Теория движения 12-7 (ТСММ Попов (лекции в виде презентаций))

Лекция 7
Теория движения колесных машин
Топливно-экономические
характеристики специальных
колесных машин

Экономическая характеристика двигателя
Экономические характеристики двигателей
Дизель
Двухвальный ГТД
Показатели, характеризующие
экономичность двигателей
Общий расход топлива за время работы T:
массовый - Gт, кг
объемный - Qт, л
Характеристика топлива:
Расход топлива за единицу времени
(«часовой расход топлива»):
массовый - Gт час = Gт/ T, кг/час
объемный - Qт час = Qт/ T, л/час
Бензин автомобильный
- 10300
«Удельный расход топлива»:
ккал/кг
массовый - ge = Gт/ (T*Ne), кг/(кВт*час)
Дизельное топливо
- 10000
объемный - qe = Qт/ (T*Ne), л/(кВт*час)
ккал/кг
Приробензлол
- 9600
ккал/кг
Эффективный КПД: отношение энергии,
полученной в двигателе, к энергии
Этиловый спирт
- 6700
переработанного при этом топлива
ккал/кг
(характеризуется низшей теплотой сгорания)
Газовые смеси с преобладанием
р
K=3600 при измерении Qн в- 8000…9000
кДж/кг, ge в кг/кВт*ч;
Ne
k
метана


k

р
3
e
K=632,2 при измерении Qн в ккал/кг, ge в кг/л.с.*ч;
ккал/м
р
р
G
Q
g
Q
тчас н
e н
Газовые
смеси
с большим
K=860,0 при
измерении
Qнр вколичеством
ккал/кг, ge в кг/кВт*ч.
негорючих примесей
- 2000…3000 ккал/м 3
Дизели: 0,32…0,42. Одновальные ГТУ: 0,18…0,22. Многовальные ГТУ: 0,27…0,33.
Многоагрегатные ГТУ с температурой газа перед турбиной 750…800 оС: 0,36…0,44

Экономическая характеристика шасси
Экономическая характеристика
машины на одной передаче
Экономическая характеристика машины
на разных передачах
При работе двигателя по внешней скоростной характеристике
Gт путевой 
G GтчасT g e N eT g e N e



L
L
L
vа
При движении машины по дороге с постоянным сопротивлением движению
Gт путевой 
g e N двигT g e  N  N w  N  N кр  N подв  N тр 

L
vа
Как правило (но не всегда) большей загрузке двигателя (относительной мощности) при
движении в одинаковых условиях соответствует меньший удельный расход топлива и и
меньший абсолютный расход топлива.

Теория движения колесных машин
Распределение вертикальных
реакций по колесам

Статически определимые системы подрессоривания
Расчетные схемы
b

R

 z1 b  a Ga

R  a G
 z 2 b  a a
Rz 2 
b

Rz1  b  a Ga

a
R

G
 z тележки b  a a
b

 Rz тележки 1  b  a Ga

a
R

Ga
z
тележки
2

ba
 Ga sin   ma jx  hд   Ga cos   a   M fi  Pw hw  Pкр hкр cos 
i
ba
Любое увеличение сопротивления движению вызывает перегрузку задних колес

Распределение реакций между колесами
балансирной тележки
Уравнения равновесия для машины в целом
 R z1  R z 2  R z 3 Ga cos 

 R z 2  L  0,5a   R z 3  L  0,5a  Ga sin   Pj hд   Ga cos  l1  Pw hw  Pкр hкр
Уравнение равновесия для тележки в целом
 Rz 3 
Можно допустить, что
rд rk
Вывод:
Rz 2  a
 Pk 02  Pk 03  Pf 2  Pf 3 k  M f 2  M f 3 
2
 T2 T3 k  rk  l   T2  T3  k  rk  l 
Уравнение равновесия для каждого из колес
R3  R2 0
T l   T l   Pk 0 rk 0
  
T  T  Pk 0  Pf 0

Распределение реакций между колесами
многоосного колесного шасси
Уравнения равновесия для машины в целом
 Rz1  Rz 2  ...  Rzn Ga cos 

 R l  R l  ...  R l G l cos   G h sin   P h  P h  P h  M
i fi
z 3 13
zn 1n
a 1
a g
j д
w w
кр кр
 z 2 12
Уравнение перемещения точек рамы
 Rzi cпр i z i

c р i cш i

cпр i 
c р i  cш i

 z z l tan 
 i 1 1i

Распределение реакций между колесами
многоосного колесного шасси (продолжение)
Результат решения системы уравнений
 R zi c пр i  E  l1i B 

E  D

F

2
2







2
D

G
cos

c
l

c
c
l



  G a sin    c пр i l1i   A c пр i  c пр i l1i 



a
пр
i
1
i
пр
i
пр
i
1
i

i
i
i
i

 i

  i


2



 F  c пр i  c пр i l1i 2    c пр i   c пр i l1i 2

i
i
 i
 i

 A Ga l1 cos   Ga hg sin   Pj hд  Pw hw  Pкр hкр   M fi
i


Ga cos   c пр i l1i   A c пр i
i
i
 B  tan  
2



2

  c пр i l1i    c пр i  c пр i l1i

i
i
 i










Теория движения колесных машин
Распределение крутящих моментов
и окружных сил по колесам
многоосного колесного шасси

Простейший случай: двухосный полноприводный
автомобиль (4х4)
Ga
 Ga


x

j a  R x1  R x 2  G a sin   Pw
 g
g


 Ga z 0  R  R  G cos 
z1
z2
a
 g
«Блокированный привод». Общий случай.
v k1 v k 2 
v k1
vk 2

r


rk 2

k1
 k1  k1 
 k1  k 2
rk1 rk 01  K ox1 R x1 
  rk 01  K ox1 R x1 rk 02  K ox 2 R x 2
rk 2 rk 02  K ox 2 R x 2 
K x 02 Pa   rk 01  rk 02  
Ga
 R x1 

R x1  R x 2  j a  Ga sin   Pw  Pa 
K x 01  K x 02

g

  R x1  R x 2
K
P


r

r

k 01
k 02 
 R  x 01 a
K x 01 R x1  K x 02 R x 2 rk 01  rk 02
x2


K x 01  K x 02

Распределение продольных сил у двухосного
автомобиля 4х4 с блокированным приводом
K x 02  K x 01  K x 0 :
K x 02 Pa   rk 01  rk 02  
K P   rk 01  rk 02  
P
r 
R x1  x 0 a
R x1  a  12 


K x 01  K x 02
2K x0
2 2K x0 





K x 01 Pa   rk 01  rk 02  
K x 0 Pa   rk 01  rk 02  
Pa r12 

Rx 2 
Rx 2  


K x 01  K x 02
2K x0
2 2 K x 0 
R x1 
Rx2
Вывод: большая касательная реакция действует на колесо с большим радиусом
свободного качения.
При относительно малых нагрузках возможны следующие случаи:
rk 01  rk 02   rk 01  rk 02  r12  0 
 R x1 0 
r


Pa  12
R

0
x2


K x0

rk 01  rk 02   rk 01  rk 02  r12  0 
 R x1 0 
r


Pa  12
R

0
x2


K x0


«Циркуляция мощности» у двухосного автомобиля
4х4 с блокированным приводом



 K P  r12

J
J
M k 1  R x1  fR z1  k 1 j a  rk 01  x 02 a
 fR z1  k1 j a  rk 01 
rk 01rk1 
rk 01rk 1 

 K x 01  K x 02




 K x 01 Pa  r21
 
Jk2
Jk2
M k 2  R x 2  fR z 2 
j a  rk 02 
 fR z 2 
j a  rk 02 
r
r
K

K
r
r
k 02 k 2
x 02
k 02 k 2


 x 01
 
Случай 1:


rд1 rд 2 rд

 M  0


J

k1
r12  K x 01 Pa   fR z 2  k 2 j a   K x 01  K x 02   

M
r
r
k 2  0
д k2






J k1


r21  K x 02 Pa   fR z1 
j a   K x 01  K x 02  

r
r
д k1


Случай 2:
rд1 rд 2 rд
r12  0

J
r12  K x 01 Pa   fR z 2  k 2
rд rk 2



 M 0


k1


M

0
k
2



j a   K x 01  K x 02  


Случай 3:
rд1 rд 2 rд
r21  0

J
r21  K x 02 Pa   fR z1  k1
rд rk1



 M 0


k1


M

0
k
2



j a   K x 01  K x 02  



Дополнительные потери при «циркуляции мощности»
у двухосного автомобиля 4х4 с блокированным
приводом


r
M k1
K x 02 Pa
r21
 1  
 1 
 тр

 fRz1  k 01  тр


iтр
 K x 01  K x 02 K x 01  K x 02
 i тр


 K x 01 Pa
 rk 02

M k2
r21
1  r21

 1 тр
 2 



 fR z 2 
 Pa  2 fRz1  1   тр
  Pk  fGa cos   Pa  
  тр
 2  K x 01  K x 02 K x 01  K x 02
  тр

iтр
2
K
 i тр
 x



  тр
 2
 M д iтр


 M рм  M р1
M р1 
M р2
M рм
M р2
Сила дополнительного сопротивления движению из-за циркуляции мощности

1  r
 1 тр
 2 
Pдоп   21  Pa  2 fR z1  1   тр
2  Kx

Эта сила тем больше, чем больше разница в радиусах качения колес и чем меньше остальное
сопротивление движению – т.е. при движении по хорошей дороге с малой скоростью

КПД трансмиссии двухосного автомобиля 4х4 с
разветвлением потока мощности
 рк

M рм  M р1  M р 2  M k1 iтр
  тр
 1 M р1 iтр
  тр
 1
M рм 
1   рк
M д iтр


M р1


P



k
 рк 
rk 0
1
 M i    M i   

M
M р2
k2
тр тр 2
р2
тр тр1
рм


1   рк

 1 рк

    тр
  тр
 тр 2

1   рк

Приведенный КПД трансмиссии с разветвлением потока мощности
 тр
 2   тр
 1 рк

 тр

  тр

1   рк










Схемы трансмиссий многоосных колесных машин

Блокированная трансмиссия многоосной колесной
машины
(общий случай)
1

 rk 01  rk  
M k1 
M 1

1

n
 rk 02  rk  
M k2 
rk 0i
 n rk 0i
M 2
2
 M  

i 1  Mi
i 1  Mi

....
 n
  rk 
n
1
1

2
 
1
 rk 0n  rk  
M kn 
i 1  Mi
i 1  Mi

 Mn


n

2 M ki  M 

i 1








1

 n 1
 2
 i 1  Mi


M
 



Распределение крутящих моментов по колесам
многоосной машины с блокированной
трансмиссией
 n rk 0i

i 1 Mi

rk  n

1

 i 1 Mi








1

 n 1
 2
 i 1 Mi


1
M  M 
kj
n
 
1
2


Mj 
i 1 Mi

n r

k 0 j  rk 0 i 
 M   2

Mi 
i 1
