Ruch prostoliniowy

Właściwości trakcyjne

Rozpędzanie

samochodu

1. Określenie prędkości maksymalnej,

charakterystyka trakcyjna.

2. Analiza właściwości trakcyjnych samochodów.
3. Rozpędzanie
4. Aspekty diagnostyczne

Obliczenie prędkości maksymalnej

(wstępne)

Ustalenie prędkości maksymalnej nastąpi na podstawie
mocy dysponowanej na kołach. Zatem

v

v



MAX

MAX

K

UN

sil

OP

N

N

N

,

)

v

(







, gdy

Bilans mocy,

wykorzystanie

poprzedniego rysunku

Bilans mocy

wykorzystany

do wyznaczenia prędkości
maksymalnej

OP

K

UN

sil

N

N

N













sin

cos

(

Q

Qf

N

UN

sil





v

dt

dv

g

Q

v

A

c

x

)

2

2









Moc
dysponowana na
kołach

Moc zapotrzebowana

MAX

v

OP

N

MAX

K

N

,

Pojazd osiąga prędkość

, gdy moc oporów jego

mocy dysponowanej na kołach samochodu

.

ruchu

osiągnie wartość równą

Prędkość
maksymalna

K

K

K

K

MAX

r

n

r

60

2

v









jest zwykle osiągana przy

n

n

S

N



.

Analiza właściwości trakcyjnych

samochodów. Charakterystyka

trakcyjna

Charakterystyka trakcyjna jest często wykorzystywana

do porównywania właściwości oraz osiągów pojazdów o
różnych konstrukcjach. Jest przedstawiana w postaci
wykresu zależności siły napędowej na kołach od
prędkości jazdy. Wielkości te wyznaczane są z
następujących

zależności :

UN

K

UN

sil

N

r

i

M

F





K

UN

S

K

K

r

i

n

r

60

2

v









j

Nj

,

F v

)

,

(

MAX

MIN

n

n



j

n

Na tej podstawie obliczamy pary liczb

dla wybranych wartości prędkości obrotowej silnika

z przedziału

.

Wykres momentu silnika

przykład

Przykład obliczania charakterystyki

trakcyjnej

n

s

M

s

i

UN

F

N

v

Obr/min

Nm

-

kN

m/s

1000

80

21,5

12

7

1500

110

15

10,5

2000

115

15,5

14

2500

105

14

17,5

…

samochodu o znanych parametrach

Przykład odnosi się do pojazdu, który posiada
cztery przełożenia w skrzyni biegów.

Obliczenie siły napędowej i
prędkości jazdy dla wybranej
wartości

sil

n

Wykorzystanie charakterystyki

trakcyjnej

Na charakterystyce trakcyjnej
naniesiono linie wykresu sił oporu ruchu
przy v = const

2

)

sin

cos

(

)

,

(

2

v

A

c

f

Q

f

F

F

x

i

i

i

i

i

OP





















,

f

i

i

f



,

Brane pod uwagę warunki drogowe opisano wielkościami

Wówczas dla każdego zestawu
wartości

)

przebieg sił oporu i inne wartości prędkości
maksymalnej.

mamy inny

Dysponowana siła
przyczepności

i

MAX

N

F

F





,

Maksymalne przyspieszenie,

osiągane podczas rozpędzania

Różnica pomiędzy dysponowaną i
zapotrzebowaną siłą napędową jest zapasem
siły napędowej

OP

N

F

F

F









Wykorzystanie zapasu na pokonanie oporu
bezwładności

dt

dv

m

F

F

B











S

a

m







m

F

a

S





a zatem

Zapas na
rozpędzani
e

Maksymalne przyspieszenie,

osiągane podczas rozpędzania, cd

Osiągane wartości przyspieszania



m

F

a

S





Największe wartości przyspieszenia pojazd osiąga, gdy:
- masa jego jest mała (występuje w mianowniku);
- jedziemy na najniższych biegach, bo wówczas
występuje duży zapas siły napędowej;
- warunki drogowe sprzyjają małym oporom ruchu,
czyli
także mamy duży zapas siły napędowej.

Maksymalna wartość siły napędowej jest ograniczona
przez przyczepność, co w wielu sytuacjach drogowych
ogranicza zdolności ruchowe pojazdu

i osiągane

przyspieszenia.

Czas i droga rozpędzania

Korzystając z charakterystyki trakcyjnej można
wyznaczyć zapas siły napędowej

dt

dv

m

F

F

B











dv

F

m

dt







0



F

Stąd mamy

, gdy

I

v

2

v

dv

F

m

t

v

v

rozp







2

1



Obliczamy czas rozpędzania samochodu od prędkości

do

poprzez całkowanie

Długość drogi
rozpędzania





2

1

t

t

rozp

vdt

S

gdzie

rozp

t

t

t





1

2

jest czasem rozpędzania

Przebieg rozpędzania samochodu

(przykład)

Rozpędzanie
samochodu Toyota
Corolla

- moc silnika


81kW/6000obr/mi
n,

-prędkość
maksymalna

175km/h,

- czas
rozpędzania do
prędkości
100km/h
12.7s.

Pomiar właściwości trakcyjnych

samochodu. Symulacja ruchu

samochodu przy zmiennej prędkości

jazdy

W celu uzyskania

powtarzalności
warunków badań

i możliwości
porównywania
wyników pomiarów,
bęben jezdny z
hamulcem
umożliwia
symulowanie oporu
ruchu

- osiągane przyspieszenie;
- czas rozpędzania do określonej prędkości;
- czas rozpędzania w przedziale wysokich
prędkości jazdy.

Informacje diagnostyczne (przykłady)

-stan pracy silnika i osiągana moc;
- sprawność układu napędowego;
-właściwości opon (poślizg i przyczepność);
- stan sprzęgła i skrzyni biegów.

DIAGNOSTYKA

Pomiar właściwości trakcyjnych
samochodu pozwala na uzyskanie wielu
cennych informacji diagnostycznych

Możliwości pokonywania wzniesień

W samochodach terenowych ważne jest
pokonywanie wzniesień o znacznym
nachyleniu. Pokazano wykres charakterystyki
trakcyjnej z liniami sił oporu ruchu podczas
jazdy na wzniesienie

Nachylenie drogi
określono w
procentach

p

tg

[%] 100



Kąt nachylenia

'

0

43

5

'

55

2

0

'

0

32

8

Szczególne właściwości

układów napędowych

Wpływ mechanizmu różnicowego na

właściwości trakcyjne samochodów

Rozważony zostanie wpływ mechanizmu różnicowego na

wartości sił napędowych. Uwzględnione będą dwa stany:
zablokowany mechanizm różnicowy, mechanizm
rozblokowany.

2

1







Przyczepność pod
lewym i prawym
kołem różni się
znacznie

Wpływ mechanizmu różnicowego:

zablokowany mechanizm różnicowy,
wówczas maksymalne siły napędowe są równe
siłom przyczepności

K

MAX

N

Z

F

1

'

,





K

MAX

N

Z

F

2

,







,

N

N

N

F

F

F











Na obu kołach mamy

Jeśli naciski koła lewego i prawego są
jednakowe, to

2

)

(

2

1

,

,

,

i

MAX

N

MAX

N

MAX

N

Z

F

F

F



















Zablokowany mechanizm różnicowy pozwala osiągać siłę
napędową o wartości maksymalnej równej sumie sił
przyczepności obu kół napędowych. Jest to zatem największa
możliwa do osiągnięcia siła napędowa w tych warunkach
jazdy.

Wpływ mechanizmu różnicowego,

mechanizm rozblokowany

Wówczas moment obrotowy zostaje rozdzielony na obie
półosie (lewą i prawą stronę samochodu) w sposób
uzależniony od ich prędkości obrotowych.

Jeśli

n

n









to

T

M

M

M







2

0

T

M

M

M









2

0

i

Współczynnik rozdziału
momentu w mechanizmie
różnicowym

M

M

k









D

N

r

M

F







N

D

N

F

k

r

M

F













i

Wykorzystując to, obliczamy

Siły napędowe są zależne od właściwości MR

Wpływ mechanizmu różnicowego,

mechanizm rozblokowany, cd

Przy rozblokowanym MR siła napędowa na kole
znajdującym się na podłożu o mniejszej
przyczepności, wynosi

K

MAX

N

Z

F

1

,







Dalsze narastanie na tym kole siły napędowej
spowoduje, że przekroczy ona wartość siły przyczepności
i koło przejdzie w stan pełnego poślizgu. Wzrastająca
prędkość obrotowa tego koła napędowego spowoduje
rozblokowanie mechanizmu różnicowego. Zatem na obu
kołach można osiągnąć

K

K

MAX

N

MAX

N

MAX

N

Z

k

Z

F

F

F

1

1

,

,

,





















2

)

1

(

1

,

i

MAX

N

Z

k

F









Wpływ mechanizmu różnicowego,

porównanie

1





k

i

i

MAX

N

Z

Z

F

1

1

,

2

2









W zwykłych mechanizmach różnicowych,
po rozblokowaniu jest

Zatem

2

)

(

2

1

,

i

MAX

N

Z

F









Mechanizm zablokowany

3

,

0

1





6

,

0

2





i

Dane przykładowe:

i

MAX

N

Z

F



 45

,

0

,

i

MAX

N

Z

F



 3

,

0

,

Rozblokowany
Zablokowany

Ograniczenie poślizgu kół napędowych.

ASR

Podstawą działania układu ASR są wyniki
pomiarów prędkości obrotowej (kątowej) kół
napędowych. Są one porównywane z aktualną
prędkością v jazdy samochodu. Podczas
rozpędzania konieczne jest utrzymywanie pewnej
nadwyżki prędkości na obwodzie kół napędowych

S

K

v

v

v







Ograniczenie poślizgu kół napędowych.

ASR

Graniczna
wartość różnicy
prędkości

Obszar
działania ASR

Narastanie
momentu
napędowego
podczas
rozpędzania