Мощностной баланс

Развиваемая двигателем мощность расходуется на преодоление внутренних и внешних сопротивлений движению. Запас мощности рассчитывается графоаналитическим методом. Для его определения необходимо вычислить следующие составляющие мощностного баланса: потери мощности в трансмиссии и на привод вспомогательных агрегатов двигателя, на сопротивление качению колес автомобиля, на подъем дороги, на сопротивление воздуха.

Мощностной баланс необходимо рассчитать для прямой или ускоряющей передачи n и для передачи на одну ступень с большим передаточным числом в коробке (n -1).

В общем виде мощностной баланс автомобиля можно представить в следующем виде:

(2.5)

где N_f – мощность, затрачиваемая на преодоление сопротивления качению колес, Вт

(2.6)

где α – угол продольного уклона дороги, град;

f – коэффициент сопротивления качению,принимается из таблицы 2.6;

G_a – полная масса автомобиля, кг;

U_a – скорость движения автомобиля, км/ч.

При скорости больше 50 км/ч коэффициент f определяется по формуле

(2.7)

Для автомобилей с прицепом принимается поправочный коэффициент – 1,08.

N_ω – мощность, затрачиваемая на преодоление сопротивления воздуха, Вт.

Таблица 2.6 – Коэффициент сопротивления качению [5]

Тип покрытия дороги	f
Асфальтобетонное покрытие:
в хорошем состоянии	0,014 - 0,018
в удовлетворительном состоянии	0,018 - 0,020
Гравийное покрытие	0,020-0,025
Каменная мостовая	0,023 - 0,030
Грунтовая дорога:
сухая укатанная	0,025 - 0,035
после дождя	0,050 - 0,150

(2.8)

где k – коэффициент сопротивления воздушной среды, принимается для тяжелых грузовиков – 0,64 - 0,74Н·с²/м⁴, для средних – 0,54 - 0,69Н·с²/м⁴, для автобусов – 0,24 - 0,49Н·с²/м⁴, для легковых автомобилей – 0,15 - 0,29Н·с²/м⁴. Для автомобилей с прицепом принимается поправочный коэффициент – 1,32;

F – лобовая площадь автомобиля, м²; определяется по формуле [5]

F=0,775 ּ B ּ H,

(2.9)

где В, Н – ширина и высота автомобиля, м;

N_a – мощность, затрачиваемая на преодоление сопротивления подъему, Вт.

(2.10)

N_j – мощность, затрачиваемая на преодоление инерции, Вт.

(2.11)

δ – коэффициент инерции, приблизительно может быть определен по эмпирической формуле [1]

(2.12)

а – условный коэффициент, для легковых автомобилей а =0,03-0,05; для грузовых и автобусов а =0,05-0,07;

i_k – передаточное число коробки передач;

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

j_a – ускорение автомобиля, в зависимости от марки автомобиля находится в пределах 0,3 - 1 м/с²;

η_m – коэффициент полезного действия трансмиссии: с одинарной главной передачей η_m =0,85-0,9; с двойной или червячной η_m =0,8-0,85.

Принимаем, что движение происходит равномерно, без изменения скорости, поэтому N_j = 0.

Мощностной баланс и его составляющие рассчитываются для значений скорости автомобиля U _a, соответствующих частотам вращения коленчатого вала при определении скоростной характеристики двигателя.

(2.13)

где r_k – радиус качения колеса, м;

i_o – передаточное число главной передачи;

i_кп – передаточное число колесной передачи, при отсутствии колесной передачи i_кп =1;

i_p – передаточное число раздаточной коробки, при отсутствии раздаточной коробки i_p =2,15.

Так как радиус качения в процессе движения автомобиля не является величиной постоянной, то при расчетах для определения r_k пользуются приближенной формулой

(2.14)

где d – посадочный диаметр обода колеса, дюймы;

B' – ширина профиля шины, мм.

Результаты расчетов мощностного баланса необходимо занести в таблицу 2.7 и построить зависимость мощностного баланса в функции скорости движения расчетного транспортного средства, пример представлен на рисунке 2.2.

Таблица 2.7 – Мощностной баланс

Параметр	Единица измерения	Показатели по расчетным точкам
Ua^n	км/ч
Nд	кВт
Nf	кВт
Nω	кВт
Na	кВт
Ne	кВт
∆N ^n=Nд-Ne	кВт
δ
Ua^n-1	км/ч
Nд	кВт
и т.д.
∆N ^n^-1=Nд-Ne	кВт
δ

Рисунок 2.2 – Мощностной баланс автомобиля

Дата добавления: 2015-05-29