Automobilio dinaminis skaičiavimas apima daugybę veiksnių, lemiančių jo judėjimą. Pagrindiniai skaičiavimai apima variklio charakteristikų sudarymą, ratų riedėjimo spindulio nustatymą, traukos jėgos ir važiavimo greičio analizę, traukos balansą, dinaminės charakteristikos bei apkrovimo monogramos sudarymą, prabuksavimo kontrolės grafiką, taip pat automobilio greitėjimo, lėtėjimo, įsibėgėjimo laiko ir kelio skaičiavimus.
1. Variklio išorinio greičio charakteristikos sudarymas
Variklio išorinio greičio charakteristikos sudarymas yra pirmasis žingsnis analizuojant automobilio dinamiką. Šis procesas prasideda nuo variklio apsisukimų parinkimo, skaičiavimams pradedant nuo mažų ir baigiant dideliais sūkiais. Parenkamas apsisukimų koeficientas a, kuris paprastai svyruoja nuo 0,2 iki 1,2. Variklio apsisukimai (ne) skaičiuojami pagal formulę: ne = a * np, kur np yra didžiausias variklio apsisukimų skaičius.
Pateikiamas skaičiavimo pavyzdys:
- ne = 0.2 * 5500 = 1100 Hz
Skaičiavimų rezultatai surašomi į lentelę, kurioje pateikiami variklio apsisukimai ir atitinkami ne reikšmės.
1 lentelė: Variklio apsisukimai ir ne reikšmės
| Variklio apsisukimai | 1100 | 2200 | 3300 | 4400 | 4950 | 5500 | 6050 | 6600 |
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| a koeficientas | 0.2 | 0.4 | 0.6 | 0.8 | 0.9 | 1 | 1.1 | 1.2 |
1.2. Variklio galios ir sukimo momento skaičiavimas prie įvairių variklio apsisukimų
Variklio galiai (Pe) ir sukimo momentui (Me) skaičiuoti naudojamos empirinės formulės. Galios skaičiavimui naudojama formulė:
Pe = Pemax * (ne/np) * [a + b*(ne/np) - (ne/np)^2] (kW)
Kur Pe ir ne yra bet kokio charakteristikos taško galingumas ir veleno sūkiai, o np - veleno sūkiai esant variklio didžiausiai galiai Pemax. Koeficientų a ir b reikšmės priklauso nuo variklio tipo (pvz., Otto varikliams a ≈ 1, b ≈ 1).
Sukimo momentas skaičiuojamas naudojant formulę:
Me = 9570 * Pe / ne (Nm)
Kur Me - sukimo momentas Niutonmetrais, Pe - galia kilovatais, ne - apsisukimai per minutę.
Pateikiamas skaičiavimo pavyzdys:
- Pe = 77 * (1100/5500) * [1 + 1*(1100/5500) - (1100/5500)^2] = 17.86 kW
- Me = 9570 * 17.86 / 1100 = 155.42 Nm
Atlikus skaičiavimus prie įvairių veleno sūkių, gauti duomenys surašomi į 2 lentelę.
2 lentelė: Variklio galia ir sukimo momentas prie įvairių variklio apsisukimų
| ne (min⁻¹) | 1100 | 2200 | 3300 | 4400 | 4950 | 5500 | 6050 | 6600 |
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| Pe (kW) | 17.86 | 38.19 | 57.29 | 71.46 | 75.54 | 77.00 | 75.38 | 70.22 |
| Me (Nm) | 155.42 | 166.14 | 166.14 | 155.42 | 146.04 | 133.98 | 119.24 | 101.82 |
Pagal gautus duomenis brėžiamas variklio išorinio greičio charakteristikos grafikas, vaizduojantis galios ir sukimo momento priklausomybę nuo apsisukimų.
2. Ratų riedėjimo spindulys
Rato riedėjimo spindulys (Rr) yra svarbus dydis, įtakojantis pasipriešinimo jėgas. Jis skaičiuojamas pagal formulę:
Rr = (r0 + x*h) * 0.0254 m
Kur r0 - ratlankio spindulys coliais, h - padangos profilio aukštis coliais, o x - koeficientas, atsižvelgiant į padangos charakteristikas.
Pateikiamas skaičiavimo pavyzdys padangai 175/70 R13:
- r0 = 13/2 = 6.5 col
- h = 170 * 0.7 / 25.4 ≈ 4.82 col (padangos aukštis)
- Rr = (6.5 + 0.9 * 4.82) * 0.0254 ≈ 0.28 m
3. Automobilio traukos charakteristika
Automobilio traukos jėga (FL) skaičiuojama pagal formulę:
FL = (Me * ipd * ipp * ηtr) / Rr (N)
Kur Me - variklio sukimo momentas, ipd - pavarų dėžės perdavimo skaičius, ipp - pagrindinės pavaros perdavimo skaičius, ηtr - transmisijos naudingumo koeficientas (0,88-0,95), o Rr - ratų riedėjimo spindulys.
Automobilio važiavimo greitis (v) skaičiuojamas pagal formulę:
v = (2 * π * Rr * ne) / (60 * ipd * ipp * ηtr) (m/s)
Šie skaičiavimai atliekami kiekvienai pavarai ir kiekvienam variklio apsisukimų intervalui. Gauti duomenys surašomi į 3 lentelę, kurioje pateikiama traukos jėga ir važiavimo greitis skirtingoms pavaroms.
3 lentelė: Traukos jėga ir važiavimo greitis
| Pavaros | 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | 7 | 8 |
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| FL (N) | 6180.57 | 6606.81 | 6606.81 | 6180.57 | 5807.60 | 5328.07 | 4741.99 | 4049.34 |
| v (m/s) | 2.90 | 5.79 | 8.69 | 11.58 | 13.03 | 14.48 | 15.92 | 17.37 |
| FL (N) | 3747.58 | 4006.03 | 4006.03 | 3747.58 | 3521.43 | 3230.67 | 2875.30 | 2455.31 |
| v (m/s) | 4.77 | 9.55 | 14.32 | 19.10 | 21.49 | 23.87 | 26.26 | 28.65 |
Pagal gautus duomenis brėžiamas automobilio traukos charakteristikos grafikas, vaizduojantis traukos jėgos priklausomybę nuo greičio kiekvienai pavarai.
4. Automobilio traukos balansas
Traukos balanso lygtis apibūdina jėgas, veikiančias automobilį judėjimo metu:
FL = Fk ± Fµ ± Fa + FW (N)
Kur:
- FL - automobilio traukos jėga.
- Fk - riedėjimo pasipriešinimo jėga.
- Fµ - įkalnės pasipriešinimo jėga (lygi 0, važiuojant lygiu keliu).
- Fa - pagreičio riedėjimo jėga (lygi 0, važiuojant tolygiai).
- FW - oro pasipriešinimo jėga.
Kai automobilis važiuoja tolygiai horizontaliu keliu, Fa = 0 ir Fµ = 0, todėl traukos balanso lygtis tampa:
FL = Fk + FW (N)
Skaičiuojama riedėjimo pasipriešinimo jėga (Fk):
Fk = Ga * k (N)
Kur Ga - automobilio svoris, k - riedėjimo pasipriešinimo koeficientas.
- Pavyzdys: Ga = 16250 N, k = 0.02, Fk = 0.02 * 16250 = 325 N
Skaičiuojama oro pasipriešinimo jėga (FW):
FW = kW * A * v^2 (N)
Kur kW - oro pasipriešinimo koeficientas, A - automobilio priekinės dalies plotas, v - greitis.
- Pavyzdys: kW = 0.15, A = 1.44 * 1.395 = 2.01 m², v = 2.9 m/s
- FW = 0.15 * 2.01 * 2.9^2 ≈ 2.53 N
Šie skaičiavimai atliekami kiekvienai pavarai ir prie įvairių greičių. Gauti duomenys surašomi į 4 lentelę.
4 lentelė: Oro pasipriešinimo jėga prie skirtingų greičių ir pavarų
| Pavaros | 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | 7 | 8 |
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| Fw (N) | 2.53 | 10.10 | 22.73 | 40.41 | 51.14 | 63.14 | 76.40 | 90.92 |
| Fw (N) | 6.87 | 27.48 | 61.83 | 109.91 | 139.11 | 171.74 | 207.80 | 247.30 |
Traukos balanso grafike oro pasipriešinimo jėga paprastai brėžiama tik paskutinės pavaros atveju. Pagal gautus duomenis brėžiamas automobilio traukos balanso grafikas.
5. Automobilio dinaminė charakteristika
Dinaminės charakteristikos sudarymui skaičiuojamas dinaminis faktorius (D), kuris parodo automobilio dinamines savybes. Jis apskaičiuojamas kiekvienai pavarai ir skirtingiems variklio sūkiams, esant pilnai pakrautam automobiliui.
Dinaminis faktorius apskaičiuojamas pagal formulę, išvedamą iš traukos balanso lygties:
D = FL / Ga
Duomenys surašomi į lentelę, kurioje pateikiamas dinaminis faktorius priklausomai nuo greičio kiekvienai pavarai.
Dinaminio faktoriaus lentelė
| Pavaros | 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | 7 | 8 |
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| D | 0.38 | 0.41 | 0.41 | 0.38 | 0.35 | 0.32 | 0.29 | 0.24 |
| D | 0.23 | 0.24 | 0.24 | 0.22 | 0.21 | 0.19 | 0.16 | 0.14 |
Dinaminė charakteristika parodo dinaminio faktoriaus priklausomybę nuo automobilio važiavimo greičio. Pagal gautus duomenis brėžiamas grafikas.
6. Automobilio apkrovimo monograma
Apkrovimo monogramos sudarymui apskaičiuojamas tuščio automobilio dinaminis faktorius. Naudojantis specialia formule, sudaroma monograma, kuri leidžia vizualizuoti automobilio dinamines savybes esant skirtingoms apkrovoms.
D0 (tuščio automobilio dinaminis faktorius) reikšmės pateikiamos lentelėje:
6 lentelė: Dinaminis faktorius (tuščias automobilis)
| Greitis (m/s) | 0.58 | 0.62 | 0.62 | 0.58 | 0.54 | 0.49 | 0.44 | 0.37 |
|---|
Brėžiama apkrovimo monograma dinaminėje charakteristikoje.
7. Prabuksavimo kontrolės grafikas
Prabuksavimo kontrolės grafikas brėžiamas kartu su dinamine charakteristika ir apkrovimo monograma. Jis padeda nustatyti optimalų kibumo koeficientą (φk) ir jo įtaką dinaminei charakteristikai.
Duomenys skaičiuojami, kai automobilis važiuoja asfaltu, o kibumo koeficientas svyruoja nuo 0,1 iki 0,9. Skaičiuojama pagal formules, atsižvelgiant į nepakrauto automobilio svorį (G0) ir pakrauto automobilio svorį (Ga).
7 lentelė: Duomenys prabuksavimo kontrolės grafikui
| φk | 0.1 | 0.2 | 0.3 | 0.4 | 0.5 | 0.6 | 0.7 | 0.8 | 0.9 |
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| Dφ0 | 0.049 | 0.098 | 0.147 | 0.197 | 0.246 | 0.295 | 0.344 | 0.393 | 0.442 |
| Dφ | 0.075 | 0.150 | 0.225 | 0.300 | 0.375 | 0.450 | 0.525 | 0.600 | 0.675 |
Brėžiamas prabuksavimo kontrolės grafikas.
8. Automobilio greitėjimo, lėtėjimo skaičiavimas
Pagrindiniai automobilio įsibėgėjimą charakterizuojantys parametrai yra pagreitis, trukmė ir kelias. Kuo didesnis automobilio pagreitis, tuo jis dinamiškesnis.
Iš dinaminio faktoriaus balanso lygties galima surasti pagreitį (a) įsibėgėjimo metu:
a = g * (D - k - sin(α)) * δ
Kur k - riedėjimo pasipriešinimo koeficientas, g - pagreitis, δ - koeficientas, įvertinantis besisukančių automoblio detalių masę.
Skaičiuojant skirtingą perdavimą turinčioms pavaroms, automobilio greitėjimas skaičiuojamas pilnai pakrautam automobiliui, važiuojant horizontaliu asfalto-betono dangos keliu, kurio k = 0.015.
Duomenys surašomi į lentelę:
8 lentelė: Greitėjimas skirtingomis pavaromis
| Pavaros | 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | 7 | 8 |
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| a (m/s²) | 2.33 | 2.50 | 2.49 | 2.32 | 2.17 | 1.97 | 1.74 | 1.46 |
| a (m/s²) | 1.73 | 1.84 | 1.83 | 1.68 | 1.55 | 1.39 | 1.20 | 0.97 |
Brėžiamas greitėjimo grafikas, vaizduojantis pagreičio priklausomybę nuo greičio.
9. Įsibėgėjimo laikas ir kelias
Įsibėgėjimo laikas ir kelias nustatomi naudojantis greitėjimo grafiku. Grafikas padalinamas į ruoželius, surandami kiekvieno ruoželio greitis ir pagreitis. Gauti duomenys naudojami skaičiuojant įsibėgėjimui sugaištą laiką bei nuvažiuotą kelią.
Suminis visos pavaros įsibėgėjimo laikas lygus visų ruoželių laiko sumai. Įsibėgėjimo kelias surandamas analogiškai.
Duomenys surašomi į lenteles, pavyzdžiui, įsibėgėjimo laikas 1 pavarai:
9 lentelė: Įsibėgėjimo laikas (1 pavara)
| Nr. | Rodiklis | 1 | 2 | 3 | 4 | 5 |
|---|---|---|---|---|---|---|
| 1 | Greitis m/s (pradinis/galinis) | 3.5 / 5 | 5 / 10.5 | 10.5 / 12.5 | 12.5 / 13.5 | 13.5 / 14.5 |
| Greitėjimas m/s² (pradinis/galinis) | 2.41 / 2.54 | 2.54 / 2.44 | 2.44 / 2.28 | 2.28 / 2.09 | 2.09 / 1.93 | |
| 3 | Vidutinis pagreitis (avid) | 2.48 | 2.49 | 2.36 | 2.19 | 2.01 |
| 4 | Įsibėgėjimo laikas (tn) | 0.61 | 2.21 | 0.85 | 0.46 | 0.50 |
| 5 | Suminis įsibėgėjimo laikas | 4.62 s | ||||
Analogiškai skaičiuojamas ir įsibėgėjimo kelias.
tags: #automobilio #pasipriesinimo #ir #traukos #jegu #skaiciavimas