Раздел 2
Теоретическое исследование тягово-скоростных свойств специального автомобиля
при работе с технологическим оборудованием
2.1. Влияние отбора мощности двигателя при технологических операциях на тяговые
и скоростные характеристики автомобиля
Вырабатываемая автомобильным двигателем механическая энергия в основной своей
части предназначена для обеспечения движения автомобиля. При этом развиваемая
двигателем эффективная мощность отбирается трансмиссией автомобиля и
используется для преодоления всех внешних сил сопротивлений движению.
Максимальная мощность двигателя и его скоростная внешняя характеристика,
устанавливаются при проектировании автомобиля соответственно заданным
показателям его тягово-скоростных свойств. Если от этой предельной мощности
двигателя отбирать некоторую ее часть, то это можно квалифицировать как
дополнительный отбор мощности. Осуществление такого отбора основывается на двух
различных подходах в использовании максимальной мощности двигателя автомобиля.
Первый подход к дополнительному отбору мощности основан на существующем резерве
свободной мощности, что позволяет использовать его для привода потребителя.
Такой подход применим для случаев движения автомобиля в хороших дорожных
условиях, когда для преодоления внешних сил сопротивления движению достаточно
лишь частичного использования мощности двигателя. Для определения запаса
свободной мощности при таком подходе в данной работе рассматривается мощностной
баланс автомобиля с дополнительным отбором мощности в движении.
Другой подход относится к случаю отсутствия или малого значения свободной
мощности при движении автомобиля. Он заключается в заведомо допускаемом
снижении показателей скоростных свойств автомобиля, однако не ниже показателей,
обоснованных и согласованных с заказчиком и заводом изготовителем. При этом
подходе подлежат определению и анализу показатели скоростных свойств
автомобиля, предусмотренные действующими нормативными документами. Например,
требуется определить максимальную скорость движения автомобиля с отбором
мощности, так как на ее величину оказывают совместное влияние максимальная
мощность двигателя, передаточное число главной передачи и величина отбираемой
потребителем мощности. В связи с этим, должны быть разработаны методика и
рекомендации по обоснованию указанных величин. В такой методике необходим
дифференцированный подход к выбору базового автомобиля из выпускаемых моделей
или к проектированию нового специализированного автомобиля с дополнительным
отбором мощности. В последнем случае требуется расчет максимальной мощности
двигателя при заданных значениях максимальной скорости движения автомобиля и
отбираемой потребителем мощности.
Исследование мощностного баланса автомобиля с дополнительным отбором мощности
позволяет определить предельные значения подъемов, которые он может преодолеть
на каждой из передач при различных значениях отбираемой мощности, а также
максимально возможные скорости движения в различных дорожных условиях.
Дополнительный отбор мощности может привести к возрастанию времени и пути
разгона автомобиля, ввиду уменьшения мощности, которая может быть использована
для разгона автомобиля, а также из-за влияния инерционных масс и КПД систем
отбора мощности. Существенное влияние оказывают как схема привода отбора
мощности, так и место присоединения его ведущего вала. Наибольшее
распространение получили схемы отбора мощности с приводом непосредственно от
двигателя, либо от коробки передач и от раздаточной коробки. В данной работе
рассматривается схема отбора мощности от коробки передач 3 (рис. 2.1). На
коробке передач 3 установлена коробка отбора мощности 4, от которой идет привод
на потребители 5.
Для составления дифференциальных уравнений к расчету времени и пути разгона
далее проводится аналитическое исследование неустановившегося
движения автомобиля с дополнительным отбором мощности, выполненном по выше
указанной схеме.
Возможность надежного трогания автомобиля с условием безостановочной работы при
этом потребителя устанавливается в результате исследования процесса трогания
автомобиля с места при дополнительном отборе мощности. Так как процесс трогания
автомобиля рассматривается в связи с дополнительным отбором мощности,
необходимо разработать математическую модель трогания. Она позволит определить
параметры работы автомобиля и дорожные условия, при которых возможно надежное
трогание автомобиля с дополнительным отбором мощности. Полученные при
исследованиях данные по частотам вращения и угловым ускорениям двигателя и
валов трансмиссии, необходимы при проектировании систем дополнительного отбора
мощности к потребителю.
Проведенные исследования тягово-скоростных свойств позволят дать рекомендации
по разработке специализированных транспортных средств с дополнительным отбором
мощности и выбору их конструктивных и эксплуатационных параметров.
На основании изложенных предпосылок определена общая структура исследований
тягово-скоростных свойств автомобиля при дополнительном отборе мощности в
движении (рис. 2.2).
2.2. Мощностной баланс автомобиля при дополнительном отборе мощности двигателя
Для осуществления дополнительного отбора мощности от двигателя автомобиля при
его движении необходимо иметь определенный уровень свободной мощности. Под
понятием свободной мощности подразумевается разность между мощностью, которая
может быть подведена к ведущим колесам автомобиля при работе двигателя по
внешней характеристике, и мощностью, необходимой на преодоление сопротивления
дороги и воздуха [50, 51, 52]: