Нормальные реакции опорной поверхности

Нормальные реакции, действующие на колеса автомобиля при движении, постоянно изменяются и существенно отличаются от реакций на горизонтальной дороге при неподвижном автомобиле.

Для определения реакций Rz₂, действующих на колеса заднего моста, составим уравнение моментов относительно центров контакта колес переднего моста с дорогой, точки А (см. рис.5.1)

или .

Если автомобиль стоит неподвижно на горизонтальной дороге, тогда нормальная реакция равна нагрузке на колеса _.

Аналогично для определения реакций R_Z1, действующих на колеса переднего моста, составив уравнение моментов относительно центров контакта колес заднего моста, точки В (см. рис.5.1)

; ,

.

Для неподвижного автомобиля на горизонтальной дороге имеем

R_Z1=G₁= .

Отношение нормальных реакций дороги движущегося автомобиля к нагрузкам на колесах неподвижного автомобиля на горизонтальной дороге, называется коэффициентом перераспределения нормальных реакций ,

где К_R1, К_R2 – коэффициенты перераспределения нормальных реакций соответственно на передних и задних колесах автомобиля. Некоторые из значений коэффициентов К_R1, К_R2 для двухосных автомобилей приведены в табл.5.4.

Таблица 5.4 Коэффициенты перераспределения нормальных реакций

Тяговый баланс автомобиля

При прямолинейном движении автомобиля на подъем окружная сила на ведущих колесах автомобиля расходуется на преодоление сил сопротивления качению, подъема, воздуха и на его разгон. Исходя их этого, уравнение тягового баланса запишется

P_к = Р_f + P_в + Р_i + P_{j ,} (5.9)

где P_к – окружная сила на ведущих колесах автомобиля.

При неустановившемся движении (разгоне) она уменьшится по сравнению установившемся на величину, необходимую для разгона маховика и связанного с ним деталей трансмиссии и колес автомобиля. С учетом этого окружная сила при неустановившемся движении равна

, (5.10)

где и_тр=и_к.и₀.и_р – передаточное число трансмиссии (и_к,и₀,и_р-передаточные числа соответственно коробки передач, главной передачи, раздаточной коробки);

P_f – сила сопротивления качению, которая согласно изложенному ранее, равна ,

где m_а- масса автомобиля;

Р_i – сила сопротивления подъему, которая определяется согласно зависимости

;

P_j - сила сопротивления разгону поступательно движущейся массы автомобиля. Заметим, что разгон маховика и колес учтено выше при определении окружной силы на ведущих колесах в формуле (5.10). Тогда сила сопротивления разгону поступательно движущейся массы запишется

P_j = .

После подстановки в уравнение (5.9) значений окружной силы и сил сопротивления движению и разгону поступательно движущейся массы имеем

. (5.11)

После элементарных преобразований получим

.

Если учесть, что V=w_к×r_к; dV=r_к×dw_к; w_е=и_тр×w_к; dw_е=и_тр×dw_к, тогда выражение в скобках запишется

,

(5.12)

где d - коэффициент учета вращающих масс автомобиля.

Уравнение (5.11), с учетом выражения (5.12), примет вид

. (5.13)

Для определения коэффициента d используют эмпирическую зависимость

d = 1 + d₁ + d_{2 ×} , (5.14)

где коэффициенты учитывают разгон соответственно колес и маховика с деталями трансмиссии. Эти коэффициенты определяются соотвествующими выражениями

,

где и_к- передаточное число коробки передач.

Рекомендуется принимать d₁ = 0,03…0,05; d₂ = 0,04…0,06. При этом меньшее значение относится к большегрузным автомобилям, а большее – к легковым автомобилям.

Окончательно коэффициент вращающих масс запишется

d = 1 + 0,03…0,05 + 0,04…0,06× . (5.15)

Этот коэффициент больше единицы и учитывает разгон как поступательно движущеся массы автомобиля, так и маховика с деталями трансмиссии и колес.

С учетом введенного коэффициента вращающих масс окружная сила в уравнении тягового баланса определяется по формуле

а сила сопротивления разгону в этом случае учитывает разгон как поступательно движущейся массы автомобиля, так и маховика с деталями трансмиссии и колес и определяется по формуле

Р_j . (5.16)

Тяговый баланс автомобиля представляют для наглядности в виде графиков зависимостей окружной силы при установившемся движении автомобиля на всех передачах, сил сопротивления качению на горизонтальной дороге и воздуха от скорости движения автомобиля. При этом скорость движения автомобиля определяется в зависимости от числа оборотов двигателя по формуле , (5.17)

где w_е- угловая скорость коленчатого вала двигателя в рад./с.

Графики тягового баланса автомобиля приведены на рис.5.3

V

Рис. 5.3 Графики тягового баланса автомобиля

Заметим, что при V=0 сила сопротивления качению на горизонтальной дороге P_f имеет значение

P_f = f₀ ,

где f₀ - коэффициент сопротивления качению при V=0. Поскольку на любой опорной поверхности для произвольной шины f_o 0, поэтому зависимость P_f=f(V) на графиках тягового баланса начинается не с нулевой точки.

5.6 Мощностной баланс автомобиля

Если в уравнении тягового баланса умножить правую и левую часть на скорость V, получим выражение

Р_{к .}

Учитывая, что произведение силы на скорость является мощностью вправе записать

N_к=N_f +N_в+N_i+N_{j .} (5.18)

Полученное таким образом уравнение (5.18) представляет собой уравнение мощностного баланса автомобиля при прямолинейном движении на подъем, в котором

N_к – мощность, подведенная от двигателя к ведущим колесам автомобиля, равная

N_к = N_e×h_тр,

где×h_тр- к.п.д. трансмиссии;

N_f – мощность сопротивления качению при прямолинейном движении автомобиля на подъем

N_f = Р_f×V=f₀ ;

N_в – мощность сопротивления воздуха равная

N_в = Р_в×V=к_в ×F_в×V³;

N_i – мощность сопротивления подъему определяется по формуле

N_i = Р_iV = m_ag ×sina×V;

N_j – мощность сопротивления разгону рассчитывается по формуле

N_j = Р_j×V=d×m_a .

Рис.5.4 Графики мощностного баланса автомобиля

Графически мощностной баланс автомобиля представляет графики зависимостей мощности двигателя, мощности подведенной к ведущим колесам автомобиля, мощности сопротивления качению на горизонтальной дороге и мощности сопротивления воздуха от скорости движения автомобиля на всех передачах (см. рис.5.4)