Теория движения военных колесных машин. Лекция 7

Тягово-скоростные свойства КМ
Определяют способность КМ к совершению полезной транспортной работы.
Главным показателем является максимально возможная средняя скорость движения на заданном маршруте, которая зависит от ее возможности разгоняться, двигаться с большой скоростью, преодолевать подъемы и повышенные дорожные сопротивления, двигаться по инерции и т. д.
Оценку проводят в количественном или безразмерном виде.

Тягово-скоростные свойства КМ
При количественном вводят понятие свободной окружной силы, не зависящей от скорости движения:
Можно построить зависимости
и
Такие зависимости удобны для анализа конкретного автомобиля.

Тяговый баланс КМ

Тяговый баланс КМ

Тягово-скоростные свойства КМ
Для сравнения разных автомобилей пользуются безразмерными характеристиками.
Вводится понятие динамического фактора:
и безразмерной характеристики

Тягово-скоростные свойства КМ
При отсутствии прицепной нагрузки (Pпц x) и потерь в подвеске (Pf п) можно получить уравнение баланса сил в безразмерном виде:
где ψ – коэффициент сопротивления движению КМ

Динамическая характеристика КМ

Динамическая характеристика КМ

По динамической характеристике КМ можно определить:
1) максимальный коэффициент сопротивления движению (тяговую возможность) ψmax = Dф и соответствующую ему скорость движения Vψmax;

2) диапазон изменения коэффициента сопротивления движению Δψ = ΔDф при движении на высшей (V) передаче с начальной максимальной скоростью V1 без перехода на низшую передачу (IV), а также скорость движения при возросшем сопротивлении;

3) определить максимальное значение скорости V3 движения при полной подачи топлива и заданным сопротивлением движению ψ3 = Dф3;

4) наибольшее ускорение при разгоне с начальной скоростью V4, коэффициентом сопротивления движению ψ4 = Dф4 и работе двигателя на частичной характеристике (пунктирная линия);

Динамическая характеристика КМ
Динамический фактор характеризует исключительно КМ: ее силовую установку, трансмиссию, колесный движитель и параметры, определяющие силу сопротивления воздуха (обтекаемость, площадь поперечного сечения и т.д.).
Данная характеристика определяет только свойства КМ, закладываемые при проектировании. Возможная реализация этих свойств ограничивается сцеплением движителя с ОП, т. е. динамический фактор не всегда может быть реализован: максимальное тяговое усилие определяется суммой продольных реакций по всем колесам (ΣRxi).

Мощностная характеристика КМ
Иногда для решения определенных задач удобно использовать мощностную характеристику Nкм (mм, vмx, uтр), отображающую изменение поступающей к колесам мощности при различных передаточных числах в трансмиссии uтр от скорости движения КМ.
Изменение мощности на каждой передаче в трансмиссии:
С помощью мощностной диаграммы можно проводить анализ, аналогичный рассмотренному при оценке динамического фактора, но уже не в безразмерном, а в абсолютном виде с учетом потерь мощности на буксование NS.

Мощностная характеристика КМ
Мощность внешних сопротивлений
Nfшм – мощность, затрачиваемая на преодоление сопротивления качению
Nw – мощность, затрачиваемая на преодоление сопротивления воздуха
Nмx – мощность, затрачиваемая на сопротивления движению КМ при преодолении подъема
Nпц x – мощность, затрачиваемая на тягу прицепа
Nfп – мощностные потери в результате колебаний подвески КМ
Nин – мощность, затрачиваемая на разгон КМ
NS – мощность, затрачиваемая на буксование

Мощностная характеристика КМ

Мощностная характеристика КМ
При анализе характеристик КМ иногда используют коэффициент использования мощности двигателя kиN
Nс – мощность, необходимая для движения по ОП с заданным коэффициентом ψ, скоростью и ускорением, но с учетом того, что двигатель работает на частичной характеристике.
Nкм – мощность, которую может развивать двигатель при полной подаче топлива и соответствующей скорости движения.

Характеристики разгона КМ
Важнейшими характеристиками оценки возможностей разгона КМ являются время разгона, путь, пройденный при этом, ускорение в заданном интервале скоростей.
Приемистость – способность КМ быстро увеличивать скорость движения.
Поскольку современные двигатели не могут работать с угловой скоростью, меньшей минимально устойчивой, для начала движения КМ необходимо обеспечить выравнивание угловых скоростей вала двигателя и входного вала механической части трансмиссии.
Этот процесс осуществляют муфты — устройства, обеспечивающие плавное выравнивание угловых скоростей входного и выходного валов.

Характеристики разгона КМ
Изменение угловых скоростей вала двигателя и входного вала трансмиссии при трогании и разгоне КМ.
В начальной фазе разгона двигатель работает на холостом ходу с минимальной устойчивой скоростью ωдв х.х, далее увеличивается подача топлива, включается муфта и начинается ее буксование.

Характеристики разгона КМ
Точка A – начало возрастание угловой скорости двигателя и момента трения в муфте.
При увеличении подача топлива и включении муфты начинается процесс ее буксования

Характеристики разгона КМ
Точка B – момент трения становится равным моменту сопротивления движению, приведенному к входному валу трансмиссии, начинается процесс разгона КМ, сопровождающийся увеличением ωтр и дальнейшим буксованием муфты.

Характеристики разгона КМ
В точке С процесс буксования заканчивается и ωтр = ωдв. Степень подачи топлива и интенсивность включения муфты регулирует водитель. Время буксования муфты tб = t1 + t2 изменяется в широких пределах (0,5...4 с) и зависит от массы КМ, конструкции муфты и трансмиссии.

Характеристики разгона КМ
В точке D водитель выключает муфту и переключает передачу. В течение времени t4 КМ движется по инерции, а в течение времени t5 – с пробуксовкой муфты, но уже на следующей передаче.
За время t3 КМ разгоняется до наиболее рациональной скорости.

Характеристики разгона КМ
В точке Е угловые скорости ωдв и ωтр выравниваются.
В течение времени t6 и далее процесс повторяется до достижения максимальной скорости движения КМ.

Ускорения КМ
Для случая полной подачи топлива линейное ускорение КМ aмх при заданном коэффициенте сопротивления движению ψ вычисляется по формуле:
Максимально возможное ускорение ам x max ограничивается сцепными свойствами пары КД-ОП. Для полноприводных КМ на горизонтальной (αопx = 0) ОП
Для неполноприводных КМ ам x max зависит от распределения нормальных нагрузок по ведущим осям.

Характеристика ускорений ГМ

Характеристика ускорений ГМ

Время и путь разгона КМ
Оценка приемистости КМ по зависимости aмx (mм, vмx, uтр) достаточно трудоемка, поэтому используют более наглядные показатели:
- время разгона tразг
- путь разгона Sразг
КМ в заданном интервале скоростей, которые определяют расчетным или опытным путем.
Без учёта буксования муфты на выбранном интервале скоростей определяют средние значения скоростей, ускорений, а также элементарные время и путь разгона.

Время и путь разгона КМ
В самом простом случае – при допущении о мгновенном трогании с места (без учета буксования муфты) – кривую aмx (mм, vмx, uтр) разбивают на элементарные участки с интервалом:
на которых определяют средние значения ускорения
и средние значения скорости

Время и путь разгона ГМ

Время и путь разгона КМ
Затем находят элементарные время и путь разгона со скорости vм x i до vм x (i+1):
и полные время и путь разгона:
где p – число рассматриваемых элементарных участков

Время и путь разгона КМ
Переход на следующую передачу осуществляется:
1) Если кривые aмx не пересекаются, то переключение происходит на максимальной скорости предыдущей передачи.
2) Если они пересекаются, то переключение происходит при скорости, соответствующей их пересечению, либо (что более рационально) при несколько большей скорости:
где vм x i – скорость на пересечении;
Δvпер – падение скорости при переключении.

Время и путь разгона КМ
Замедление при переключении передач:
Сила сопротивления выбегу КМ:
где Pтр х.х – условная составляющая силы сопротивления холостого хода трансмиссии:
Mтр х.х – момент сопротивления i-го узла трансмиссии на холостом ходу.

Время и путь разгона КМ
Падение скорости за время переключения:
Путь, проходимый КМ за время переключения
Время переключения передач tпер = 1…2 с.
Разгон осуществляется до значения aмx = 0.