Запорожец  Издания 

0 1 2 3 4 5 6 7 [ 8 ] 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50

ги. Эта реакция дороги (реактивная сила) и является внешней силой, движущей автомобиль.

Само собой разумеется, что движение начнется тогда, когда возникающая на колесах реактивная сила, направленная вдоль оси автомобиля, превзойдет по своей величине сумму всех сил сопротивления движению или будет равна ей. Изменяя крутящий момент, подводимый к колесам, можно изменять реактивную силу. Чем больше будет крутящий момент, подводимый к ведущим колесам, тем больше по величине движущая сила. Но она не может возрастать беспредельно. Значение ее ограничено силой сцепления поверхности колеса с дорогой.

При достижении определенного значения, когда реакция дороги или равная ей движущая сила Рт достигнет предела, ограничиваемого сцеплением колес с дорогой, последние начнут проскальзывать. Тем самым подводимый к ведущим колесам крутящий момент не сможет быть реализован и дальнейшее его увеличение приведет лишь к возрастанию проскальзывания ведущих колес. Можно ли определить значение этой предельной силы Рт? Конечно. Вернемся вновь к тележке. Если заблокировать ее колеса, т. е. устранить возможность их проворачивания на оси, и снова тянуть тележку за бечевку, то на динамометре будет зафиксирована определенная сила. С увеличением массы тележки эта сила возрастает. Она также изменяется от того, по какой поверхности будет перемещаться тележка. Если рассматривать автомобиль как тележку, а коэффициент трения колес о поверхность учитывать через коэффициент сцепления, эту силу определяют по формуле #T=(pGa, H, где Ga - сила тяжести автомобиля, Н; ф--коэффициент сцепления.

Величина коэффициента сцепления зависит в основном от типа и состояния покрытия дороги. Другие незначительные факторы, оказывающие влияние на значение коэффициента ф, обычно не учитываются. В инженерных расчетах принимают среднее значение этого коэффициента, которое для основных типов дорожного покрытия указано в табл. 12.

Зная коэффициент сцепления и предполагаемую массу автомобиля, можно определить максимально возможную движущую силу по сцеплению или, как ее называют автомобилисты, тяговую силу Рт. Приравнивая значение этой силы на ведущих колесах к сумме сил сопротивления движению, получают уравнение тягового баланса Рч =

Знак плюс перед силой Л соответствует движению на подъем, а знак минус - на спуск. Знак плюс перед силой соответствует ускоренному движению, знак минус - замедленному.

Уравнение тягового баланса позволяет определить тяговую силу, когда известны силы сопротивления движению. С его помощью можно определять динамические качества автомобиля, к которым относятся максимальная скорость, ускорение, время разгона до определенной скорости и путь разгона автомобиля.

Таблица 12

Значение коэффициента сцепления ср

Дорожное покрытие

Состояние покрытия

Значенжг коэффициента ф при давлении в шинах

высоком

низком

Асфальт, бетон

Сухое Мокрое

0,5. . .0,7 0,35 . . .0,45

0,7 .. .0,8 0,45 . . .0,55

Щебенчатое

Сухое Мокрое

0,5. . .0,6 0,3. . .0,4

0,6. . .0,7

0,4.. .0,5

Грунтовое (кроме суглинка)

Сухое

Увлажненное Мокрое

0,4.. .0,5 0,2 : . .0,4

0,15.. .0,25

0,5.. .0,5

0,3. . .0,45 0,25 . . .0,25

Песчаное

Сухое Влажное

0,2. . .0,3

0,35 . . .0,4

0,22 . . .0,4

0,4.. .0,5

Суглинок

Сухое

В пластичном состоянии

0,4.. .0,5 0,2. . .0,4

0,4. . .0,55 0,25 . . .0,4

Снег

Рыхлый Укатанный

0,2.. .0,3 0,05 . . .0,2

0,2.. .0,4 0,2.. .0,25

Любое

Обледенелое

0,08 . . .0,15

0,1 . . .0,2

Используя уравнение тягового баланса, можно подобрать двигатель для проектируемого автомобиля и определить наибольшее сопротивление дороги, которое может преодолеть автомобиль данной конструкции, и максимально возможный подъем. Учет всех сил, действующих на а1втомобиль, позволяет заранее рассчитать эксплуатационные качества автомобиля. А это можно сделать, рассматривая не силу, а мощность.

Движение автомобиля происходит за счет мощности, получаемой от двигателя. Мощность карбюраторных двигателей изменяется в зависимости от скорости вращения коленчатого вала и от величины открытия дроссельной заслонки. Изменение мощности двигателя и его крутящего момента в зависимости от частоты вращения коленчатого вала, полученное при полностью открытой дроссельной заслонке, называется внешней характеристикой двигателя. Внешняя характеристика строится по результатам испытаний двигателя.

При известных значениях максимальной мощности двигателя и частоты вращения коленчатого вала, соответствующей этой мощности, Длах можно графически построить примерную внеш-

4* 51




Рис. 13. Пример внешней характеристики двигателя

нюю характеристику, используя данные табл. 13. Для этого значение известной максимальной мощности следует умножить на коэффициент из данной таблицы для различных отношений

На рис. 13 показан пример внешней характеристики двигателя. График изменения мощности можно построить в зависимости не от частоты вращения коленчатого вала двигателя, а от скорости движения автомобиля. На рис. 14 показаны примерные внешние характеристики некоторых мотоциклетных двигателей.


Рис. 14., Внешние характеристики некоторых мотоциклетных двигателей

Таблица 13

Значение коэффициента g для построения теоретической внешней характеристики двигателя

0,232

0,363

0,496

0,625

0,744

0,847

0,928

0,981

0,98



Уравнение тягового баланса автомобиля можно заменить мощностным балансом, если вместо сил учитывать, какая мощность потребуется для преодоления того или иного Сопротивления движению. Потребная мощность всегда меньше развиваемой. Умножив мощность Ке, развиваемую двигателем, на коэффициент полезного действия трансмиссии автомобиля, получим кривую изменения мощности на колесах автомобиля NT. Коэффициент полезного действия для легковых автомобилей принимается в пределах 0,90 . . . 0,92. Если в конструкции автомобиля будут применены самодельные агрегаты трансмиссии, то КПД может достигать значения 0,85.

Для того чтобы получить максимальное значение скорости при равномерном движении автомобиля на горизонтальном участке дороги (когда угол а равен нулю), следует рассмотреть мощностной баланс автомобиля (кВт).


где Рк - сила сопротивления качению, Н;

Va - скорость автомобиля, км/ч;

Рв - сила сопротивления воздушной среды, Н.

На рис. 15 приведен примерный мощностной баланс автомобиля на прямой передаче. Нижняя кривая на графике представляет собой изменение мощности, необходимой для преодоления сопротивления качению в зависимости от скорости движения автомобиля. Вторая кривая представляет собой суммарную мощность, затрачиваемую на преодоление сопротивления воздушной среды. На графике видно, что имеется точка, где суммарная мощность, затрачиваемая на преодоление сопротивлений движению, равна мощности на колесах автомобиля, т. е. вся мощность, подведенная к колесам, затрачивается только на преодоление сопротивления качению и воздуха. Эта точка соответствует максимальной скорости, которую может достичь данный автомобиль при равномерном движении на горизонтальном участке дороги. На скоростях меньше максимальной у автомобиля есть запас мощности, которую он может расходовать на разгон и на преодоление подъемов.

Теория автомобиля позволяет, зная, на какой дороге будет эксплуатироваться автомобиль и какую скорость желательно при этом иметь, определить необходимую мощность двигателя. И наоборот, зная мощность двигателя, принятого для конструирования, определить, какой максимальной скорости движения достигнет автомобиль.

Зная желаемую максимальную скорость движения автомобиля и радиус качения колеса, можно определить передаточное число трансмиссии по формуле


Рис. 15. Примерный график мощностного баланса автомобиля


где Душах -частота вращения вала двигателя, соответствующая

максимальной скорости, об/мин;

Va - максимальная скорость автомобиля, км/ч; - радиус качения, м.

Радиус качения зависит от размера шин, которые будут использованы на автомобиле. В табл. 14 приведены параметры шин, которые могут быть использованы при изготовлении самодельных автомобилей.



0 1 2 3 4 5 6 7 [ 8 ] 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50