> Техника, страница 43 > Динамика автомобиля
Динамика автомобиля
Динамика автомобиля, дисциплина, рассматривающая динамическ. качества автомобиля, от которых зависит средняя скорость его движения при заданных условиях эксплуатации.
1) Д и н а м и ч е с к а я х а р а к т e р и с т н-к а автомобиля. При помощи двигателя на ведущих колесах автомобиля создается тяговое усилие Pd кг, идущее на преодоление сопротивления воздуха Р„ кг и сопротивления качения Ргкг. Величина Рк определяется из ур-ия P,r K-F-V-, где K F— коэфф-т, зависящий от формы автомобиля и Vn—скорость движения в jh/cjc; величина Pf—из ур-ия Pf=Gn · /, где G„—вес автомобиля в килограммах и /—коэфф-т качения, зависящий от качеств шин и дороги. Остаток тягового усилия Pd — (Р„ + Pf) идет на преодоление автомобилем подъемов и на разгон. Для определения усилия Ph кг, расходуемого па подъем, пользуются ур-ием Ph=Ga sin а, где sin а—подъем дороги, обозначаемый обыкновенно буквой г. Усилие, идущее на ускорение автомобиля, определяется из уравнения
Pj~ Ц · Ga-j, где j в м/ск2—ускорение автомобиля, д м/ск2—ускорение силы тяжести и β— коэфф. влияния вращающихся масс автомобиля. Для прямой передачи коэфф. (?sl ,06, для промежуточных передач β as 1 + 0,06г£, где гк—передаточное число в коробке скоростей. 1. о., полный тяговой баланс автомобиля получает следующее выражение:
£ г=-Р» + Ga f + G„ i + G aа после преобразования:
Id - Pa *.,· i β ; Ga ~ T T Z T 9 1
1,
Величина f + i + g j характеризует автомобиль в отношении способности преодолевать сопротивление качению (/), подъем (г) и развивать ускорение (j). Зависимость удельной тяги автомобиля от его скорости и
Ц I
называется дпнамич. характеристикой. Величина в дальнейшем обозначается
G а буквой D. Силы Pd и Рт как функции скорости автомобиля могут быть определены лабораторным испытанием.
На фигуре 1 представлена примерная динамик. характеристика автомобиля при движении на прямой передаче. Зная качества дороги и шин, то есть ^ зная /, можно для каждой скорости автомобиля найти как максимально возможн. ускорение при любом подъеме г, так и максимальный подъем г, к-рый автомобиль может преодолеть при установившемся движении, то есть при j =0. На фигуре 1 проведены две прямые /, /, и соответствующие двум различным значениям /; при /, получается максимальная скорость, равная Г, км/ч, а при /2 получается V2 км/ч.
Максимальн. значение D —=г + ^ · j в первом случае измеряется отрезком ab, а во втором—отрезком ас. Если при заданном значении принять одно из значений г или j равным 0, то кривая динамич. характеристики определит максимальное значение другой величины. В Научи, автомоторном ип-те при испытании автомобилей на станке с беговыми барабанами были определены величины атат и j„tax как функции скорости автомобиля. Сопротивление дороги и потеря на качение (/) при испытании соответствовали условиям работы автомобиля на беговых барабанах станка, то есть условиям очень хорошей дороги. На фигуре 2, 3, 4 и 5 приведены данные этих испытаний, причем все автомобили разделены на четыре группы (смотрите табл.): фигура 2—легковые автомобили до 2 л, фигура 3—легковые автомобили свыше 2 л,
Характеристические дапные автомобилей, испытанных η лаборатории ИЛ МИ.
| Фирмы пли марки автомобилей | №
по фигура 2, 3, 4 И 5 |
Число мест или грузоподъемность в т | Мерт вый вес в кг | Пол ный вес в кг | Число ци линд ров | Днам. цилин дра в мм | Ход пор
шня в мм |
Рабо чий объём в л | Диам. колес в мм | Пере дача
»0 |
| Г1ерль.. | 1 | 4 | 795 | 1 070 | 4 | 88 | О,» | 715 | 5,54 | |
| Татра .. | 2 | 4 | 685 | 985 | 2 | 82 | 100 | 1,00 | 710 | 4,94 |
| Ропер .. | 3 | 4 | 597 | 865 | 2 | 85 | 100 | 1,13 | 700 | 4,80 |
| Ага.. | 4 | 4 | 1 061 | 1 261 | 4 | 64 | 110 | 1,4 | 760 | 4,83 |
| Троян .. | 5 | 4 | 755 | 975 | 4 | 63.5 | 120,65 | 1,53 | 710 | 4,00 |
| НАМИ I. | 4 | 703 | 983 | 2 | 84 | 105 | 1,16 | 710 | 4,91 | |
| Репо (такси). | Г, | 6 | 1 403 | 1 792 | 4 | 75 | 120 | 2,12 | 775 | 4,60 |
| Стевер. ·. | 7 | 6 | 1 610 | 2 035 | 4 | 75 | 120 | 2,12 | 815 | 4,63 |
| Прага.. | 8 | 6 | 1 525 | 1 900 | 4 | 75 | 130 | 2,31 | 820 | 4.19 |
| Австро-Даймлер. | 9 | 6 | 1 590 | 2 000 | 6 | 70 | 110 | 2,54 | 820 | 4,85 |
| Берлие.. | 10 | 4 | 1 325 | 1 575 | 4 | 80 | 130 | 2.65 | 765 | 4,20 |
| Хорьх.. | 11 | 6 | 1 565 | 2 030 | 4 | 80 | 130 | 2,62 | 820 | 4,18 |
| Штейер. | 12 | 6 | 1 878 | 2 103 | 6 | 80 | 110 | 3.32 | 820 | 3.86 |
| Прага (лимузин). | 13 | 6 | 1 913 | 2 395 | 4 | 90 | 150 | 3.82 | 895 | 4,00 |
| Рено.. | 14 | 6 | 2 290 | 2 710 | 6 | 85 | 140 | 4,76 | 835 | 4,09 |
| G. М. С.. | 15 | 1 | 1 880 | 2 785 | 4 | 89 | 140 | 3,48 | 915 | 6.00 |
| Берлие.. | 16 | IV, | 1 960 | 3 270 | 4 | 80 | 130 | 2,62 | 835 | 6,15 |
| Рено.. | 17 | IV, | 2 280 | 3 775 | 4 | 85 | 140 | 3.18 | 820 | 5,75 |
| Фиат.. | 18 | IV, | 1 820 | 3 425 | 4 | 100 | 140 | 4,4 | 880 | 5,45 |
| Λ мо.. | 19 | IV, | 1 953 | 3 558 | 4 | 100 | 140 | 4,4 | 880 | 5,45 |
| Прага.. | 20 | I1/, | 2 370 | 4 370 | 4 | 90 | 150 | 3,82 | 910 | 8,42 |
| Па.. | 21 | 3 | 4 110 | 7 380 | 4 | 100 | 140 | 4.4 | 1 015 | 10.90 |
| Уайт.. | 22 | 3 | 3 616 | 6 616 | 4 | 95 | 130 | 3.67 | 1 015 | 13,05 |
| А. E. С.. | 23 | 3—4 | 4 420 | 8 420 | 4 | 120 | 150 | 6.78 | 850 | 7,25 |
| Б юсси н г. | 24 | 4.2 | 4 800 | 9 000 | 4 | 125 | 160 | 7,85 | 850 | 7.45 |
| Ланчиа (автобус). | 25 | 25 мест | 3 9G0 | 5 840 | 4 | по | 130 | 4,94 | 955 | 5,38 |
| Берлие.. | 26 | 3 | 3 860 | 6 940 | 4 | по | 140 | 5,32 | 950 | 6,61 |
О, 5 10 16 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65
Фигура 4. Фигура 5.
фигура 4 — грузовые автомобили до 2 тонны и фигура 5—грузовые автомобили свыше 2 т.
Так как между максимальным подъемом и максимальным ускорением имеется прямолинейная зависимость, то на фигуре 2, 3, 4 и 5 приведены одновременно оба масштаба. Для разных условий экс-
| D | - | |||||||||||
| А | ||||||||||||
| Ν | ||||||||||||
| т | ||||||||||||
~Ю го 30*1 Я SO ЛИО SO 100 ПО V.m*
Фигура 6.
плоатации выгодно иметь динамическую характеристику различного вида. На фигуре 6 показаны два типа динамич. характеристик на последней передаче—А и В. Первая соответствует автомобилю с меньшей максимальной скоростью, но с большей тяговой силой на малых скоростях. Динамическая характеристика В очевидно дает хороший результат лишь для автомобиля, предназначенного для загородной езды на больших скоростях; в условиях же городского движения и при работе на плохой дороге автомобиль, имеющий динамич. характеристику А, дает более высокую среднюю скорость, так как при тех же скоростях, какие здесь практически применяются, он обладает лучшими динамич. качествами.
2) Динамическая характеристика автомобиля при различных передачах в коробке скоростей. В условиях практическ. работы автомобиля приходится применять промежуточные передачи; равным образом и нагрузка (особенно в случае грузового автомобиля с прицепкой) не остается постоянной. Вследствие этого о-~г
6а Gu ύα
|
-0.12 -0,10 т -т ОМ -002 |
-0,40 0.5S 036 -ОМ -ОМ -030 038 -026 ОМ 0.22 -020 -018 -016 -014 -од -01О -0,08 Щ -004 -002 |
||||||||
| О
0.18 |
V | схоро | СШк | ||||||
| 0,16 | |||||||||
| 0,14 | О | ||||||||
| 0,12 | |||||||||
| 0,10 | |||||||||
| С
008 |
и СКО
с |
юсть | |||||||
| 006 | |||||||||
| 0,04 | J- я | моросл в | ь | ||||||
| 0.02 | а" | Орк | мая л | /1 | А | ||||
О 5 W 15 го 15 30 35
Фигура 7.
является необходимым представить динамическую характеристику в самом общем виде. На фигуре 7 каждая из представленных кривых дает удельную тяговую силу па соответствующей передаче в коробке скоростей при условии нормальн. нагрузки. Из ур-ия видно, что изменение веса G„ при том же значении Pd — Рю вызывает пропорциональное изменение величины -j- г + р · j. Отсю-
о да следует, что при пользовании динамич. характеристикой для переменного веса автомобиля 0„ надо изменять масштаб ординат обратно пропорционально отношению весов
Q
, где G!,—измененный вес. На фигуре 7 даны три масштаба: первый — для нормального веса груженого автомобиля G„=8 420 килограмм, второй—для порожнего G,=4 120 килограмм и третий—для автомобиля с прицепкой G’,l== 14 800 килограмм. Если принять движение автомобиля установившимся, то есть }—0, то величина b получается равной + г; масштаб по оси ординат отложен соответственно этим данным. При помощи динамической характеристики, представленной на фигуре 7, могут быть определены все 0госновные данные по движению автомобиля на разных дорогах. Пусть, например, требуется, чтобы автомобиль работал без прицепа как по очень хорошей дороге с коэфф-том /=0,02,так и по пло- а ϊ
хой—с коэффицнен- фш, 8
том=0,05. Проведя новые оси абсцисс, соответствуют, значениям 0,02 и 0,05, находим, что по плохой дороге автомобиль на прямой передаче не может работать, т. к. при этом кривая АА будет лежать ниже оси абсцисс; при такой дороге необходимо перейти на третью передачу, на которой автомобиль будет иметь максимальную скорость 23 км/ч и будет в состоянии брать максимальный подъем i ок. 1%. При хорошей же дороге с /=0,02 максимальная скорость на прямой передаче получится выше 35 км/ч, на которую установлен регулятор двигателя, а максимальный подъем будет около 2%. При переходе на третью передачу по той же дороге этот подъем увеличится до 3,9%. Максимальный подъем, который автомобиль может брать на первой передаче по хорошей дороге, равен 18%. Для применения динамич. характеристики к порожнему автомобилю и автомобилю с прицепом надо пользоваться масштабами Gh и Gd; как вид но из диаграммы, данный автомобиль с прицепом не будет обладать на прямой передаче достаточной тягой для фактической работы даже по хорошей дороге с /=0,02.
3) Основные параметры динамической характеристики. Пользование динамической характеристикой для сравнительной оценки различных автомобилей иногда бывает затруднительно. Поэтому устанавливают те ее основные параметры, которые имеют наибольшее значение для оценки динамических качеств автомобиля, К этим параметрам относятся следующие: V,,,х—максимальная скорость автомобиля, при подъеме г и ускорении j, равных нулю; Dmax — максим, удельная тяга автомобиля на последней передаче; Vk—скорость автомобиля, при которой он имеет максимальную тягу (критическая скорость); D,— максимальная тяга автомобиля на заданной скорости и F,—заданная скорость, наиболее употребительная для данного автомобиля. На фигуре 8 дана примерная дннамич. характеристика автомобиля и нанесены указанные 5 основных параметров. а) Максимальн. скорость V,„nx определяется пересечением динамической характеристики автомобиля с горизонтальной прямой, соответствующей значению для заданной дороги, б) Максимальное удельное тяговое усилие Dnmx определяется касательной pq к динамическ. характеристике, проведенной параллельно оси абсцисс. При установившемся движении автомобиля максимальное тяговое усилие соответствует максимальному подъему, к-рый автомобиль может взять на той передаче, для которой дана динамическая характеристика. Чем больше удельное тяговое усилие автомобиля на прямой передаче, тем легче он будет брать подъемы, тем реже придется переключать передачи в коробке скоростей при езде по тяжелой дороге. в) Критическая скорость автомобиля Vk, соответствующая максимальному значению его удельной тяговой силы, отделяет устойчивую скорость движения от неустойчивой. При скоростях больших Vk получается устойчивое движение; здесь всякое увеличение сопротивления дороги, вызывающее замедление движения, одновременно сопровождается увеличением тяги автомобиля, то есть происходит автоматическое уравновешивание системы. При скоростях же меньших Vкувеличение сопротивления движению, а следовательно, и уменьшение скорости вызывает уменьшение удельной тяги; следовательно, происходит дальнейшее падение скорости, и возникает необходимость переключения передач в коробке скоростей. Таким обр., скорость Vk разделяет области устойчивой и неустойчивой работы автомобиля на полном газе; поэтому эту скорость предложено называть критической. Большое значение критической скорости Vk нежелательно, так как это делает автомобиль недостаточно эластичным на малых скоростях,
г) Максимальная удельная тяга Dmax и максимальная скорость VmaXt давая две точки динамическ. характеристики, не определяют ее течения в средней части. Между тем весьма важно знать способность автомобиля к разгону и к преодолению подъемов па средних скоростях, на которых он обычно работает. Поэтому для сравнения динамическ. качеств различных автомобилей необходимо ввести величину удельной тяги П, на некоторой скорости F, различной для разных автомобилей и наиболее употребительной для данных условий зкеплоатации. На фигуре 8 все значения даны для случая идеальной дороги, когда /=0; для практическ. расчетов нужно отсчет вести от горизонтальной линии, проведенной на расстоянии от оси абсцисс. Пользуясь динамич. характеристикой и ее основными параметрами, можно точно определить динамич. качества автомобиля и оценить его пригодность для определенных условий эйсплоатации.
Лит.: Ч у д а к о в К. Динамич. и пионом, исследованию аитимибилн, Труды НАМИ, U. 7,1928. Е. Пуданов.