Паливна економічність автомобіля

Одним з основних показників, яким оцінюється паливна економічність автомобіля, вважається витрата палива QS на 100 км пройденого шляху у разі рівномірного руху з певною швидкістю в заданих дорожніх умовах.

(4.21)

де Ne — потужність двигуна, яка необхідна для руху автомобіля в заданих дорожніх умовах, кВт;

ge — питома витрата палива, що відповідає даному режиму роботи двигуна, (для карбюраторних двигунів вона становить 250 – 320 г/кВт.год і для дизельних – 210 – 280 г/кВт.год) г/кВт×год;

ρп — питома вага палива (для бензину — 0,725 кг/л, для дизельного палива — 0,825 кг/л);

V — швидкість руху автомобіля, км/год.

Потужність, яка необхідна для руху автомобіля на дані швидкості у заданих дорожніх умовах на прямій передачі, визначається за формулою:

(4.22.)

В умовах експлуатації якість дороги, навантаження автомобіля та швидкість руху непостійні. Тому автомобільному двигуну доводиться працювати на різних навантажувальних і швидкісних режимах.

Питома витрата палива ge залежить від економічності двигуна та режиму його роботи. Значення ge змінюється в широких межах із зміною потужності та частоти обертання вала двигуна.

Для визначення питомих витрат палива, що відповідаюь різним режимам роботи автомобіля, можна користуватися графіком / 4.4. / На графіку зображена крива ефективної потужності Ne = f (nд) що розвивається двигуном під час повного відкриття дросельної заслінки, та ряд кривих питомих витрат палива ge, отриманих під час різних навантажень двигуна. Навантаження характеризується відношенням потужності, що розвивається двигуном у даному режимі, до потужності, яка розвивається на тій же частоті обертання за умови повного відкриття дросельної заслінки. Для кожної кривої ge вказується ступінь використання потужності двигуна, виражений в процентах. Криві будуються за даними стендових випробувань двигуна.

Щоб зв’язати на вказаному графіку частоту обертання двигуна n _д із

рухаються поступально, і аеродинамічний опір враховуються, при необхідності, як і при прямолінійному русі.

Для оцінки впливу сил на поворот машини зручно ви­значати їх моменти відносно точки О2: якщо момент спря­мований в бік повороту — сила утворює поворотний момент МП, якщо проти — момент, що перешкоджає повороту Мс. Поворот неможливий (настає втрата керованості) при МП<МС.

Колісну машину розвертають бокові реакції ґрунту, які діють на передні колеса, а також дотичні сили тяги цих коліс (якщо вони ведучі).

Сила опору коченню задніх коліс і дотичні сили тяги не повертають машину і не перешкоджають повороту, якщо вони попарно рівні (їх моменти відносно точки О2 врівноважуються).

Бокові реакції Z'2 і Z"2 не утворюють моментів відносно

точки О2, якщо задні колеса котяться без бокового відве­дення.

Сили опору коченню передніх коліс P'fl і Р" бокова складова відцентрової сили Рц бокова складова тягового зусилля Рт і моменти опору повороту коліс, а також мо­мент сил інерції Mj перешкоджають повороту.

Поздовжня складова відцентрової сили та інші поз­довжні сили не впливають на поворот, якщо проекції їх ліній дії проходять через О2.

Рівність сил Р'к2 і Р"к2 забезпечується між колісним ди­ференціалом. Проте, якщо диференціал блокований, то вона порушується і поворот утруднюється.

Роздільне гальмування задніх коліс тракторів дозволяє змінювати Р'к2 і Р"к2 так, щоб ці сили сприяли повороту.

Потрапляння задніх коліс у глибокі колії збільшує М'с2 і М"с2 і утруднює поворот.

Потрапляння задніх коліс у глибокі колії збільшує М'с2 і М"с2 і утруднює поворот.

Збільшення одного з опорів коченню задніх коліс P'f2 або Р"f2, наприклад внаслідок наїзду на перешкоду, при­зводить у першому випадку до утруднення повороту, а в другому — до його полегшення або навіть до вільного по­вороту.

Оскільки опір коченню машини на повороті значно біль­ший, ніж при прямолінійному русі в аналогічних умовах, від двигуна вимагається більша потужність. Тому можли­вість повороту колісної машини в заданих умовах переві­ряють на достатність потужності двигуна.

Крім того, можливість повороту колісної машини пере­віряється за умови достатнього зчеплення напрямних ко­ліс з опорною поверхнею. Для цього спочатку визначають результуючий момент опору повороту Мрез як суму момен­тів всіх сил, що перешкоджають повороту, відносно точки О2, потім знаходять результуючу силу опору повороту:

5.10. Схема сил, які діють на колісний тарктор при повороті

При повороті колісного трактора на нього діють такі зовнішні сили (рис. 5.10):

Р’к1, Р’’к1, Р’к2, Р’’к2 —Дотичні сили тяги, що діють відпо­відно на передні та задні колеса і зумовлені ведучими моментами, які підводяться до цих коліс;

Р’f1, Р’’f1, Р’f2, Р’’f2 —сили 0П0РУ коченню коліс;

M'c1, M"c1, M'с2, M"с2— моменти опору повороту коліс від­носно поверхонь контакту з ґрунтом;

Рц і Р'ц— відповідно відцентрова сила і її бокова скла­дова;

Z'1, Z"1, Z'2, Z''2 — бокові реакції ґрунту, що діють на ко­леса;

Мj — момент сил інерції машини, який діє під час вхо­дження у поворот;

Рт — тягове зусилля.

Складові ваги, зумовлені уклоном, сила інерції мас ма­шини, що

швидкостями руху автомобіля V, до осі абсцис добудовуються похилі лінії з нанесеними на них перевідними масштабами, які визначаються з відомого співвідношення

V = . (4.23)

Кількість масштабних шкал відповідає числу ступенів коробки передач / на рис.4.4. зображена одна шкала/.

Паливна економічність автомобіля розраховується у такі послідовності. На відповідні шкалі перевідних масштабів відзначається задана швидкість руху V/..За допомогою додаткової побудови, вказаної на рис. 4.4. пунктиром, знаходиться частота обертання nд двигуна на вказаній

Рис. 4.4. Графік розрахунку паливної економічності автомобіля завантаження автомобіля: 1 – 35...40 %; 2 – 55...60 %; 3 – 100 %;

4 – 80... 85 % /

Паливна економічність автомобіля розраховується у такі послідовності. На відповідній шкалі перевідних масштабів відзначається задана швидкість руху V. За допомогою додаткової побудови, вказаної на рис. 4.4. пунктиром, знаходиться частота обертання n_д двигуна на вказаній швидкості швидкості і визначається за кривою Ne максимальна потужність двигуна Ne /, що відповідає даному числу обертів. Потім розраховується потужність двигуна Ne, необхідна для руху автомобіля в заданих умовах, і визначається ступінь завантаження двигуна як відношення розрахованої потужності Ne до визначеної за графіком максимальної потужності Ne /. Знаючи число обертів двигуна та ступінь його завантаження, знаходиться за допомогою відповідної кривої питома витрата палива ge. Якщо на графіку немає кривої питомих витрат палива для даного ступеня завантаження двигуна, інтерполюються дві сусідні криві, найближчі за ступенем завантаження. За знайденним значенням ge та розрахованою величиною N за формулою / 4.19 / визначається шляхова витрата палива.

Крім вищезгаданого способу визначення, питому витрату палива, яка відповідає даному режиму роботи двигуна, можна визначити за формулою:

, (4.24.)

де kп — коефіцієнт, який враховує вплив на питому витрату палива швидкісного режиму двигуна і визначається за рисунком 4.5. із врахуванням відношення пдi/пн;

пдi, пн — проміжна і номінальна частота обертання колінчастого вала двигуна, хв-1;

kN — коефіцієнт, що визначає вплив на питому витрату палива навантажувального режиму роботи двигуна, визначається за рисунком 4.5.із врахуванням відношення Nei/Nei(зовн);

Nei/Nei(зовн) — потужність, яка необхідна для подолання опорів руху автомобіля з даною швидкістю і потужність двигуна за зовнішньою характеристикою (на тій же частоті обертання колінчастого вала.

Із отриманих значень V, Ne i ge, можна визначити витрату палива в літрах на 100 км пройденого шляху для різних швидкостей руху.

Наочне уявлення про співвідношення швидкостей дає рис. 5.9. на якому, як і на рис. 5.8, показані швидкості гусениць і трактора. Варіант І відповідає прямолінійному руху трактора на заданій передачі, II — повороту шляхом відключення однієї гусениці від двигуна, яке досягається за допомогою муфти повороту або одноступінчастого пла­нетарного механізму (v'<v), III — повороту за допомо­гою диференціального механізму повороту або механізму з окремим підведенням потужності до правої і лівої гусе­ниць (v'=v), IV — повороту шляхом збільшення швидкості однієї гусениці (v'> v), що можливе лише при окремо­му підведенні потужності до гусениць. При такому підве­денні поворот можливий і шляхом одночасного, але неод­накового збільшення або зменшення швидкостей гусениць (ці варіанти поворотів на рис. 5.9 показані штриховими лініями).

5.9. Співвідношення швидкостей гусениць і трактора при різних ва­ріантах повороту

Задачі динаміки повороту машин розв'язують шляхом визначення зовнішніх сил, що діють на неї при повороті, складання диференціальних рівнянь руху і розв'язання їх з метою визначення траєкторій руху і аналізу стійкості.

Розглянемо зовнішні сили, які діють на машину при по­вороті для визначення тих, що повертають машину і пере­шкоджають повороту.

5.8. Схема повороту гусеничного трактора.

Тому: R = 0,5В (5.5.)

При одній зупиненій гусениці R = 0,5B. Щоб радіус повороту дорівнював нулю (центр повороту знаходився в точці От), необхідна умова v2=- v1, тобто гусениці повин­ні рухатися з однаковими швидкостями, але в протилеж­них напрямках.

Швидкість руху трактора при повороті визначається за формулою (див. рис. 5.8.):

v' = 0,5(v2+v1). (5.6.)

Залежно від особливостей конструкції механізмів пово­роту швидкість v' порівняно зі швидкістю прямолінійного руху v на заданій передачі може бути меншою, більшою і дорівнювати їй.

Рисунок 4.5. Залежність коефіцієнтів kп і kN відповідно

від частоти обертання вала двигуна а)

і від ступеня завантаження двигуна б),

1 – карбюраторний двигун; 2 – дизель.

Паливну економічність автомобіля в різних умовах усталеного руху відображає його економічна характеристика / рис.4.6./. На ній вказується ряд кривих Qs =f (V), кожна з яких відповідає певним дорожнім умовам, що характеризуються зведеними коефіцієнтами дорожніх опорів ψ1, ψ2 і ψ3.

Максимальні швидкості руху автомобіля із погіршенням дорожніх умов і підвищення коефіцієнта ψ зменшуються. Їх значення обмежені огинаючою а – а. Крива с – с відповідає мінімальним витратам палива на 100 км шляху, тобто найбільш економічним швидкостям руху, які завжди нижчі від можливих максимальних швидкостей.

На відрізках характеристики, розташованих ліворуч кривої с - с, збільшення шляхової витрати палива зумовлюється переходом на на менш економічні режими роботи двигуна. Правіше кривої с – с шляхова витрата

Рис. 4.6. Економічна характеристика автомобіля

палива зростає в основному за рахунок збільшення опору руху, зокрема опору повітря.

Інтервал економічних швидкостей вантажних автомобілів 35 – 55 км/год і вище залежно від класу автомобіля.

У довідниках часто вказують контрольну витрату палива на 100 км. Така витрата спостерігається під час рівномірного руху на прямій передачі з повним завантаженням двигуна в типових для даного автомобіля дорожніх умовах. Для автомобілів звичайної прохідності типовими умовами вважається рух в літній час по дорозі з сухим асфальтним покриттям на ділянках з нахилами поздовжнього профілю, не більше 1,5 %.

Запас ходу автомобіля / км /, тобто шлях, який може бути пройдений без додаткової заправки паливом, дорівнює

Sзап = , (4.25.)

де Vбак – місткість паливного бака, л.

Паливо витрачається двигуном на переміщення порожнього автомобіля та на подолання опорів, пов’язаних з корисним використанням його вантажопідйомності. Чим більша друга частина в загальній витраті палива, тим вища паливна економічність автомобіля. Тому для економії палива важливо раціонально використовувати вантажопідйомність і застосовувати причепи.

Найменші радіуси повороту: R1 — зовнішнього най­більш віддаленого від центра повороту переднього колеса тягача, R2 — внутрішнього, ближчого до центра повороту заднього колеса тягача і R3 — внутрішнього самого близь­кого до центра повороту колеса причепа; габаритні радіу­си повороту: R1г — найбільш віддаленої від центра пово­роту точки тягача, R2г— найбільш близької до центра по­вороту точки тягача і R3г — найбільш близької до центра повороту точки причепа.

За габаритними радіусами повороту можна визначити габаритну ширину коридора, необхідну для проїзду поїзду:

Bг = R1г—R3г. (5.2.)

Важливим показником маневреності поїзда є ширина Вя смуги, на якій може бути виконаний розворот поїзда (тобто поворот його на 180°). Якщо розворот здійснюється без застосування заднього ходу і маневрування, то шири­на смуги розвороту Вд визначається так:

Вд = 2Rlг + Δ, (5.3.)

де Δ — захисна зона, необхідна для гарантії безпеки руху (Δ =0,3—0,5 м).

Оскільки зовнішній габаритний радіус R1г визначається траєкторією тягача, то наявність причепа не впливає на потрібну для розвороту ширину смуги.

Розроблений розрахунковий метод визначення парамет­рів кругового руху автопоїзду.

Дата добавления: 2014-12-16