Определение предельных углов подъема автомобиля и проверка их на условие буксования

7. Определение предельных углов подъема автомобиля и проверка их на условие буксования

Предельный преодолеваемый автомобилем подъем оказывает существенное влияние на условия эксплуатации АТС. Преодолеваемый подъём зависит как от характеристик покрытия дороги, по которой осуществляется движение автомобиля, так и от характеристик самого автомобиля. Величина максимального преодолеваемого автомобилем подъёма может быть определенна по следующей формуле:

Предельный угол подъема определяется по формуле:

,

где a – предельный угол преодолеваемого подъёма, град;

 – максимальная тяговая сила, Н;

G_a – полный вес автомобиля;

f_a – усредненный коэффициент сопротивления качению с учетом дополнительных сил сопротивления движению.

f_p- коэффициент сопротивления качения на ровной дороге f_p=0,005;

l – коэффициент, зависящий от ходовой части автомобиля, для легкового автомобиля l=4;

S_n – коэффициент ровности покрытия, примем S_n=50.

Вычисления по данной формуле проводится без учета действия на автомобиль силы аэродинамического сопротивления, поскольку при преодолении максимально возможных подъемов скорость движения автомобиля не велика. Предельный угол подъема определяется для автомобиля при их движении по автомобильной дороге с заданным состоянием дорожного покрытия.

Расчет для автомобиля УАЗ 3741

G_a=2720×9,8=26,656кН; =11,15 кН; f_a=0,005+1,3×10^-7×4×50×12,45=0,005324

a=arctg (11,15/26,656–0,005324)= 0,4130 = 22 градусов 24 минут

Расчет для автомобиля Volkswagen Transporter T4

G_a=2640×9,8=25,872 кН; =10,39 кН; f_a=0,005+1,3×10^-7×4×50×13,05=0,005339

a= arctg (10,39/25,872–0,005339)= 0,3963 = 21 градусов 37 минут

Проверим теперь возможность преодоления этого подъема при коэффициенте продольного сцепления. При этом величина тяговой силы будет определяться не только параметрами двигателя и трансмиссии, но и дорожными условиями. Для вычисления максимального угла подъема по условиям буксирования вычислим предельный динамический фактор по условиям сцепления по формуле:

;

где D_сц – динамический фактор по сцеплению;

а – расстояние от центра масс до задней оси автомобиля, мм;

h_g – высота центра тяжести, мм;

L-колесная база автомобиля;

j_x-коэффициент продольного сцепления колеса;

α - предельный угол преодолеваемого подъема.

У автомобилей с полной нагрузкой ,

Расстояние от центра масс до задней оси автомобиля определяется по формуле:

,

где m₂-вес автомобиля, приходящийся на заднюю ось;

m_a – полный вес автомобиля.

Возможность движения при буксовании определяется предельным углом по сцеплению, который определяется по формуле:

Расчет для автомобиля УАЗ 3741

α = 21 градусов 37 минут

cos α=0,9245

α=1400/2720×2300=1184 см

D_сц=1184×0,35×0,9245/(2300–700×(0,35+0,005324))=0,187

β═arctg_cц.max(0,187–0,005324)= arctg_cц.max 0,1815= 10 градусов 16 минут

Расчет для автомобиля Volkswagen Transporter T4

α =16 градусов 18 минут

cos α=0,9298

α=1410/2640×2920=1560 см

D_сц=1560×0,35×0,9298/(2920–647×(0,35+0,005339))=0,189

β═arctg_cц.max(0,189–0,005339)= arctg_cц.max 0,1834= 10 градусов 24 минуты

Расчет предельных углов подъемов автомобиля позволяет сделать вывод, что величина этих углов зависит, прежде всего, от трех факторов: массы автомобиля, величины тяговой силы и величины коэффициента сопротивления качению колеса, причем для легковых автомобилей наибольшее влияние оказывает первые два фактора. При ограничении тяговых свойств по сцеплению на максимальный угол подъема накладывается ограничение, связанное с неполной реализацией тяговой силы по причине буксования ведущих колес.

Проверим автомобиль на буксование при данных условиях, ψ=0,095

Т.к. D_сц ≥ψ, условие выполняется, следовательно автомобили двигаются без буксования.