Выбор оптимального режима движения автомобиля

Размещено на http://www.allbest.ru/

Размещено на http://www.allbest.ru/

1. Расчёт пути и времени обгона с возрастающей скоростью

автомобиль скорость обгон маневр

Таблица 1 - Исходные данные для расчета

Таблица 2 - Скоростные характеристики автомобиля Урал - 4320

Таблица 3 - Передаточные числа коробки передач и главной передачи автомобиля Урал - 4320

Обгон с возрастающей скоростью характерен при высокой интенсивности движения при движении сплошным потоком. В этих условиях быстроходный автомобиль, догнав медленно движущийся автомобиль, уменьшает скорость, и некоторое время движется позади него с той же скоростью. Водитель заднего автомобиля внимательно следит за потоком и при выявлении перед обгоняемым автомобилем достаточного свободного расстояния начинает обгон, сочетая его с разгоном. Для того чтобы путь и время обгона были минимальными, интенсивность разгона должна быть максимально возможной.

Для расчёта пути и времени обгона с возрастающей скоростью необходимо вначале построить график интенсивности разгона, характеризующий зависимость между путём и временем движения обгоняющего автомобиля при максимально возможном ускоренном движении.

Для построения указанного графика нужно предварительно произвести расчёт динамической характеристики (зависимость динамического фактора от скорости движения), а затем определить зависимость ускорения обгоняющего автомобиля от скорости движения V₁.

Динамический фактор определяется по формуле:

D_a==( - k·F·V_a²), (1.1)

где P_m - сила тяги, Н;

P_в - сила сопротивления воздуха, Н;

G_а - вес автомобиля, Н (G_а=gm_a);

М_е - крутящий момент двигателя, Н·м;

И_к - передаточное число коробки передач (для каждой i-ой передачи имеет своё значение);

И_о - передаточное число главной передачи;

з = 0,85 - механический коэффициент полезного действия трансмиссии /1/;

r_k - радиус колеса, м;

k - Коэффициент обтекаемости , Н·с²/м⁴;

F - лобовая площадь, м²;

V_a - скорость автомобиля, м/с.

Эффективный крутящий момент двигателя определяется по следующей зависимости:

M_e=9554+b(² - c()³), (1.2)

где N_max - максимальная мощность двигателя, кВт;

a, b, c - эмпирические коэффициенты (для дизельных двигателей a=0,53, b=1,56, c=1,05);

n_e - частота вращения двигателя при расчётной скорости на соответствующей ей передаче, мин^-1;

n_n - частота вращения, соответствующая максимальной мощности,мин^-1.

Обороты, на которых работает двигатель, n_e, мин^-1, следует задавать для расчётов в диапазоне (0,1n_n; n_n), принимая соответствующий шаг для 10 значений, при выполнении обязательного условия n_nmin?600 мин^-1.

Таблица 4 - Определение крутящего момента M_e

Скорость движения автомобиля рассчитываем по выражению:

V_a= (1.3)

Ускорение автомобиля рассчитывается по формуле:

j_i=g, (1.4)

где j_i - ускорение автомобиля на i-ой передаче при скорости движения V_i, м/с²;

D_i - динамический фактор на i-ой передаче при указанной скорости;

Ш_i -коэффициент сопротивления дороги;

д_вр - коэффициент учёта вращающихся масс.

При проведении расчётов рассматриваем движение по горизонтальной дороге, поэтому Ш=f (f - коэффициент сопротивления качению колеса с учётом скорости движения).

Значение коэффициента сопротивления качению колеса, f, необходимо рассчитывать по формуле:

f = f_о(1+0,0006V²), (1.5)

где f_о - коэффициент сопротивления качению колеса.

Коэффициент д_вр, учитывающий наличие в движущемся автомобиле вращающихся масс, определяется:

д_вр=1+ д₁+ д₂(И_кИ_о)², (1.6)

где д₁ - коэффициент, учитывающий инерционный момент колёс (д₁=0,04);

д₂ - коэффициент, учитывающий инерционный момент маховика (при расчётах принимают значение 0,0007 для легковых автомобилей и для грузовых с дизельным двигателем).

Расчёты сводим в таблицу 1 для 10 значений скорости на каждой рассматриваемой передаче до скорости, равной 0,9 от максимальной скорости на высшей передаче.

Таблица 5 - Расчёт динамической характеристики автомобиля

5-я передача

Рисунок - Зависимость динамического фактора от скорости

Дальнейший расчёт производим от значения скорости, равной скорости обгоняемого автомобиля. Принимаем, что разгон осуществляется до максимально возможной скорости на каждой из передач с последующим переключением на высшую передачу.

Для расчёта t_об и S_об воспользуемся графоаналитическим методом. Для этого кривую ускорения на одной из передач разбивают на ряд интервалов, начиная со скорости, соответствующей скорости обгоняемого автомобиля. При этом считаем, что в каждом интервале скоростей автомобиль движется с постоянным ускорением j_ср, величину которого определяем по формуле:

j_срi=0,5(j_i+ j_i+1) , (1.7)

где j_i и j_i+1 - ускорения соответственно в начале и в конце интервала скоростей, м/с².

При изменении скорости от V_i до V_i+1 среднее ускорение может быть определено:

j_срi= (V_i+1-V_i)/?t_i=?V_i /?t_i, (1.8)

где - V_i до V_i+1 скорость в начале и в конце интервала, м/с;

?t_i - время прохождения i - го интервала, с;

?V_i - изменение скорости при прохождении i - го интервала, м/с.

Следовательно, время разгона в том же интервале скоростей:

?t_i=?V_i / j_срi, (1.9)

а общее время разгона:

t_р=. (1.10)

При расчёте пути разгона принимаем условно, что автомобиль в каждом из намеченных интервалов скоростей можно определить:

?S_i=V_срi?t_i= (V_срi V_i)/ j_срi. (1.11)

Складывая полученные значения ?S_i, получаем общий путь, S_p, м, который проходит обгоняющий автомобиль:

S_p=. (1.12)

Путь, пройденный за время переключения передачи, вычисляется:

?S_пер=0,5(2V_н+?V_п.с.)?t_пер, (1.13)

где V_н - скорость в начале переключения передачи.

В нашем случае выполняется переключение на другие передачи (с четвёртой на пятую) при разгоне, поэтому необходимо оценивать потерю времени на переключение (принимаем равным 0,5 с). Результаты расчётов сводим в таблицу 6.

Таблица 6 - Время и путь обгона в сочетании с разгоном

После произведённых расчётов строим график интенсивности разгона t_р= f(S_р), необходимый для расчёта пути и времени обгона с ускорением (чертеж 100 ВО). Для этого наносим значения времени t_р и пути S_р, соответствующие разгону обгоняющего автомобиля от скорости V₂ и полученные точки соединяем плавной кривой 1.

Для определения времени и пути обгона от начала координат откладываем вправо по горизонтали отрезок, равный D₁+L₂. Из конца отрезка проводим наклонную прямую 2, изображающую движение обгоняемого автомобиля (график пути обгоняемого автомобиля аналогичен графику при постоянной скорости). Точка А пересечения этой прямой с кривой 1 соответствует моменту времени, когда передние части обоих автомобилей находятся на одном уровне.

После проведения расчетов и построения на их основе соответствующих зависимостей сделаем вывод, что на время и путь обгона с возрастающей скоростью влияют динамическая характеристика обгоняющего автомобиля, ускорение, развиваемое автомобилем. Такой маневр обгона практикуется при движении сплошным потоком.

Рисунок 3 - График обгона при разгоне обгоняющего автомобиля

Размещено на Allbest.ru