Рівняння (3.44) можемо записати наступним чином 5 страница

.

Знак мінус вказує на те, що проходить уповільнення руху автомобіля.

Коефіцієнт φ звичайно значно більше ψ, тому величиною ψ можливо знехтувати (ψ = 0). Тоді

. (6.16)

Якщо прийняти g ≈ 10 м/с², то можна вважати, що при екстренному гальмуванні автомобілів усіх моделей на сухому асфальто-бетоні максимальне уповільнення буде на рівні j_у = 7,5…8 м/с². Звичайно в умовах експлуатації, щоб уникнути неприємних відчуттів у пасажирів і підвищеного зносу гальм і шин, уповільнення не створюється більше 1,5…2,5 м/с².

Якщо під час гальмування величина φ не змінюється, то уповільнення залишається постійним по швидкості у всьому інтервалі гальмування (рис. 6.6).

Час гальмування. Для визначення мінімального часу гальмування формулу (6.16) покажемо в наступному вигляді

,

або

. (6.17)

Час гальмування в с знайдемо інтегруючи залежність (6.17) у відрізках від V_п до V_к (де V_п – швидкість автомобіля у момент початку гальмування, м/с; V_к – швидкість автомобіля у момент закінчення гальмування, м/с)

(6.18)

Якщо швидкість виміряти в км/г, то формула (6.18) буде мати вигляд

При гальмуванні до зупинки (V_к = 0) в залежності від розмірності швидкості час гальмування в с відповідно становитиме

Приблизно можемо вважати, що час гальмування змінюється у лінійній залежності від швидкості автомобіля (рис. 6.6).

Шлях гальмування. Для знаходження шляху гальмування змінимо рівняння (6.17), відносно часу через шлях і швидкість.

Так як

, то .

Інтегруючи у відрізках від V_п до V_к, одержимо шлях гальмування

.

Таким чином шлях гальмування в м становить

(6.19)

або

. (6.20)

При гальмуванні автомобіля до зупинки в залежності від розмірності швидкості шлях гальмування в м відповідно становитиме

; (6.21)

Величина гальмівного шляху при гальмуванні з максимальною інтенсивністю прямо пропорційна квадрату швидкості автомобіля у момент початку гальмування. Тому при збільшенні швидкості руху автомобіля величина гальмівного шляху росте дуже швидко (рис. 6.6).

При виведенні рівняння для шляху і часу гальмування не враховується стан гальмівних механізмів (знос, регулювання, забрудненість та ін.), а також невідповідність розподілу гальмівної сили по колесах (нормальним реакціям на колесах автомобіля). Тому фактичний мінімальний гальмівний шлях завжди більший теоретичного на 20…40%.

Для врахування експлуатаційних умов Д.П. Великанов запропонував у рівняння гальмування ввести коефіцієнт К_е. Величина коефіцієнта ефективності гальмування К_е в середньому 1,2 для легкових автомобілів і 1,4…1,6 для вантажних автомобілів та автобусів. У цьому випадку розрахункове рівняння має в залежності від розмірності швидкості відповідно такий вигляд

м

або

м. (6.22)

Величина S_г враховує шлях, який проходить автомобіль тільки за час повного гальмування. Повний (зупинний) шлях S_о необхідний до зупинки автомобіля більше S_г, так як в нього входить також шлях, що проходить

автомобіль за час реакції водія, спрацювання гальм і збільшення уповільнення.

Уповільнення автомобіля за час t_у (рис. 6.7) змінюється по закону, близько до лінійного. Тому можна вважати, що за цей час автомобіль рухається рівноуповільнено з уповільненням, рівним 0,5 j_у. При такому припущенні зупинний шлях в м в залежності від розмірності швидкості відповідно такий

,

або

, (6.23)

де t_р – час реакції водія, рівний 0,2…0,5 с; при розрахунках звичайно приймають t_р = 0,8 с;

t_nр – час спрацювання приводу від початку натискування на педаль до виникнення уповільнення; за час t_nр відбувається переміщення усіх деталей приводу; для гальм з гідравлічним та пневматичним приводами t_nр = 0,6 с; у автопотягів з пневматичним приводом гальм t_nр = 2 с;

t_у – час поступового збільшення уповільнення від нуля (початок дії гальм) до максимального значення. В середньому t_у = 0,2…0,5 с.

Таким чином, загальний час t_з в с необхідний для зупинки автомобіля з моменту виникнення перешкод (зупинний час), можливо дати як суму декількох складових

t_з = t_р + t_nр + t_у + t_г. (6.24)

Суму (t_nр+t_у) інколи називають часом спрацювання гальмівного приводу. Із усіх перерахованих величин аналітично можливо визначити тільки t_г із рівняння (6.18), а другі складові визначаються дослідом.

Наочне уявлення щодо зміни інтенсивності гальмування з урахуванням часу t_р, t_nр, t_у і t_г дає діаграма (рис. 6.8), яка показує зміну гальмової сили Р_г або уповільнення j_у за час гальмування.

Рис. 6.7. Зміна гальмівної сили і уповільнення в процесі гальмування автомобіля

Рис. 6.8. Гальмівна характеристика карбюраторного двигуна

Гальма існуючих автомобілів не завжди можуть створювати момент необхідної величини. Це пов’язано з необхідністю зменшення розмірів гальм при розміщенні їх в середині коліс. Орієнтовним показником гальмівної динамічності є відношення повної ваги автомобіля до загальної площі усіх гальмових накладок

Н/см². (6.25)

Чим більший цей показник, тим гірші гальмові властивості автомобіля.

6.3.5. Гальмування двигуном

При гальмуванні двигуном зчеплення не виключають. Карбюраторний двигун працює на режимі холостого ходу з включеним запалюванням, а дизель – з мінімальною подачею палива, достатньою для того, щоб він не зупинився.

Двигун включений у гальмівну систему машини створює на ведучих колесах два протилежно спрямованих моменти: гальмівний момент М′_гт, обумовлений опорами, діючими у двигуні, і ведучий момент М′_j, створюємий дотичними силами інерції, виникаючими в результаті зниження швидкості руху гальмових мас двигуна. Перший з них сприяє гальмуванню машини, а другий – перешкоджає. Використання двигуна для гальмування може дати ефект тільки при умові, що

М′_гт > М′_j. (6.26)

Гальмовий момент визначаємо за залежністю

, (6.27)

де М_гд – гальмовий момент на колінчастому валу двигуна (рис. 6.8).

Із характеристики видно, що гальмівний момент двигуна змінюється у широких межах, зменшуючись по мірі зниження швидкості руху автомобіля і відповідного зниження швидкості руху автомобіля та кількості обертів колінчастого вала.

Інерційний момент М′_j, виникаючий на ведучих колесах машини, становить

(6.28)

де І_д – приведений до колінчастого валу момент інерції рухомих мас двигуна і ведучих деталей зчеплення;

– кутове уповільнення колінчастого валу.

Між кутовим уповільненням колінчастого валу двигуна і лінійним уповільненням машини j_т існує наступна залежність

.

Тоді інерційний момент визначається за формулою

. (6.29)

Підставляючи у нерівність (6.26) замість М′_гт і М′_j значення із рівнянь (6.27) і (6.28), одержимо наступну умову гальмування двигуном

Звідки

(6.30)

Якщо уповільнення перевищує вказані межі, то гальмування двигуном недоцільне і може принести тільки шкоду. Максимальне значення уповільнення, при перевищенні якого двигун повинен бути обов’язково відключений, залежить головними чином від гальмівного моменту двигуна і від приведеного моменту інерції його рухомих мас. Чим менше гальмівний момент М_гд і більше момент інерції І_д, тим менше значення уповільнення, яке допускається при гальмуванні двигуном.

Гальмування двигуном доцільно застосовувати у тих випадках, коли при гальмуванні необхідно зберегти або дещо уповільнити швидкість руху. Двигун ефективно використовують при короткотривалих службових гальмуваннях, характерних для міських умов експлуатації і для гальмування машини, яка рухається під уклін. На довгих крутих схилах двигун застосовують як додатковий гальмівний механізм. При цьому зменшується температура нагрівання та зносу гальм.

Гальмівний момент, який створюється двигуном, рівномірно розподіляється диференціалом між правими і лівими колесами. Це знижує загальну можливість нерівномірного розподілу гальмівних зусиль між колесами і зменшує вірогідність блокування одного із коліс. Ця обставина сприяє підвищенню стійкості машини проти заносу, особливо на мокрих та ковзких дорогах.

Рівняння руху при гальмуванні одержимо із диференціального рівняння руху. При цьому дотичну силу тяги Р_к заміняють гальмівною силою Р_г, взявши її зі знаком мінус, так як вона направлена проти руху. Тоді

(6.31)

де j_г – уповільнення (від’ємне уповільнення) руху.

6.4. Паливна характеристика проектуємого автомобіля

В собівартості автомобільних перевезень витрати на паливо становлять 15-20% всіх затрат на експлуатацію автомобіля. Підвищення паливної економічності автомобіля має важливе народногосподарське значення.

Паливна економічність автомобіля визначається витратою палива на 100 км шляху і розраховується за аналітичним рівнянням

(6.32)

де g_e - поточне значення ефективної питомої витрати палива,

гр/ (кВт∙г);

N_e - поточне значення ефективної потужності двигуна, кВт;

ρ_т - густина палива, кг/м³. Для подальших розрахунків для дизельного палива приймаємо ρ_т = 850 кг/м³;

V - поточне значення швидкості руху, км/г.

Поточне значення ефективної питомої витрати палива визначається за залежністю

g_e = К' ∙ К" ∙ g_ен, (6.33)

де К' - коефіцієнт, який враховує вплив швидкісного режиму роботи двигуна на питому витрату палива;

К" - коефіцієнт, який враховує вплив навантажувального режиму роботи двигуна на питому витрату палива;

g_ен - ефективна питома витрата палива на номінальному режимі, гр/(кВт∙г). Числове значення g_ен приймається із теплового розрахунку двигуна. Для даного розрахунку g_ен = 225,1

гр/(кВт∙г).

Графічне зображення залежності поточних значень витрати палива на 100 км шляху від поточних значень швидкості руху автомобіля називається паливною характеристикою автомобіля.

Паливна характеристика проектуємого автомобіля розраховується і будується в наступній послідовності:

1. Для порівняння приймається два значення коефіцієнта сумарного приведеного опору дороги. Для даного розрахунку приймаємо ψ₁ = 0,075 і ψ₂ = 0,0375;

2. Із зовнішньої швидкісної характеристики (табл. 6.2) в табл. 6.3 переносимо поточні значення кількості обертів колінчастого вала двигуна. Записуємо їх для кожного значення коефіцієнта сумарного приведеного опору дороги;

3. Для вказаних поточних значень кількості обертів розраховуємо поточні значення швидкості руху на даній передачі. В даній роботі для прикладу розрахунки виконаємо лише для вищої передачі;

4. Із зовнішньої швидкісної характеристики (табл. 6.2) в табл. 6.3 переносимо приблизні поточні значення ефективної потужності двигуна Nе_шв. Записуємо їх для ψ₁ і ψ₂;

5. Розраховуємо кінцеві поточні значення ефективної потужності двигуна Nе для кожного значення коефіцієнта сумарного приведеного опору дороги. Отримані значення заносимо в табл. 6.3.

Кінцеві поточні значення ефективної потужності двигуна визначаються по залежності (6.2).

Нижче для прикладу приведемо результати розрахунків для номінального режиму

6. Отримані кінцеві поточні значення Nе поділимо на приблизні поточні значення Nе_шв. Результати розрахунків для кожного значення ψ заносимо в табл. 6.3.

Нижче для прикладу привидемо результати розрахунків для номінального режиму при ψ₁

Таблиця 6.3

Результати розрахунку паливної характеристики проектуємого автомобіля

nд,   хв^-1	V, км/г	Nешв,   кВт	Nе,   кВт			К'	К"	gе, гр/кВт·г	Qs, л/100 км	Sзап, км
ψ1 = 0,0750
	34,1	70,00	49,43	0,706	0,579	0,956	0,819	176,0	30,0
	40,3	84,46	59,63	0,706	0,684	0,946	0,819	174,0	30,3
	44,0	92,60	66,00	0,713	0,747	0,949	0,817	174,5	30,8
	47,7	100,11	72,70	0,726	0,810	0,954	0,815	175,0	31,4
	51,4	106,80	79,40	0,743	0,874	0,960	0,811	175,3	31,7
	55,1	112,60	86,70	0,770	0,937	0,985	0,806	178,7	33,1
	58,8	117,24	94,15	0,800	1,000	1,000	0,800	180,1	33,9
ψ2 = 0,0375
	34,1	70,00	26,00	0,370	0,579	0,956	1,054	227,0	20,4
	40,3	84,46	32,00	0,379	0,684	0,946	1,038	221,0	20,7
	44,0	92,60	35,80	0,378	0,747	0,949	1,024	219,0	21,0
	47,7	100,11	40,00	0,400	0,810	0,954	1,000	215,0	21,2
	51,4	106,80	44,20	0,410	0,874	0,960	0,992	214,0	21,7
	55,1	112,60	49,00	0,435	0,937	0,985	0,972	215,5	22,5
	58,8	117,24	53,70	0,460	1,000	1,000	0,952	214,0	23,0

7. За допомогою табл. 6.4 і попередніх розрахунків визначаємо величину коефіцієнта К". Результати заносимо в табл. 6.3.

Для даного розрахунку (рядок 5, табл. 6.4) при числове значення К" = 0,800.

У випадку невідповідності отриманих результатів () даним табл. 6.4 числове значення К" приймаємо з урахуванням правил округлення чисел, які використовують в математиці: при значенні від 1 до 5 останньої цифри розрахунків приймаємо верхнє значення К", а при значенні від 5 до 9 – нижнє. Також можливо приймати середнє значення;

8. Поточні значення кількості обертів колінчастого вала двигуна ділимо на номінальну кількість обертів . Отримані значення заносимо в табл. 6.3.

Нижче для прикладу приведемо результати розрахунків для мінімально-стійкої кількості обертів під навантаженням

Таблиця 6.4

Числові значення коефіцієнтів К' та К"

№№ п.п.		К'		К"
карбюраторний двигун	дизель
1.	1,200	1,125	1,00	0,960	0,900
2.	1,150	1,100	0,95	0,925	0,875
3.	1,100	1,055	0,90	0,900	0,850
4.	1,050	1,025	0,85	0,888	0,800
5.	1,000	1,000	0,80	0,888	0,800
6.	0,925	0,975	0,75	0,915	0,810
7.	0,920	0,970	0,70	0,920	0,820
8.	0,915	0,965	0,65	0,950	0,850
9.	0,910	0,963	0,60	0,980	0,880
10.	0,905	0,962	0,55	1,050	0,900
11.	0,900	0,960	0,50	1,110	0,920
12.	0,850	0,960	0,45	1,110	0,960
13.	0,800	0,952	0,40	1,250	1,000
14.	0,750	0,950	0,35	1,400	1,090
15.	0,700	0,945	0,30	1,500	1,125
16.	0,650	0,948	0,25	1,650	1,190
17.	0,600	0,952	0,20	1,875	1,250
18.	0,550	0,962	0,15	2,150	1,300
19.	0,500	0,975	0,10	2,520	1,400
20.	0,450	0,983	0,05	2,980	1,450
21.	0,400	1,010
22.	0,350	1,025
23.	0,300	1,050
24.	0,250	1,080
25.	0,200	1,100
26.	0,150	1,125
27.	0,100	1,150
28.	0,050	1,175

9. За допомогою табл. 6.4 і попередніх розрахунків визначаємо величину коефіцієнта К'. Результати заносимо в табл. 6.3.

Для даного розрахунку (рядок 17,18; табл. 6.4) при = 0,579 приймаємо числове значення К' = 0,956;

10. По залежності (6.33) для кожного значення ψ розраховуємо поточні значення ефективної питомої витрати палива. Результати розрахунків заносимо в табл. 6.3.

Нижче для прикладу приведемо результати розрахунків для номінального режиму при ψ₁

g_e = 1,000∙0,800∙225,1 = 180,1 гр/(кВт∙г);

11. По залежності (6.32) для кожного значення ψ розраховуємо поточні значення витрати палива на 100 км шляху. Результати розрахунків заносимо в табл. 6.3.

Нижче для прикладу приведемо результати розрахунків для номінального режиму при ψ₁

12. Розраховуємо запас ходу автомобіля. Результати розрахунків заносимо в табл. 6.3.

Запас ходу автомобіля в км визначається за залежністю

S_зап = Э · V_б, (6.34)

де Э - економічний фактор, км/г;

V_б - об'єм бака, л. Приймаємо з вихідних даних автомобіля-прототипа (табл. 6.5). Для даного розрахунку V_б = 90 л.

Економічний фактор становить

(6.35)

Нижче для прикладу приведемо результати розрахунків запасу ходу для номінального режиму при ψ₂

S_зап = 2,95 · 90 = 265 км;

13. На міліметровому аркуші паперу наносимо вісь абсцис характеристики (рис.6.9). Позначаємо її літерами: V, км/г. На вісь наносимо масштабну шкалу. Для даної характеристики приймаємо крок 5 км/г;

Таблиця 6.5

Коротка технічна характеристика автомобілів- прототипів

Марка автомобіля	mв, кг	mо, кг	Nен кВт	Vмах, км/г	к · F,	Д1 мах	Vб, л	Qs, км/г
ЗАЗ-968М			30,2		0,32	0,28		7,4/80
ЗАЗ-1102			37,5		-	-		5,2/90
ЛуАЗ-969М			29,4		0,40	0,34		10/40
„Москвич-2140"			55,2		0,32	0,32		8,8/80
АЗЛК-2141			56,3		0,32	0,32	55...58	6,0/80
ВАЗ-1111			21,5		-	-		3,2/90
ВАЗ-2106			59,0		0,36	0,37		8,5/80
ВАЗ-2121			58,8		0,45	0,32		9,9/80
ВАЗ-2109			47,0		-	-		5,7/90
ГАЗ-2410			69,9		0,42	0,40		10,5/80
ГАЗ-3102			77,2		-	-		-
УАЗ-469Б			55,2		0,60	0,38		10,6/40
УАЗ-452Д			53,0		2,00	0,32		13/35
УАЗ-452ДМ			53,0		-	-		12/35
ГАЗ-5204			55,2		2,10	0,27		20/40
ГАЗ-66			84,5		2,80	0,43		-
ГАЗ-66-01			84,5		2,80	0,43		24/35
ГАЗ-53А			84,5		2,80	0,34		24/35
ЗИЛ-130/4314/			110,4		2,90	0,39		29/35
ЗИЛ-4331			136,0	-	-	-		19/35
ЗИЛ-131			110,3		3,00	0,35		40/40
ЗИЛ-133		-	110,3		-	-		-
ЗИЛ-133			110,3		-	-		48/35
УРАЛ-4320			154,4		3,30	0,20		26/40
УРАЛ-375Н			132,4		-	-		46/40
КамАЗ-5320			154,5		3,30	0,37		24/35
МАЗ-5335			132,0		3,30	0,32		22/40
МАЗ-6422			235,0		-	-		30/40
КрАЗ-257Б1			176,6		3,30	0,62		38/40
КрАЗ-260			220,6		3,30	0,62		34/40

Дата добавления: 2017-02-01