретное значение L выбрать из соображения хорошей наглядности графиков).

По условиям контроля буксования при равномерном движении:

Рт Рсц= φ G2,

где G2 –вес автомобиля в кН, приходящийся на ведущие колёса.

Тогда динамический фактор по сцеплению

.

Динамический фактор по сцеплению вычисляется как для автомобиля с полным весом Gа и, соответственно, нагрузкой на заднюю ось - Gа2, так и для автомобиля со снаряжённой весом Gо и, соответственно, - Gо2 .

Динамический фактор по сцеплению можно и удобнее определять по формулам: для автомобиля с полной массой

;

для автомобиля со снаряжённой массой

;

Для φi = 0,1:

Dаφ =0,75 0,1= 0,075;

Dоφ=0,507 0,1= 0,051;

Динамический паспорт автомобиля представляет собой совокупность динамической характеристики, номограммы нагрузок и номограммы контроля буксования.

Номограмму нагрузок пристраивают следующим образом. Ось абсцисс динамической характеристики продолжают влево и на ней откладывают отрезок произвольной длины (50-100 мм). На этом отрезке наносят шкалу нагрузки Н в процентах. Через нулевую (крайнюю левую) шкалу нагрузок проводят прямую, параллельную оси Dа, и на ней наносят шкалу Dо в масштабе µо с шагом Δ Dо = 0,1. Равнозначные деления шкал Dа и Dо (с шагом Δ Dо = 0,1) соединяют прямыми линиями.

Номограмму контроля буксования по заданным значениям φ получить путем откладывания вычисленных значений Dφ для полного и снаряженного веса автомобиля на оси ординат D и Dо в соответствующих масштабах µа и µо с последующим соединением равнозначных значений Dаφ и Dоφ прямыми линиями. Над каждой линией указывают значение φi, при котором вычислены Dаφ и Dоφ .

При расчёте номограммы Dφ значение φ принимают φ1= 0,1 до φк= φmax с шагом Δ φ = 0,1,

где φmax – максимальное значение φ для конкретного покрытия дороги (по варианту задания).

Результаты расчёта заносятся в табл. 10.

Таблица 10 – Исходные данные (из справочника)

Обозначения Единица измерения Исходные данные
Ga кН 103,25   Коэффициент сцепления φ = 0,1; 0,2; 0,3; 0,4; 0,5; 0,6; 0,7.
Ga2 кН 77,50
Gо кН 42,18
Gо2 кН 21,39

Таблица 11 – Расчет динамической характеристики автомобиля

Обозначение Единица измерения Расчёт динамической характеристики автомобиля
Первая передача
V 1 м /с 0,80           3,39  
Рт1 кН 32,60           27,64  
Рв кН 0,002           1,816  
Рт - Рв кН 32,59           25,82  
Dа1 - 0,316           0,250  
Вторая передача
V2 м /с 1,44           6,16  
Рт2 кН 17,96           15,23  
Рв кН 0,002           1,816  
Рт - Рв кН 17,96           13,41  
Dа2 - 0,174           0,130  
Третья передача
V 3 м /с 2,58           11,02  
1                  
Рт3 кН 10,03           8,51  
Рв кН 0,002           1,816  
Рт - Рв кН 10,03           6,69  
Dа3 - 0,097           0,065  
Четвёртая передача
V 4 м /с 4,02           17,17  
Рт4 кН 6,44           5,46  
Рв кН 0,002           1,816  
Рт - Рв кН 6,44           3,64  
Dа4 - 0,062           0,035  
Пятая передача
V 5 м /с 5,92           25,24  
Рт5 кН 4,38           3,71  
Рв кН 0,002           1,816  
Рт - Рв кН 4,38           1,90  
Dа5 - 0,042           0,018  

Так как наклонные линии номограммы проводят через значения ψ и φ, то при пользовании номограммой их промежуточные значения определяют интерполированием.

Масштаб для построения номограммы Dφ тот же, что и для построения динамического фактора D.

Значения аргумента Vi принимаются по данным ПЗ №2 (здесь i =1,2,3,4,5 – передачи КП).

Таблица 12 - Расчёт Dаφ и Dоφ

Расчёт Dаφ и Dоφ
φ 0,05 0,1 0,2 0,3 0,4 0,5 0,6 0,7
Dаφ 0,038 0,075 0,150 0,225 0,300 0,375 0,450 0,525
Dоφ 0,025 0,051 0,101 0,152 0,203 0,253 0,304 0,355

Примеры решения задач по динамическому паспорту:

1 Определить скорость автомобиля при уклоне iy = 8,7 % на сухой асфальтированной дороге (f =0,01; φ =0,75) без нагрузки.

2 Определить скорость автомобиля при уклоне iy = 8,7 % на сухой асфальтированной дороге (f =0,01; φ =0,75) с нагрузкой 80%.

3 Определить минимально необходимый коэффициент сцепления φmin при нагрузке Н = 60 % и скорости 23 м/с.

4 Определить Vmax и φmin при ψ =0,3 и Н = 15 %.

Решения:

1 ψ = f cosα +sinα = 0,01cos(arctg 0,087) + sin(arctg0,087) = 0,097. Из точки А (пересечения линии ψ = 0,1 с вертикалью Н = 0) проводим горизонталь до кривой Da4 и вертикаль на ось V, получаем V = 14,0 м/с.

2 Как в задаче 1 проводим горизонталь из точки В до кривой Da3 и вертикально ось V, получаем V =8,1 м/ с.

3 Проводим из точки на ось V =23 м/с вертикаль до кривой Da5 и далее горизонталь до пересечения с вертикалью Н = 60 %. Полученная точка С лежит на линии φ = 0,048 (определённо интерполяцией). Это и есть φmin.

4 Из точки Н = 15% проводим вертикаль до пересечения с линией ψ = 0,3 (точка D), далее горизонталь до кривой Da2 и опускаем вертикаль на ось V. Получаем Vmin = 5,2 м/ с, а точка D даёт нам φmin = 0,5. Движение автомобиля возможна второй передаче.

Контрольные вопросы

1 Объясните разницу в понятиях «полный» и «снаряжённый»вес.

2 Что такое сила сцепления?

3 Как определить коэффициент сцепления?

4 От чего зависит величена коэффициента сцепления?

5 Что такое «динамический фактор»?

6 Что такое динамический фактор по сцеплению?

7 Как определяется динамический фактор о сцеплению при построении динамического паспорта?

8 Как строятся графики динамической характеристики?

9 Что такое динамический паспорт автомобиля?

10 Как строятся номограммы нагрузок автомобиля?

11 Как строятся номограммы контроля буксования?

12 Как определяется масштаб для шкалы оси Da?

13 Как определяется масштаб для шкалы оси Dо?

14 В каком масштабе откладываются значения Dφ при построении номограммы контроля буксования?

15 Потренируйтесь в решении задач с использовании динамического паспорта по приведённым примерам.

16 Придумайте свои примеры использования динамического паспорта.

5 Построение графиков ускорений, времени и пути разгона автомобиля

Цель занятия: закрепить теоретические знания и получить навыки построения графиков ускорений, времени и пути разгонаавтомобиля.

Содержание занятия

1 По лекциям и литературе самостоятельно проработать раздел теории автомобиля по теме занятия. При домашней подготовке ознакомиться по МУ с расчётом параметров и построением графиков ускорений, времени и пути разгона автомобиля, подготовить таблицы для записи расчетных данных.

2 На аудиторных занятиях выполнить все расчёты в соответствии с МУ для автомобиля с полной нагрузкой и без неё, с занесением результатов в подготовленные таблицы.

3 По полученным данным построить графики ускорений, времени и пути разгона для автомобиля с полной нагрузкой и без неё.

4 В отчёте кратко изложить методику расчёта, с примерами вычислений параметров

разгона. В заключении проанализировать полученные кривых на графиках с точки

зрения приспособленности автомобиля для работы в конкретных дорожных услови-

ях, сделать выводы.

Методическая информация

Все расчеты произвести для автомобиля ЗиЛ-431410.

Исходные данные по автомобилю:

Время переключения передач в КП для автомобиля с карбюраторным двигателем:

-с синхронизатором tп = 0,5с;

-без синхронизатора – 1,5 с.

Таблица 13 – Исходные данные

Обозначения Единица измерения Исходные данные
ma т 10,325  
m о т 42,18
           
iкп - 7,44 4,1 2,29 1,47 1,0
δвр - 2,711 1,554 1,207 1,115 1,080

Динамика разгона характеризуется следующими показателями: ускорением, временем разгона и путём разгона.

Графики ускорений можно построить по кривым динамического фактора, используя формулу:

м/с2,

где δвр – коэффициент учёта вращающихся масс двигателя, трансмиссии и колёс;

g = 9,81 – ускорение свободного падения, м/с2;

Коэффициент суммарного сопротивления дороги ψ:

ψ = i + f; при i = 0; ψ = f.

,

где m– масса автомобиля, для которой выполнить расчёт (для приведённого примера принять m = ma, т).

iк – передаточное число КП (в приведённом примере iк принять для 1–ой передачи).

Графики построить для автомобилей без нагрузки и с полной нагрузкой. Исходные данные D и ψ принять из предыдущих работ, а результаты вычислений занести в табл. 14.

Таблица 14 – Расчет значений ускорений автомобиля на разных ступенях КП

Обозначения Единица измерения Расчёт ускорений автомобиля
Первая передача
V м / с 0,80           3,39  
ψ - 0,01           0,01  
Da - 0,316           0,250  
ja м / с2 1,11           0,87  
D0 - 0,773           0,612  
j0 м / с2 1,44           1,14  
Вторая передача
V м / с 1,44           6,16  
ψ - 0,01           0,01  
Da - 0,174           0,130  
ja м / с2 1,03           0,76  
D0 - 0,426           0,318  
j0 м / с2 1,73           1,28  
Третья передача
V м / с 2,58           11,02  
ψ - 0,01           0,01  
Da - 0,097           0,065  
ja м / с2 0,71           0,45  
D0 - 0,23           0,159  
j0 м / с2 1,48           0,97  
Четвёртая передача
V м / с 4,02           17,17  
ψ - 0,01           0,01  
Da - 0,062           0,035  
ja м / с2 0,46           0,22  
D0 - 0,153           0,086  
j0 м / с2 1,09           0,59  
Пятая передача
V м / с 5,92           25,24  
ψ - 0,01           0,01  
Da - 0,042           0,018  
ja м / с2 0,29           0,08  
D0 - 0,104           0,045  
j0 м / с2 0,77           0,29  

Время разгона на элементарном отрезке изменения скорости по графику j = f(V)

c.

Полное время разгона .

При построении графиков учитывать время переключения передач, которое необходимо суммировать с соответствующим значением Δ t i.

Снижение скорости при переключении передач:

м / с.

В данном примере вычислений принято ψ = f =0,01.

При построении графика Δ Vп вычитать из последнего, перед переключением, значения Vi.

Для определения пути разгона воспользуемся формулами:

м;

м.

Средняя скорость за время переключения передачи:

м / с,

где Vпi – скорость автомобиля в момент выключения сцепления перед очередным переключением передачи, м/с.

Путь, проходимый автомобилем за время переключения передачи:

ΔSn =Vncpi tn = 2,63 0,5 = 1,31 м.

Для построения графика ускорений j = f (V) рассчитать величины j для 6 8 значений скорости V на каждой передаче.

Кривые ускорений для автомобиля с полной нагрузкой и без нагрузки расположить на одном поле графика, выбрав для них разный тип линий. Например: сплошная линия – с полной нагрузкой и точечная (или пунктирная) – без нагрузки.

В настоящих МУ приведен пример построения графика ускорений для автомобиля с полной нагрузкой. Графики для автомобиля без нагрузки строить аналогично.

До расчётов и построения графиков времени и пути разгона автомобиля определить моменты переключения передач, учитывая, что максимальная интенсивность разгона достигается, если переключение передачи выполнить в точках пересечения кривых j = f(V), а если они не пересекаются, то в точках, соответствующих концу этих кривых. Моменты переключения на графиках j = f(V) отметить тонкими вертикальными линиями.

Для дальнейшего расчёта выбрать от 3 до 6 точек в каждом отрезке оси V на одной из передач. При этом последней точкой в каждом отрезке должна быть скорость в момент выключения сцепления, а начальной точкой следующего отрезка – скорость, с учётом её уменьшения за время переключения передач.

Результаты расчётов представить в табл. (15 и 16).

Таблица 15 – Расчет ускорений и времени разгона автомобиля с полной нагрузкой

Обозначения Единица измерения Расчёт ускорений автомобиля Переключение передач
Первая передача
V м / с   0,8 1,06 1,59 2,12 2,65  
ΔV м / с   0,8 0,26 0,53 0,53 0,53 -0,05
j м / с2   1,11 1,14 1,17 1,14 1,07  
jср м / с2   0,56 1,13 1,16 1,16 1,11  
Δt c   1,44 0,23 0,46 0,46 0,48 0,5
Δt с   1,44 1,67 2,13 2,59 3,07 3,57
Вторая передача
V м / с 2,6 2,89 3,85 4,81 5,77 6,16  
ΔV м / с   0,3 0,96 0,96 0,96 0,39 -0,05
j м / с2 1,07 1,09 1,06 0,98 0,84 0,76  
jср м / с2   1,08 1,08 1,02 0,91 0,80  
Δt c   0,27 0,89 0,94 1,05 0,49 0,5
Δt с 3,57 3,84 4,73 5,67 6,73 7,22 7,72
Третья передача
V м / с 6,11 6,89 8,61 10,33 11,02    
ΔV м / с   0,8 1,72 1,72 0,69   -0,05
j м / с2 0,76 0,71 0,64 0,53 0,45    
jср м / с2   0,74 0,68 0,59 0,49    
Δt c   1,06 2,55 2,94 1,41   0,5
Δt с 7,72 8,78 11,32 14,26 15,67   16,17
Четвёртая передача
V м / с 10,97 13,41 16,1 17,17      
ΔV м / с   2,4 2,69 1,07     -0,05
j м / с2 0,45 0,39 0,3 0,22      
jср м / с2   0,42 0,35 0,26      
Δt c   5,81 7,80 4,12     0,5
Δt с 16,17 21,98 29,78 33,89     34,39
Пятая передача
V м / с 17,12 19,72 23,66 25,24 27,6    
ΔV м / с   2,6 3,94 1,58 2,36    
j м / с2 0,22 0,22 0,14 0,08 -0,01    
jср м / с2   0,22 0,18 0,11 0,04    
Δt c   11,82 21,89 14,36 67,43    
Δt с 34,39 46,21 68,10 82,47 149,89    
                   

Примечание: значения Vi и ji берутся по графику j = f(V) или таблице 12 «Расчёт ускорений автомобиля», ΔVn – по предварительному расчёту, tп – по справочным данным.

Таблица 16

– Расчет пути разгона автомобиля

Обозначения Единица измерения Расчёт пути разгона автомобиля Переключение передач
Первая передача
V м / с   0,8 1,06 1,59 2,12 2,65 -0,025
V ср м / с -   0,40 0,93 1,33 1,86 2,39 2,63
Δt C   1,44 0,23 0,46 0,46 0,48 0,5
ΔS м   0,58 0,21 0,61 0,85 1,14 1,31
S = м   0,58 0,79 1,40 2,25 3,39 4,71
Вторая передача
V м / с 2,60 2,89 3,85 4,81 5,77 6,16 -0,025
V ср м / с -   2,75 3,37 4,33 5,29 5,97 6,14
Δt C   0,27 0,89 0,94 1,05 0,49 0,5
ΔS м   0,74 3,01 4,08 5,58 2,91 3,07
S = м 4,71 5,44 8,45 12,53 18,11 21,02 24,09
Третья передача
V м / с 6,11 6,89 8,61 10,33 11,02   -0,025
V ср м / с -   6,50 7,75 9,47 10,68   11,00
Δt C   1,06 2,55 2,94 1,41   0,5
ΔS м   6,90 19,75 27,84 15,03   5,50
S = м 24,09 30,98 50,73 78,57 93,61   99,10
Четвёртая передача
V м / с 10,97 13,41 16,10 17,17     -0,025
V ср м / с -   12,9 14,76 16,64     17,15
Δt C   5,81 7,80 4,12     0,5
ΔS м   70,82 115,05 68,46     8,57
S = м 99,10 169,92 284,97 353,43     362,00
Пятая передача
V м / с 17,12 19,72 23,66 25,24 27,60    
V ср м / с -   18,42 21,69 24,45 26,42    
Δt C   11,82 21,89 14,36 67,43    
ΔS м   217,69 474,77 351,19 1781,46    
S = м 362,00 579,69 1054,46 1405,65 3187,12    
                     

Примечание: - значения V и Δt берутся из таблицы 12;

- шкалу скорости на графиках выполнить в масштабах м/с и км/ч,

соответственно.

Контрольные вопросы

1 Какими показателями характеризуется параметры разгона автомобиля?

2 Каков смысл обозначения «δвр»?

3 Напишите формулу для расчета параметров графика j = f(V).

4 В каком случае при расчёте j коэффициент ψ можно заменить коэффициентом f?

5 Является ли δвр постоянным при построении кривой ускорения для одной передачи?

6 Как изменяется значение δвр при построении кривых j = f(V) на всех передачах?

7 Принцип построения графиков t и S разгона по данным графика j = f(V).

8 Как определяется Δti?

9 Как учитывается момент переключения передач при построении графика времени и пути разгона?

10 Как изменяется скорость автомобиля при переключении передач?

11 Уменьшается или увеличивается значение времени и пути разгона при переключении передач?

12 Как определяется средняя скорость автомобиля за время переключения передачи?

13 Как определяется ΔS i?

14 Как строится график времени разгона?

15 Как стоится график пути разгона?

16 Как по графику ускорений определить оптимальные моменты переключения передач?


Понравилась статья? Добавь ее в закладку (CTRL+D) и не забудь поделиться с друзьями:  



double arrow
Сейчас читают про: