Производительность автомобиля, характеризуемая средней скоростью, зависит от его тягово-скоростных качеств. Эти качества определяются всеми действующими на автомобиль продольными силами, равновесие которых в случае равномерного движения по горизонтальной дороге может быть представлено в виде:
P т = P f + P w, (6)
где P т – сила тяги на колесах;
P f – сила сопротивления качению;
P w – сила сопротивления воздуха.
В развернутом виде уравнение (6) запишется в виде:
;
где М a – масса автомобиля, кг;
С х – коэффициент лобового сопротивления;
r – плотность воздуха, кг/м3;
F a – лобовая площадь автомобиля, м2;
v a – скорость движения автомобиля, м/с.
Это уравнение движения, называемое тяговым балансом, используется для оценки тягово-скоростных качеств автомобилей.
Тягово-скоростную характеристику строим по данным внешней скоростной характеристики двигателя, передаточным числам трансмиссии и другим параметрам автомобиля. Тяговый баланс автомобиля представляют в виде графика, на котором в системе координат Р = F(V) наносят силы тяги на колесах Р т на различных передачах и силы сопротивления движению P f и P w.
Тяговые усилия на колесах при различных включенных передачах находят по выражению:
;
где P т [ k, n ] - тяговые усилия на ведущих колесах при различных передачах;
M e [ n ] - текущее значение крутящего момента;
i [ k ] –передаточные числа коробки перемены передач (КПП).
Скорость автомобиля при отсутствии буксования сцепления и ведущих колес находят по выражению:
, (8)
где v [ k, n ] – скорость автомобиля при различных передачах, м/с;
w e [n] – текущее значение угловой скорости вращения коленчатого вала
двигателя, с-1.
Тяговое усилие, подводимое к ведущим колесам автомобиля, расходуется на преодоление сопротивления качению и сопротивления воздуха (в случае равномерного движения по горизонтальной дороге). Сопротивление качению находится из выражения:
. (9)
где f 0 – коэффициент сопротивления качению при скорости менее 22 м/c.
Сопротивление воздуха определяется по формуле
. (10)
Данные расчета сводим в табл. 2.3, по значениям которых строим тягово-скоростную характеристику автомобиля на всех передачах.
Таблица 2.3 – Результаты расчета показателей динамичности автомобиля
| wе, рад/с | Ме, Н∙м | v а, м/с | Р т, Н | P f, Н | P w, Н | Р т– P w, Н | D | f | d | jn, м/с2 | 1/ jn, м/с2 |
| I передача | |||||||||||
| 379,50 | 2,18 | 11984,26 | 592,90 | 8,57 | 11975,69 | 0,404 | 0,020 | 1,7625 | 2,135 | 0,468 | |
| 428,05 | 3,27 | 13517,48 | 592,90 | 19,29 | 13498,19 | 0,455 | 0,020 | 1,7625 | 2,421 | 0,413 | |
| 459,67 | 4,36 | 14515,91 | 592,90 | 34,29 | 14481,63 | 0,489 | 0,020 | 1,7625 | 2,605 | 0,384 | |
| 474,35 | 5,45 | 14979,56 | 592,90 | 53,58 | 14925,98 | 0,503 | 0,020 | 1,7625 | 2,688 | 0,372 | |
| 459,29 | 7,35 | 14504,11 | 592,90 | 97,64 | 14406,47 | 0,486 | 0,020 | 1,7625 | 2,591 | 0,386 | |
| 436,96 | 8,17 | 13798,98 | 592,90 | 120,55 | 13678,43 | 0,461 | 0,020 | 1,7625 | 2,454 | 0,407 | |
| II передача | |||||||||||
| 379,50 | 3,13 | 8346,69 | 592,90 | 17,67 | 8329,01 | 0,281 | 0,020 | 1,390 | 1,839 | 0,544 | |
| 428,05 | 4,69 | 9414,53 | 592,90 | 39,76 | 9374,77 | 0,316 | 0,020 | 1,390 | 2,088 | 0,479 | |
| 459,67 | 6,26 | 10109,91 | 592,90 | 70,69 | 10039,22 | 0,339 | 0,020 | 1,390 | 2,246 | 0,445 | |
| 474,35 | 7,82 | 10432,82 | 592,90 | 110,45 | 10322,37 | 0,348 | 0,020 | 1,390 | 2,313 | 0,432 | |
| 459,29 | 10,56 | 10101,69 | 592,90 | 201,30 | 9900,39 | 0,334 | 0,020 | 1,390 | 2,213 | 0,452 | |
| 436,96 | 11,73 | 9610,58 | 592,90 | 248,51 | 9362,07 | 0,316 | 0,020 | 1,390 | 2,085 | 0,480 | |
| III передача | |||||||||||
| 379,50 | 4,49 | 5813,22 | 592,90 | 36,43 | 5776,79 | 0,195 | 0,020 | 1,210 | 1,416 | 0,706 | |
| 428,05 | 6,74 | 6556,94 | 592,90 | 81,97 | 6474,97 | 0,218 | 0,020 | 1,210 | 1,607 | 0,622 | |
| 459,67 | 8,98 | 7041,25 | 592,90 | 145,73 | 6895,53 | 0,233 | 0,020 | 1,210 | 1,722 | 0,581 | |
| 474,35 | 11,23 | 7266,15 | 592,90 | 227,70 | 7038,46 | 0,237 | 0,020 | 1,210 | 1,761 | 0,568 | |
| 459,29 | 15,16 | 7035,53 | 592,90 | 414,98 | 6620,54 | 0,223 | 0,020 | 1,210 | 1,647 | 0,607 | |
| 436,96 | 16,84 | 6693,49 | 705,03 | 512,32 | 6181,17 | 0,209 | 0,024 | 1,210 | 1,496 | 0,668 | |
| IV передача | |||||||||||
| 379,50 | 6,45 | 4048,74 | 592,90 | 75,11 | 3973,63 | 0,134 | 0,020 | 1,122 | 0,996 | 1,004 | |
| 428,05 | 9,67 | 4566,72 | 592,90 | 168,99 | 4397,73 | 0,148 | 0,020 | 1,122 | 1,121 | 0,892 | |
| 459,67 | 12,90 | 4904,03 | 592,90 | 300,42 | 4603,60 | 0,155 | 0,020 | 1,122 | 1,181 | 0,847 | |
| 474,35 | 16,12 | 5060,66 | 695,64 | 469,41 | 4591,25 | 0,155 | 0,023 | 1,122 | 1,147 | 0,872 | |
| 459,29 | 21,76 | 4900,04 | 780,14 | 855,51 | 4044,53 | 0,136 | 0,026 | 1,122 | 0,961 | 1,040 | |
| 436,96 | 24,18 | 4661,82 | 824,06 | 1056,18 | 3605,64 | 0,122 | 0,028 | 1,122 | 0,819 | 1,221 | |
| V передача | |||||||||||
| 379,50 | 9,26 | 2819,83 | 592,90 | 154,84 | 2664,99 | 0,090 | 0,020 | 1,08 | 0,634 | 1,577 | |
| 428,05 | 13,89 | 3180,58 | 592,90 | 348,38 | 2832,20 | 0,096 | 0,020 | 1,08 | 0,685 | 1,459 | |
| 459,67 | 18,52 | 3415,51 | 728,45 | 619,34 | 2796,17 | 0,094 | 0,025 | 1,08 | 0,633 | 1,580 | |
| 474,35 | 23,15 | 3524,60 | 804,70 | 967,72 | 2556,88 | 0,086 | 0,027 | 1,08 | 0,536 | 1,865 | |
| 459,29 | 31,25 | 3412,73 | 978,90 | 1763,67 | 1649,06 | 0,056 | 0,033 | 1,08 | 0,205 | 4,875 | |
| 436,96 | 34,72 | 3246,82 | 1069,45 | 2177,37 | 1069,45 | 0,036 | 0,036 | 1,08 | - | ||
| VI передача | |||||||||||
| 379,50 | 11,57 | 2255,86 | 592,90 | 241,93 | 2013,93 | 0,068 | 0,020 | 1,066 | 0,441 | 2,268 | |
| 428,05 | 17,36 | 2544,47 | 712,04 | 544,34 | 2000,12 | 0,067 | 0,024 | 1,066 | 0,400 | 2,503 | |
| 459,67 | 23,15 | 2732,41 | 804,70 | 967,72 | 1764,69 | 0,060 | 0,027 | 1,066 | 0,298 | 3,358 | |
| 474,35 | 28,94 | 2819,68 | 923,84 | 1512,06 | 1307,62 | 0,044 | 0,031 | 1,066 | 0,119 | 8,399 | |
| 459,29 | 39,06 | 2730,19 | 1196,03 | 2755,74 | -25,55 | -0,001 | 0,040 | 1,066 | -0,379 | - | |
| 436,96 | 43,40 | 2597,46 | 1337,50 | 3402,14 | -804,69 | -0,027 | 0,045 | 1,066 | -0,665 | - |
