Automobilių dinamikos analizė

AUTOMOBILIŲ DINAMIKOS ANALIZĖ

Automobilio OPEL VECTRA 1.8

Techninė charakteristika

Rodiklis Sąlyginis žymėjimas Matavimo vienetas Reikšmė

Variklio charakteristika

1. Maitinimo sistema Benzinas

2. Maksimalus variklio galingumas Pe max KW (a.g.) 66

3. Alkūninio veleno (kampinis greitis) sukimosi dažnis prie maksimalaus galingumo We max

Ne max Rad/s

Min-1 5400

Automobilio charakteristika

1. Bendroji masė

Tame tarpe:

a) į varančiąją ašį

b) į varomąją ašį

Ga

G2

G1 N

N

N 16500

2. Nuosava masė

Tame tarpe:

a) į varančiąją ašį

b) į varomąją ašį G0

G02

G01 N

N

N 11200

3. Tarpuvėžis (gabaritinis plotis) B m 1,4

4. Gabaritinis aukštis H M 1,4

Pavarų dėžės charakteristika

Pavarų dėžės perdavimo skaičius

1-osios pavaros

2-osios pavaros

3-osios pavaros

4-osios pavaros

5-osios pavaros

ipd1

ipd2

ipd3

ipd4

ipd5

3,58

1,88

1,23

0,92

0,74

Pagrindinės pavaros perdavimo skaičius ipp 3,94

Transmisijos naudingumo koeficientas ηtr Pasirenku

Padangų matmenys B-d 175/70TR14

Variklio išorinio greičio charakteristikos sudarymas

Variklio greičio charakteristika vvadiname grafinę efektyvumo galingumo, efektyvinio, sukimo momento, efektyvinio lyginamojo degalų sunaudojimo priklausomybę nuo alkūninio veleno sūkių.

Veikiančio variklio išorinio greičio charakteristika sudaroma specialiame stende apkrovus variklį ir matuojant jo išvystomą sukimo momentą esant įvairių sūkių skaičiui. Žinant sukimosi dažninį ir sukimosi momentą. Galingumą skaičiuojame pagal formulę:

P = 0,1047 10-3 M n (kW)

M – sukimosi momentas N m;

n – sukimosi dažnis min-1.

Išorinio greičio charakteristikai sudaryti galime naudotis empirine formule:

Pe = Pemax ne/np [a+b ne/np – (ne/np)2] (kW)

Pe ir ne – bet kokio ccharakteristikos taško galingumas ir veleno sūkiai;

np – veleno sūkiai esant variklio didžiausiai galiai Pemax;

Koeficientų a ir b reikšmės šios:

a = 1, b = 1.

Sukimosi momentas skaičiuojamas naudojant formulę:

Me = 9570 Pe/ne

M – N m; Pe – kW; ne – min-1.

Skaičiavimus aatlieku pradedant mažais ir baigiant dideliais sūkiais:

ne = α np

α – sukimosi koeficientas;

np – sūkiai prie Pemax

1 2 3 4 5 6 7 8

α 0,2 0,4 0,6 0,8 0,9 1 1,1 1,2

ne 1080 2160 3240 4320 4860 5400 5940 6480

Atlikus skaičiavimus prie įvairių veleno sūkių gautus duomenis surašau į lentelę:

1 2 3 4 5 6 7 8

ne 1080 2160 3240 4320 4860 5400 5940 6480

Pe 15,30 23,20 27,70 23,20 16,60 66 64,60 60,10

Me 135,50 102,70 81,80 51,30 32,60 116,90 104 88,70

Pagal gautus duomenis nubraižau grafiką:

Ratų riedėjimo spindulys

Rato riedėjimo spinduliu vadiname spindulį sąlyginio nedeformuoto rato, kuris su tikruoju ratu turi vienodus sūkius ir linijinius greičius.

Esant padangų matmenims nurodytiems coliais rato riedėjimo spindulys skaičiuojamas pagal formulę:

Rr = (r0+ξ h) 0,0254 m

h – skaičiuojamas nuo B;

Padanga 175/70 TR14, h = 175 0,70/25,4 = 4,82 col, r0 = 14/2 = 7 col;

ξ – 0,85 – 0,90 rato deformacijos koeficientas;

r0 – vidutinis rato spindulys;

25,4 mm – 1 col;

0,0254 colio su metru santykis

Rr = (7+0,90 4,82) 0,0254 = 0,29 (m)

Automobilio traukos charakteristika ir traukos balansas

Automobilio traukos charakteristika vadiname grafine traukos jjėgos priklausomybę nuo automobilio važiavimo greičio.

FL = Me/Rr = (Me ipd ipp ηtr)/-Rr (N)

ŋtr – 0,91 – 0,95 skersai variklis. Pasirenku – 0,95.

Automobilio važiavimo greitis skaičiuojamas:

v = (2π Rr ne)/(60 ipd ipp ntr) (m/s)

Skaičiavimo rezultatus surašau į lentelę.

1 2 3 4 5 6 7 8

ne 1080 2160 3240 4320 4860 5400 5940 6480

1 FL 6591 4995 3979 2495 1586 5686 5058 4314

v 2,3 4,6 7,0 9,3 10,5 11,6 12,8 13,9

2 FL 3461 2623 2089 1310 833 2986 2656 2266

v 4,4 8,9 13,3 17,7 19,9 22,1 24,3 26,6

3 FL 2264 1716 1367 857 545 1954 1738 1482

v 6,8 13,5 20,3 27,1 30,4 33,8 37,2 40,6

4 FL 1694 1284 1022 641 407 1461 1300 1108

v 9,0 18,1 27,1 36,2 40,7 45,2 49,7 54,3

5 FL 1362 1033 822 516 328 1175 1046 892

v 11,2 22,5 33,7 45,0 50,6 56,2 61,8 67,5

Automobilio traukos balansas parodo, kur panaudojama traukos jėga, perduodama per automobilio varančiuosius ratus.

Traukos balanso lygtis bus:

FL = Fk + Fw

Fk = Ga k

Ga – automobilio pilnas svoris N;

k – riedėjimo pasipriešinimo koeficientas;

Asfalto betonas 0,015 – 0,025; Fk = Ga k; Fk =16500 0,015 =247

Skaldos plentas 0,020 –– 0,035; Fk = 16500 0,020 = 330

Sausas žvyrkelis 0,030 – 0,050; Fk = 16500 0,030 = 495

Šlapias žvyrkelis 0,040 – 0,100; Fk = 16500 0,040 = 660

Dirvonas pievų 0,050- 0,120; Fk = 16500 0,050 = 825

Ražiena 0,120 – 0,180; Fk = 16500 0,120 = 980

Sniego kelias 0,030 – 0,040; Fk = 16500 0,030 = 495

Fk – nepriklauso nuo važiavimo greičio, o tik nuo kelio dangos. Jis skaičiuojamas esant įvairiom kelio dangom.

Skaičiuoju oro pasipriešinimo jėgą:

Fw = kw A v2

kw – oro pasipriešinimo koeficientas, priklauso nuo automobilio formos. Lengvajam automobiliui 0,15 – 0,7. Pasirenku – 0,15;

A – priekinės dalies paviršiaus plotas.

A = B H

B – tarpuvėžis, 1,4 m;

H – gabaritinis aukštis, 1,4 m;

A = 1,4 1,4 = 1,96 m2

1 2 3 4 5 6 7 8

1 Fw 1,6 6,2 14,4 25,4 32,4 39,7 48,2 56,8

2 Fw 5,7 23,3 50,8 92,1 116,4 143,6 173,6 208,0

3 Fw 13,6 53,6 121,2 216,0 271,7 335,9 406,8 484,6

4 Fw 23,8 96,3 215,9 385,3 487,0 600,7 726,2 866,9

5 Fw 36,9 148,8 333,9 595,4 752,7 928,6 1122,9 1339,5

AUTOMOBILIO DINAMINIS PASAS

Sudaro:

• Dinaminė charakteristika;

• Apkrovimo monograma;

• prabuksavimo kontrolės grafikas.

Dinaminę charakteristiką brėžiu dinaminio faktoriaus priklausomybę nuo automobilio važiavimo greičio.

Dinaminės charakteristikos sudarymui skaičiuoju dinaminį faktorių, automobiliu važiuojant įvairiomis pavaromis prie įvairių variklio sūkių pilnai apkrautam ir duomenis surašau į lentelę.

D = (FL – Fw)/Ga

1 2 3 4 5 6 7 8

1 D 0,40 0,30 0,24 0,15 0,09 0,34 0,30 0,26

v 2,3 4,6 7,0 9,3 10,5 11,6 12,8 13,9

2 D 0,21 0,16 0,12 0,07 0,04 0,17 0,15 0,12

v 4,4 8,9 13,3 17,7 19,9 22,1 24,3 26,6

3 D 0,14 0,10 0,08 0,04 0,02 0,10 0,08 0,06

v 6,8 13,5 20,3 27,1 30,4 33,8 37,2 40,6

4 D 0,10 0,07 0,05 0,02 0,01 0,05 0,03 0,01

v 9,0 18,1 27,1 36,2 40,7 45,2 49,7 54,3

5 D 0,08 0,05 0,03 0,01 0,01 0,02 0,01 0,01

v 11,2 22,5 33,7 45,0 50,6 56,2 61,8 67,5

Apkrovimo monogramos sudarymui apskaičiuoju tuščio automobilio dinaminius faktorius.

Do = D (Ga/Go)

1 2 3 4 5 6 7 8

1 0,59 0,44 0,35 0,22 0,13 0,50 0,44 0,38

2 0,31 0,24 0,18 0,10 0,06 0,25 0,22 0,18

3 0,21 0,15 0,12 0,06 0,03 0,15 0,12 0,09

4 0,15 0,10 0,07 0,03 0,01 0,07 0,04 0,01

5 0,12 0,07 0,04 0,01 0,01 0,03 0,01 0,01

Prabuksavimo kontrolės grafikas brėžiamas skaičiuojant pagal formulę:

Dφo = (Go/Ga) φ nepakrautas;

Dφ = (Ga/Ga) φ pakrautas.

Go – nepakrauto automobilio svoris (N);

Ga – pakrauto automobilio svoris (N);

φ – kibumo koeficientas. Jį priimu – 0,1; 0,2; 0,3; 0,4; 0,5; 0,6; 0,7; 0,8; 0,9.

φ – važiuojant asfaltu 0,75 – 00,8.

Duomenis surašau į lentelę:

0,1 0,2 0,3 0,4 0,5 0,6 0,7 0,8 0,9

Dφo 0,05 0,10 0,15 0,20 0,26 0,31 0,36 0,41 0,46

Dφ 0,08 0,15 0,23 0,30 0,38 0,45 0,53 0,60 0,68

Brėžiu grafiką iš kurio matom apkrovos įtaką buksavimui.

Automobilio greitėjimo, lėtėjimo skaičiuojamas

Skaičiuojam pagal formulę:

a =((D – k) / δ) g

k – riedėjimo pasipriešinimo koeficientas;

δ – koeficientas įvertinantis besisukančias automobilio detales;

g – laisvo kūno kritimo pagreitis, g = 9,81 m/s2

δ = 1,04 + 0,05 i2 pd

Automobilio greitėjimas skaičiuojamas pilnai pakrautam automobiliui, važiuojant horizontaliu asfalto betoninės dangos keliu, kurio k = 0,015.

Sudarau lentelę:

1 2 3 4 5 6 7 8

1 a 2,25 1,66 1,31 0,79 0,44 1,90 1,66 1,43

v 2,3 4,6 7,0 9,3 10,5 11,6 12,8 13,9

2 a 1,57 1,17 0,85 0,44 0,20 1,25 1,09 0,85

v 4,4 8,9 13,3 17,7 19,9 22,1 24,3 26,6

3 a 1,10 0,75 0,57 0,22 0,04 0,75 0,57 0,40

v 6,8 13,5 20,3 27,1 30,4 33,8 37,2 40,6

4 a 0,77 0,50 0,32 0,05 -0,05 0,32 0,14 -0,05

v 9,0 18,1 27,1 36,2 40,7 45,2 49,7 54,3

5 a 0,60 0,32 0,14 -0,05 -0,05 0,05 -0,05 -0,05

v 11,2 22,5 33,7 45,0 50,6 56,2 61,8 67,5

Brėžiu grafiką, kuriuo naudosiuosi skaičiuojant įsibėgėjimo laiką ir kelią.

Įsibėgėjimo laikas ir kelias

1 pavaros Duomenys iš grafiko

Nr. Rodiklis 1 2 3 4 5 6

1 Greitis m/s

pradinis

galinis 2,2

4 4

6,2 6,2

8,0 8,0

10,6 10,6

11,8 11,8

13,0

2 Greitėjimas m/s2

pradinis

galinis 2,20

2,14 2,14

2,08 2,08

1,96 1,96

1,80 1,80

1,68 1,68

1,60

3 Vidutinis greitėjimas

avid = (apr + agl)/2 2,17 2,11 2,02 1,88 1,74 1,64

4 Įsibėgėjimo laikas

tn = Δv/avid 0,82 1,04 0,89 1,38 0,68 0,73

5 Suminis įsibėgėjimo laikas Σtn 0,82 1,86 2,75 4,13 4,81 5,54

2 pavaros Duomenys iš grafiko

Nr. Rodiklis 1 2 3 4 5 6

1 Greitis m/s

pradinis

galinis 13,0

13,6 13,6

15,0 15,0

17,8 17,8

19,2 19,2

22,2 22,2

24,6

2 Greitėjimas m/s2

pradinis

galinis 1,60

1,48 1,48

1,40 1,40

1,32 1,32

1,26 1,26

1,20 1,20

1,14

3 Vidutinis greitėjimas

avid = (apr + agl)/2 1,54 1,44 1,36 1,29 1,23 1,17

4 Įsibėgėjimo laikas

tn = Δv/avid 0,38 0,97 0,87 1,08 2,43 2,05

5 Suminis įsibėgėjimo laikas Σtn 5,92 6,89 7,76 8,84 11,27 13,32

3 pavaros Duomenys iš grafiko

Nr. Rodiklis 1 2 3 4 5 6

1 Greitis m/s

pradinis

galinis 24,6

26,0 26,0

27,4 27,4

29,6 29,6

33,0 33,0

35,2 35,2

37,0

2 Greitėjimas m/s2

pradinis

galinis 1,14

1,08 1,08

1,00 1,00

0,92 0,92

0,90 0,90

0,84 0,84

0,78

3 Vidutinis greitėjimas

avid = (apr + agl)/2 1,11 1,04 0,96 0,91 0,87 0,81

4 Įsibėgėjimo laikas

tn = Δv/avid 1,26 1,34 2,29 3,73 2,52 2,22

5 Suminis įsibėgėjimo laikas Σtn 14,58 15,92 18,21 21,94 24,46 26,68

4 pavaros Duomenys iš grafiko

Nr. Rodiklis 1 2 3 4 5 6

1 Greitis m/s

pradinis

galinis 37,0

38,6 38,6

40,0 40,0

42,2 42,2

44,6 44,6

46,8 46,8

48,2

2 Greitėjimas m/s2

pradinis

galinis 0,78

0,70 0,70

0,62 0,62

0,58 0,58

0,50 0,50

0,42 0,42

0,36

3

Vidutinis greitėjimas

avid = (apr + agl)/2 0,74 0,66 0,60 0,54 0,46 0,39

4 Įsibėgėjimo laikas

tn = Δv/avid 2,16 2,12 3,66 4,44 4,78 3,58

5 Suminis įsibėgėjimo laikas Σtn 28,84 30,96 34,62 39,06 43,84 47,42

5 pavaros Duomenys iš grafiko

Nr. Rodiklis 1 2 3 4 5 6

1 Greitis m/s

pradinis

galinis 48,2

49,6 49,6

50,8 50,8

52,8 52,8

55,2 55,2

57,8 57,8

60,6

2 Greitėjimas m/s2

pradinis

galinis 0,36

0,28 0,28

0,16 0,16

0,10 0,10

0,04 0,04

0,01 0,01

0,01

3 Vidutinis greitėjimas

avid = (apr + agl)/2 0,32 0,22 0,13 0,07 0,03 0,01

4 Įsibėgėjimo laikas

tn = Δv/avid 4,37 5,45 15,38 34,28 86,66 280

5 Suminis įsibėgėjimo laikas Σtn 51,79 57,24 72,62 106,90 193,56 473,56

Įsibėgėjimo kelias randamas naudojantis greitėjimo grafiku, skaičiuojant panašiai kaip laiką. Duomenis surašau į lentelę:

1 pavara

Nr. Rodiklis 1 2 3 4 5 6

1 Greitis m/s

pradinis

galinis 2,2

4 4

6,2 6,2

8,0 8,0

10,6 10,6

11,8 11,8

13,0

2 Vidutinis greitis

Vvid = (Vpr+Vgl)/2 3,1 5,1 7,1 9,3 11,2 12,4

3 Įsibėgėjimo laikas tn 0,82 1,04 0,89 1,38 0,68 0,73

4 Įsibėgėjimo kelias

Sn = Vvid tn

2,54 5,30 6,31 12,83 7,61 9,05

5 Suminis įsibėgėjimo kelias Σ Sn 2,45 7,84 14,15 26,98 34,59 43,64

2 pavara

Nr. Rodiklis 1 2 3 4 5 6

1 Greitis m/s

pradinis

galinis 13,0

13,6 13,6

15,0 15,0

17,8 17,8

19,2 19,2

22,2 22,2

24,6

2 Vidutinis greitis

Vvid = (Vpr+Vgl)/2 13,3 14,3 16,4 18,5 20,7 23,4

3 Įsibėgėjimo laikas tn 0,38 0,97 0,87 1,08 2,43 2,05

4 Įsibėgėjimo kelias

Sn = Vvid tn

5,05 13,87 14,26 19,98 50,30 47,97

5 Suminis įsibėgėjimo kelias Σ SSn 48,69 62,56 76,82 96,80 147,10 195,07

3 pavara

Nr. Rodiklis 1 2 3 4 5 6

1 Greitis m/s

pradinis

galinis 24,6

26,0 26,0

27,4 27,4

29,6 29,6

33,0 33,0

35,2 35,2

37,0

2 Vidutinis greitis

Vvid = (Vpr+Vgl)/2 25,3 26,7 28,5 31,3 34,1 36,1

3 Įsibėgėjimo laikas tn 1,26 1,34 2,29 3,73 2,52 2,22

4 Įsibėgėjimo kelias

Sn = Vvid tn

31,87 35,77 65,26 116,74 85,93 80,14

5 Suminis įsibėgėjimo kelias Σ Sn 226,94 262,71 327,97 444,71 530,64 610,78

4 pavara

Nr. Rodiklis 1 2 3 4 5 6

1 Greitis m/s

pradinis

galinis 37,0

38,6 38,6

40,0 40,0

42,2 42,2

44,6 44,6

46,8 46,8

48,2

2 Vidutinis greitis

Vvid = (Vpr+Vgl)/2 37,8 39,3 41,1 43,4 45,7 47,5

3 Įsibėgėjimo laikas tn 2,16 2,12 3,66 4,44 4,78 3,58

4 Įsibėgėjimo kelias

Sn = Vvid tn

81,64 83,31 150,42 192,69 218,44 170,05

5 Suminis įsibėgėjimo kelias Σ Sn 692,42 775,73 926,15 1118,84 1337,28 1507,33

5 pavaros

Nr. Rodiklis 1 2 3 4 5 6

1 Greitis m/s

pradinis

galinis 48,2

49,6 49,6

50,8 50,8

52,8 52,8

55,2 55,2

57,8 57,8

60,6

2 Vidutinis greitis

Vvid = (Vpr+Vgl)/2 48,9 50,2 51,8 54 56,5 59,2

3 Įsibėgėjimo laikas tn 4,37 10 18,46 34,28 86,66 280

4 Įsibėgėjimo kelias

Sn = Vvid tn

213,69 502 956,22 1851,12 4896,29 16520

5 Suminis įsibėgėjimo kelias Σ Sn 1721,02 2223,02 3179,24 5030,36 9926,62 26446,65

Traktoriaus (automobilio) stabilumas šlaite ir posūkyje

Traktorių stabilumas apibūdinamas išilginio (1pav., a) ir skersinio (1pav., b) pasvirimo kampais α, kuriems esant traktorius stovėdamas sustabdytais ratais dar neapvirsta, kai Fk ir FM lygūs nuliui. Kritiniu atveju visų jėgų momentų suma virtimo taško A atžvilgiu būna lygi nuliui , t.y. kai svorio jėgos G (nesant kitokių jėgų) linija pereina per virtimo tašką A. Norint apskaičiuoti didžiausią leistinąjį pasvirimo kampą α reikia susumuoti visų jėgų momentus virtimo taško atžvilgiu ir sumą prilyginti nuliui.

Išilginio stabilumo atveju (1 pav., a) ΣMA = 0, t.y. Fs a – Fi h =0. Įrašę Fs ir Fi reikšmes, gauname: G cos α a – G sin α h = 0, iš čia:

tg α = .

Vadinasi, traktorius gali neapvirsdamas užvažiuoti į statesnį kalną tada, kai jo masės centras yr žemiau ir labiau pasislinkęs į priekį.

Skersinio stabilumo atveju (1 pav., b) ΣMB = 0, t.y. Fs – Fi h

= 0, arba

G cos α – G sin α h = 0, iš čia

tg α = .

Kuo plačiau nustatyti traktoriaus ratai ir žemiau randasi masės centras, tuo statesniu šlaitu jis gali važiuoti skersai.

Nagrinėjant pakrauto automobilio skersinį ir išilginį pastovumą, reikia žinoti bendrąją pakrauto automobilio masę ma (2 pav.), masės centro koordinatės xa, ya ir za, atskirai krovinio masė mk ir krovinio centro koordinatės xk, yk ir zk galima rasti pakrauto automobilio bendrąją masę m ir masės centro koordinates x, y, zz.

.

1 pav. Išilginis a ir skersinis b traktoriaus stabilumas šlaite.

.

2 pav. Pakrauto automobilio masės centro koordinačių nustatymo schema.

Žinant mases galima apskaičiuoti svorio jėgas, atitinkamai Ga, Gk ir G

G = Ga + Gk

G cos α x = Ga cos α xa + Gk cos α xk ,

G sin α y = Ga sin α ya + Gk sin α yk ,

Išsprendę lygtis gauname:

x = ;

y = .

Koordinatė z surandama analogiškai.

Nagrinėjant traktorių ir automobilių skersinį pastovumą, reikėtų turėti omenyje tai, kad žžemiau esančių ratų padangos ir lingės yra labiau apkrautos, dėl to jos labiau ir deformuojasi. Taip pat mašinai esant pakrypusioje padėtyje jos masės centras gali pasislinkti į šoną, pasislinkus kroviniui.

Mašinos pastovumas priklauso ne tik nuo ribinių kampų, nustatytų pagal apviritmo ppavojaus sąlygas, bet ir nuo jos ratų sukibimo su pagrindu. Jei sukibimas blogas, mašina į statų kalną neįvažiuos, be to gali nuo jo nuslysti. Nesvarbu, ar mašina važiuoja skersiai šlaito, ar kyla į kalną , ar leidžiasi nuo jo, ar ji važiuoja varoma variklio, ar leidžiasi nuokalnėn stabdoma. Visais šiais atvejais atsparumas nuslydimui priklauso nuo ratų sukibimo su pagrindu jėgos: Fφ = φ G cos α.

Sąlyga, kad mašina nenuslystų nuokalnėn, yra tokia:

Fφ ≥ G sin α.

Ribiniu atveju, kai šios jėgos lygios, gauname tokią išraišką:

tg α = φ,

čia φ – varytuvų kibumo su pagrindu koeficientas.

Šoninio kibumo koeficientas yra mažesnis už išilginį kibumo koeficientą maždaug 0,05, nes padangos labiau pritaikytos sukibti išilgai važiavimo krypties.

Stabilumas posūkyje. Važiuojant kelio vingiu transporto priemonę veikia išcentrinė jjėga (3 pav., a).

Fc + mw2Rc, (m-kg; w-rad/s; Rc-m),

čia w – mašinos kampinis slinkimo greitis;;

Rc – kelio posūkio spindulys iki masės centro.

Dėl išcentrinės jėgos atsiradusi šoninė jėga Fš, kai ratų sukibimas su ratų danga yra pakankamas, verčia transporto priemonę:

Fl = Fc cos β =mw2Rc cos β = mw2R = m , (R-m; v-m/s),

čia v – transporto priemonės važiavimo greitis;

R – kelio posūkio (vingio) spindulys; R = Rc cos β; v = wR.

.

3 pav. Automobilio stabilumas kelio vingyje.

Taigi šoninės jėgos dydis yra tiesiog pproporcingas transporto priemonės masei, judėjimo greičio kvadratui ir atvirkščiai – kelio vingio spinduliui. Kritiniu (virtimo) atveju suma visų jegų (Fš ir G; 3 pav., b) momentų suma virtimo taško A atžvilgiu būna lygi nuliui (ΣMA = 0). Esant kelio pasvirimui posūkio centro kryptimi, jėgas Fš ir G išsklaidome į dedamąsias – horizontalią ir vertikalią, kelio atžvilgiu ir prašome jų momentų sumos virtimo taško A atžvilgiu lygtį:

G sin α h + G cos α ﴾ ﴿+ Fš sin α ﴾ ﴿– Fš cos α h = 0

Įrašę G = mg ir Fš = reikšmes, apskaičiuojame didžiausią leistinąjį važiavimo greitį:

vmax = , vmax = , kai α = 0

Leistinasis važiavimo greitis didesnis, aki didesnis kelio posūkio spindulys, plačiau nustatyti transporto priemonės ratai, žemiau yra ir stabilus svorio centras, didesnis kelio pasvirimas posūkio centro kryptimi. Esant lygiam keliui α ir tg α būna lygus nuliui, ir lygtis supaprastėja.

Iki šiol nagrinėjome išilginį ir skersinį mašinų pastovumą statiškai, kai jos stovi arba važiuoja tolygiai be priekabų, Kai mašina dirba, jos pastovumą reikėtų nagrinėti dinamiškai, tačiau dinaminė pastovumo analizė, besiremianti diferencinėmis lygtimis, yra labai sudėtinga.

Skaičiavimais ir bandymais nustatyta, jog dinaminis mašinų ribinis skersinio pastovumo kampas yra maždaug du kartus mažesnis už statinį:

αdin = (0,4 – 0,6)αst.

vmax == = = = = = 35,1 35,1 3,6 = 126,36

vmax = = = 29,8 m/s

Transporto priemonių stabilumo posūkyje skaičiavimas. Duomenys pagal 3 paveikslą.

Varianto numeris C (m) e (m) R (m) h (m) αo

1 1,5 0 10 0,5 0

2 1,5 0,1 20 0,6 2

3 1,5 0 30 0,4 -4

4 1,5 0,1 40 0,5 5

5 1,5 0,2 90 0,4 7

6 1,3 0 50 0,7 6

7 1,3 0,2 60 0,6 -8

8 1,3 0,1 70 0,5 7

9 1,3 0,2 80 0,4 5

10 1,3 0,1 90 0,7 9

11 1,4 0 10 0,4 -2

12 1,4 0 20 0,5 3

13 1,4 0 30 0,6 4

14 1,4 0,1 40 0,7 5

15 1,4 0,2 50 0,8 6

16 1,4 0,1 60 0,9 -7

17 1,45 0 100 0,4 -5

18 1,5 0,1 110 0,6 3

19 1,35 0,15 50 0,55 0

20 1,45 0,2 60 0,65 7

21 1,3 0,175 70 0,75 -5

22 1,3 0,195 80 0,85 -8

23 1,375 0,2 150 0,95 9

Traktoriaus varančioji jėga ir važiavimo greitis

Traktorius slenka atsispirdamas varančiaisiais ratais į žemės paviršių. Atsispyrimo – varančiosios jėgos dydį Fv galima apskaičiuoti žinant ratų sukimo momentą Mt ir spindulį R:

Fv = Mr/R (Fv – N; Mr – Nm; R – m).

Varančiuosius ratus per tarnsmisiją suka variklis. Todėl ratų sukimo momentą galima apskaičiuoti dauginant variklio sukimo momentą Me iš transmisijos perdavimo skaičiaus iT ir naudingumo koeficiento ηT: 0,90 – 0,99

Mr = Me iT ηT. (Nm). Mr = 196,7 75 0,90 = 13277,25

Variklio sukimo momentą Me galima apskaičiuoti žinant jo galią Pe ir veleno apsisukimus ne:

(Duomenys paimti iš pateiktos lentelės Pe = 37, ne = 1800).

Me = 9570 Pe/ne (Nm). Me = 9570 37/1800 = 196,72

Rato spindulys R apskaičiuojamas iš padangos matmenų: prie ratlankio spindulio Ro pridedamas padangos aukštis H, padaugintas iš deformacijos koeficiento k = 0,8 – 0,85. R = Ro + kH.

Pavyzdžiui: traktorių užpakalinių ratų padangų matmenys mm. 240 – 813, 330 – 965 (240, 330 – padangų plotis; 813, 965 – padangų vidinis skersmuo). Matmenų paaiškinimas duotas schemoje. Prie šio padangų žymėjimo H = BB.

R = Ro + H k

R = 0 + 965 772 mm = 0,77

Fv = 13277,25/0,77 = 17243,2 N

Jeigu traktoriaus varantieji ratai nebuksuotų, tai jo teorinis važiavimo greitis v būtų lygus rato vieno apsisukimo metu nueito kelio S = 2πR ir sukimosi dažnio nr sandaugai.

v = (m/s), v = = = 1,9

Norint greitį nustatyti km/h, reikia v padauginti iš 3,6. 1,9 3,6 = 6,9 km/h

Faktiškai traktoriaus greitis vd dėl ratų buksavimo būna mažesnis už teorinį: vd = v (1 – δ). Greičio mažėjimas įvertinamas buksavimo koeficientu δ = (v – vd)/v, kurio dydis priklauso nuo važiuoklės konstrukcijos, dirvos (kelio) būklės ir traktoriaus santykinės apkrovos Ft/FR.

Automobilio stabdymas

Stabdant automobilį stabdžiai ant varančiųjų ratų sukuriama neigiama leidžiamoji jėga vadinama stabdymo jėga Fst. Šią jėgą sukuria visų stabdžių momentai, kurie veikia visus automobilio ratus. Ją galime išreikšti šiuo santykiu:

Fst = ΣMst / rv kN

veikiamas stabdymo jėgos automobilis įgauna neigiamą stabdymo pagreitį, kuris išreiškiamas taip:

a =dv / dt = (ΣMst / rv + Fp) / δsm (m/s2)

Suprantama, stabdžių momentai gali būti įvairaus dydžio priklausomai nuo to, kaip intensyviai stabdoma. Pavojaus atveju arba prireikus ir dėl kitų priežasčių stabdoma visa jėga. Tada stabdomi ratai išvysto maksimalią stabdymo jėgą Fstm, kuri yra lygi sukibimo jėgai, t.y.:

Fstm = Fφ =

φG (kN)

Ši lygtis tinka tuo atveju, kai stabdoma lygiame kelyje, todėl automobilio ratus veikia vertikali apkrova, lygi visai automobilio svorio jėgai. Jei stabdymas vyktų nuokalnėje, suminė vertikalioji ratų apkrova būtų G cosα, tačiau nedidelėse nuokalnėse, kur kosinusas yra artimas vienetui, ji mažai skiriasi nuo apkrovos lygioje vietovėje.

Minimalus stabdymo laikas yra apskaičiuojamas taip:

t 0,1δs v / φ (s), t = 0,1 1,04 120/0,7 = 17,8 s (duomenis pasirenku iš duotos lentelės),

čia δs – besisukančių masių įtakos koeficientas; (1,04 – 1,05),

v – ppadangų kibumo su kelio danga koeficientas (ant sauso asfalto 0,8-0,85).

Matome, kad minimalus stabdymo laikas priklauso nuo automobilio važiavimo greičio ir yra atvirkščiai proporcingas padangų kibumo su kelio danga koeficientas.

Pats svarbiausias stabdymo parametras yra stabdymo kelias. Dažniausiai stabdymo intensyvumas lemia atstumą iki kliūties, kurią pamatęs vairuotojas turi stabdyti automobilį. Jei šis atstumas mažesnis už galimą stabdymo kelio ilgį, automobilis susidurs su kliūtimi. Tad pabandysiu apskaičiuoti minimalų stabdymo kelią, kai stabdoma maksimalia jėga.

Stabdymo kelią apskaičiuosiu naudodamasis energijos tvarumo dėsniu. Kai automobilis važiuoja ggreičiu v, jis yra sukaupęs tam tikrą kinetinę energiją, kuri stabdymo metu virsta stabdymo darbu. jei stabdoma maksimalia jėga, egzistuoja tokia lygybė:

δsmv2 / 2 = φ G Sst

Iš čia: Sst = δs v2 / 2gφ (m).

Turint omenyje, kad g – 99,81, minimalus stabdymo kelias apskaičiuojamas taip:

Sst = 0,05 δsv2 / φ (m), Sst = 0,05 1,04 1202 / 0,7 = 1069,7 (m). (Duomenis pasirenku iš duotos lentelės).

Iš šių formulių akivaizdžiai matyti, jog kuo blogesnės padangų sukibimo su kelio danga sąlygos (juo mažesnis koeficientas φ), tuo stabdymo kelias yra ilgesnis. Be to, matyti, kad šis kelias priklauso nuo važiavimo greičio kvadrato. Taigi, važiuojant pavojinga vieta, kur kelyje gali pasitaikyti netikėtos kliūtys, o taip pat važiuojant šlapiu ir slidžiu keliu eismo saugumo sumetimais reikia važiuoti nedideliu greičiu, t.y. – pasirinkti saugų greitį.