Влияние конструктивных и эксплуатационных факторов на тягово-скоростные свойства машин

ЛЕКЦИЯ 8

Какие же факторы влияют на тягово - скоростные свойства машины?

С целью выявления факторов, влияющих на тягово-скоростные свойства машин и их изучения необходимо рассматривать систему: автомобиль-среда-дорога-водитель.

Рис 8. Система водитель-автомобиль-дорога-среда

Все факторы, влияющие на тягово-скоростные свойства машин, можно разделить на две группы:

конструктивные;

эксплуатационные.

К конструктивным факторам, влияющим на тягово-скоростные свойства машин, относятся:

вес машины и ее аэродинамические характеристики .

Удельная мощность и внешняя скоростная характеристика двигателя ;

Тип трансмиссии, ее КПД, а также передаточные числа трансмиссии в целом и входящих в нее агрегатов ;

Конструкция подвески и шин.

К эксплуатационным факторам, влияющим на тягово-скоростные свойства машин, относятся:

состояние окружающей среды (атмосферное давление, температура воздуха, видимость);

квалификация водителя и стиль управления автомобилем;

техническое состояние автомобиля и прежде всего его двигателя.

1Вес машины и ее аэродинамические характеристики

Проанализируем формулу для определения динамического фактора машины:

Из формулы следует, что с увеличением веса машины динамический фактор снижается, что свидетельствует об ухудшении ее тягово-скоростных свойств. Прежде всего это скажется на приемистости машины: будут увеличиваться время и путь разгона.

Существенное влияние на величину динамического фактора при движении автомобиля на высоких скоростях оказывает сила сопротивления воздуха:

С увеличением лобовой площади и ухудшением обтекаемости машины ее тягово-скоростные свойства также ухудшаются.

2 Удельная мощность и внешняя скоростная характеристика двигателя

С увеличением удельной мощности улучшаются тягово-скоростные свойства машины, однако, при значительном увеличении удельной мощности двигателя ухудшается топливная экономичность автомобиля.

При одинаковой номинальной мощности двигателей характер изменения их внешних скоростных характеристик может быть различным.

Рассмотрим внешние скоростные характеристики двух двигателей одинаковой максимальной мощности, но коэффициенты приспособляемости по крутящему моменту которых различны. (рис.8)

Рис. 9. Внешние скоростные характеристики двигателей

Из графика видно, что при установке двигателя с большим коэффициентом приспособляемости (характеристика 1) запас мощности, который может быть использован автомобилем для разгона при движении по дороге с определенным сопротивлением будет большим, чем в случае установки другого двигателя (характеристика 2). Из этого следует, что при установке двигателя с характеристикой 1 автомобиль будет обладать лучшей приемистостью и, следовательно, большей средней скоростью.

Влияние числа ступеней в КП (трансмиссии) на тягово-скоростные свойства автомобиля

Рассмотрим динамические характеристики двух автомобилей. Отметим, что первый из них имеет двухступенчатую коробку передач, а второй - четырехступенчатую (рис.9)

Рис. 9. Динамические характеристики автомобилей:

а) автомобиля с 2-х ступенчатой КП; б) автомобиля с 4-х ступенчатой КП.

Предположим, что а . Из графиков видно, что автомобиль с 4-х ступенчатой КП может преодолевать сопротивления, характеризуемые, например, коэффициентом сопротивления движению со скоростью при включенной 3-ей передаче, а автомобиль в 2-х ступенчатой КП - лишь при включенной 1-ой передаче со скоростью (правда при частичной подаче топлива).

При этом видим, что . Из рассмотренного примера можно сделать вывод, что средние скорости движения автомобиля с 4-х ступенчатой КП будут выше, чем у автомобиля с 2-х ступенчатой КП.

3Тип трансмиссии

Из сказанного выше можно также заключить, что наилучшие тягово-скоростные свойства будет иметь автомобиль, имеющий в трансмиссии коробку передач с бесконечно большим числом передач (автомобиль с бесступенчатой трансмиссией).

К бесступенчатым (непрерывным) трансмиссиям относятся, прежде всего, гидравлические и электрические трансмиссии, а также механические трансмиссии с фрикционными вариаторами.

Но вследствие более низких КПД бесступенчатых трансмиссий в сравнении с механическими, эти трансмиссии пока не нашли широкого применения.

Передаточное число трансмиссии и ее агрегатов

Как правило, изменение передаточных чисел трансмиссии автомобилей осуществляется путем переключения передач в коробке передач (автомобили ограниченной проходимости), либо переключением передач в КП и раздаточной коробке (полноприводные автомобили).

Величины наибольшего и наименьшего передаточных чисел трансмиссии, а также величины передаточных чисел трансмиссии на промежуточных передачах в КП оказывают существенное влияние на тягово-скоростные свойства автомобиля.

Так, от величины наибольшего передаточного числа трансмиссии зависит величина крутящего момента, подводимого к ведущим колесам автомобиля, а, следовательно, и величина преодолеваемых сопротивлений

Величина наименьшего передаточного числа трансмиссии определяет максимальную скорость автомобиля

В данном случае существенную роль играет передаточное число главной передачи, т.к. в большинстве случаев

; ;

Автомобили, у которых ряд передаточных чисел КП получен путем разбивки диапазона регулирования по закону геометрической прогрессии, имеют более высокие показатели приемистости, и, следовательно, обладают более высокими тягово-скоростными свойствами.

Передаточное число главной передачи должно быть оптимальным. Его отклонения от оптимального в ту или другую сторону ведет к ухудшению тягово-скоростных свойств автомобиля.

КПД трансмиссии в значительной мере определяется ее типом. Наиболее высоким КПД обладают механические ступенчатые трансмиссии.

КПД гидродинамической, гидрообъемной и электрической трансмиссии по максимальной величине ниже, чем у механической трансмиссии. Кроме того, величина КПД этих трансмиссий изменяется в зависимости от передаточного числа от нуля до максимальной величины.

КПД трансмиссии также зависит от количества ведущих мостов и типа их привода (дифференциальный или блокированный).

С ростом потерь мощности в трансмиссии ее КПД снижается, следовательно, уменьшается доля мощности, расходуемая на преодоление внешних сопротивлений, при этом тягово-скоростные свойства машины ухудшаются.

4Конструкция подвески и шин

Конструкция подвески и шин оказывает влияние на тягово-скоростные свойства автомобилей. С ростом потерь мощности в них тягово-скоростные свойства автомобилей ухудшаются.

5Состояние окружающей среды

Атмосферное давление. При работе автомобиля в высокогорных условиях вследствие снижения плотности воздуха и соответствующего уменьшения коэффициента наполнение цилиндров уменьшается мощность двигателя. Снижение мощности на 1 тыс. метров увеличения высоты над уровнем моря составляет для карбюраторных двигателей 11-13%, а для дизеля 7-8%. Так, на высоте 4000 м над уровнем моря мощность двигателя ЗМЗ-66 и ЗИЛ-131 снижается почти в 2 раза.

Снижение мощности двигателя вызывает уменьшение средних скоростей движения автомобиля на 40-50%, в 5-6 раз возрастает путь, проходимый автомобилем на низших передачах в коробке передач.

Т.о. Снижение атмосферного давления вызывает падение мощности двигателей и, как следствие, ухудшение тягово-скоростных свойств автомобиля.

Температура окружающего воздуха. При низких температурах окружающего воздуха растут тепловые потери в двигателе и увеличиваются потери мощности в трансмиссии из-за возрастания вязкости масла в ее агрегатах. Все это приводит к снижению мощности, подводимой к ведущим колесам от двигателя, и как следствие, к ухудшению тягово-скоростных свойств автомобиля.

Видимость. Сильная запыленность воздуха, дождь, туман и снегопад, а также слабая освещенность пути ухудшает видимость дороги. В этих условиях (с целью обеспечения безопасности) движение транспортных средств должно осуществляться с меньшими скоростями. В этом случае тягово-скоростные свойства автомобилей не могут быть реализованы в полной мере.

6Квалификация водителя.

Средние скорости движения автомобилей, особенно в сложных условиях, в немалой степени зависят от квалификации водителей.

В реальных условиях эксплуатации у водителя более высокой квалификации (например, 1 класса) продолжительность движения автомобиля на более высоких передачах на 40-47% выше, чем у водителя низкой квалификации (например, 3 класса). Следовательно, малоквалифицированный водитель не всегда может реализовать тягово-скоростные свойства, обеспеченные конструкцией автомобиля.

7.Техническое состояние двигателя

Техническое состояние автомобиля оказывает существенное влияние на его тягово-скоростные свойства.

Неисправности и износы цилиндропоршневой группы вызывают снижение мощности двигателя на 15-20%. Нарушение оптимальных тепловых зазоров в приводе клапанов газораспределительного механизма, наличие нагара в камерах сгорания и детонация также вызывают снижение мощности двигателя.

Наиболее значительное влияние на тягово-скоростные свойства автомобиля оказывают техническое состояние систем питания и зажигания. Так, отказ в работе одной свечи зажигания двигателя ЗМЗ-66 приводит к снижению мощности на 15-20%, а двух свечей на 30-40%. Уменьшение угла опережения зажигания по сравнению с наивыгоднейшим только на 4 вызывает снижение мощности двигателя на 3-4%.

Неисправности систем питания и прежде всего, карбюратора ведут к образованию переобогащенной горючей смеси. И в том и в другом случае мощность двигателя снижается.

Все эти неисправности вызывают снижение мощности двигателя и ухудшают тягово-скоростные свойства автомобиля.

Техническое состояние трансмиссии, ходовой части и механизмов управления

Неполное включение сцепления (сцепление буксует), самовыключение передач в КП, неправильные регулировки подшипников и зацепления зубчатых колес главной передачи, нарушение схождения управляемых колес, пониженное давление воздуха в шинах, а также неправильная регулировка тормозных механизмов и подшипников ступиц колес увеличивают потери мощности в трансмиссии и ходовой части и, как следствие, ведут к ухудшению тягово-скоростных свойств автомобиля.

В заключении следует сказать, что тягово-скоростные свойства автомобиля косвенно зависят и от особенностей конструкции, определяющих безопасность движения, а именно:

эффективности действия тормозных систем;

параметров, определяющих устойчивость и управляемость автомобиля;

обзорности дороги с места водителя;

от конструкции подвески и плавности хода при движении по дорогам с неровностями;

от параметров, характеризующих проходимость при движении в тяжелых дорожных условиях.

Дата добавления: 2014-01-07