CC BY
2УДК 62-523.8
СИЛЫ, ДЕЙСТВУЮЩИЕ НА АВТОМОБИЛЬ
Asrorxon Akmalxonovich Xamzayev НамИСИ, доцент, [email protected]
Аннотация. Maqolada avtomobilning tezlik xususiyatlarini aniqlash uchun nazariy mexanikada qo'llaniladigan dinamik muammolarni hal qilish usullari va hisob-kitoblari yordamida ko'rib chiqilayotgan jismga ta'sir qiluvchi tashqi kuchlarni qanday topish mumkinligi ko'rsatilgan.
Аннотация. В статье изложены внешние силы, действующие на рассматриваемом теле, используя методы и расчеты решения динамических задач, применяемые в теоретической механике для определении скоростных свойств автомобиля.
Annotation. The article outlines how to find external forces acting on the body under consideration using methods and calculations for solving dynamic problems, used in theoretical mechanics to determine the speed properties of a car.
Kalit so'zlar: tezlanish, avtomobil, tezlik, kuch, reaksiya, g'ildirak, harakat, dvigatel, qarshilik, quvvat, burchak tezligi, moment.
Ключевые слова: ускорения, автомобиль, скорость, сила, реакция, колесо, движения, двигатель, сопротивления, мощность, угловой скорость, крутящий момент.
Key words: acceleration, car, speed, force, reaction, wheel, movement, engine, resistance, power, angular velocity, torque.
Для определения скоростей и ускорений автомобиля может быть использована общая методика решения динамических задач, применяемая в теоретической механике. Согласно этой методики находят внешние силы, действующие на рассматриваемое тело или систему, и составляют уравнения движения, по которым и находят искомые скорости и ускорения. Поэтому в качестве первого шага найдем внешние силы, действующие на автомобиль. К таким силам относятся (рис. 1): а) сила тяжести; б) силы взаимодействия между колесами и дорогой; в) силы взаимодействия автомобиля с воздухом (1-3).
Одни из этих сил направлены по движению автомобиля и называются движущими силами, другие - против движения и называются силами сопротивления. Силой, всегда направленной по движению в тяговом режиме, т.е. режиме, когда от двигателя к ведущим колесам передается некоторая мощность, является суммарная касательная реакция на ведущих колесах автомобиля.
<4-►
Рис. 1. Внешние силы, действующие на автомобиль Силы сопротивления воздуха и касательные реакции на ведомых колесах всегда направлены против движения. Параллельная дороге составляющая силы тяжести может
Qurilish va Ta 'lim ilmiy jurnali
3-jild, 3-son
252
https://jurnal.qurilishtalim.uz
быть направлена либо по движению, либо против движения в зависимости от того, движется ли автомобиль на подъем или под уклон.
Основная сила, движущая автомобиль - касательная реакция дороги, действующая на ведущие колеса, возникает в результате того, что к этим колесам подводится мощность от двигателя, установленного на автомобиле. Поэтому для нахождения этой силы необходимо рассмотреть характеристики двигателя.
Характеристики автомобильного двигателя. На современных автомобилях устанавливаются почти исключительно поршневые двигатели внутреннего сгорания. Рассмотрим характеристики этих двигателей.
Для определения внешних сил, действующих на автомобиль при различных дорожных условиях, основное значение имеют зависимости эффективной мощности и крутящего момента на коленчатом валу двигателя от угловой скорости (числа оборотов) коленчатого вала. Эти зависимости называют скоростной характеристикой двигателя.
Скоростные характеристики разделяют на внешние (предельные) и частичные. Первые получаются при максимальной подаче топлива, т.е. при полном открытии дроссельной заслонки у бензиновых двигателей или положении рейки топливного насоса «до упора» в дизеле, вторые при неполной подаче топлива, т.е. при промежуточных (но постоянных) положениях органов, регулирующих подачу топлива (2-4).
Скоростные свойства автомобиля определяются только при работе двигателя на внешней скоростной характеристике.
При определении скоростных свойств автомобиля приходится встречаться со следующими важными элементами внешней скоростной характеристики:
Nmax - максимальное (номинальное) значение эффективной мощности;
wn (nn) - частота вращения (число оборотов), соответствующая максимальной мощности;
Mmax - максимальное значение крутящего момента;
Mn - значение крутящего момента, соответствующего частоте вращения wen ( nn);
wm (nm) - частота вращения (число оборотов), соответствующая максимальному крутящему моменту;
wmin (nmin) - минимальная устойчивая частота вращения (число оборотов) при полной подаче топлива; для современных автомобильных двигателей wmin=80...100 рад/с (nmin=800.. .1000 об/мин);
wmax (nmax) - максимальная частота вращения (число оборотов) при полной подаче топлива;
wxx (пхх) - частота вращения (число оборотов) на холостом ходу.
У двигателей, не имеющих ограничителей оборотов, максимальная угловая скорость (число оборотов) может изменяться в широких пределах в зависимости от условий движения. На высшей передаче в коробке передач при движении по горизонтальной дороге удовлетворительного качества максимальная угловая скорость (число оборотов) на 10.20% больше wn (nn).
На рис. 2 показана внешняя скоростная характеристика карбюраторного двигателя, снабженного ограничителем оборотов.
Установка ограничителя оборотов имеет целью повышение долговечности двигателей. Ограничитель вступает в работу на той части внешней характеристики, на которой мощность почти не возрастает с увеличением частоты вращения коленчатого вала. Это соответствует частота вращения
wno = (0,8...1)wn
Мощность, соответствующую началу работы ограничителя оборотов, обозначают Neo, а угловую скорость, соответствующую этой мощности, - wno. Максимальной мощностью Nmax в этом случае будем называть ту мощность, которая соответствует
Qurilish va Ta 'lim ilmiy Jurnali 3-Jild, 3-son https://jurnal.qurilishtalim.uz
M,
Nu,
MUAX MN
(nmin)
Qm
(Nm)
Qn (Nn)
qmax
(Nm
Qe рад/с /) (^об/мин)
Рис. 2. Внешняя скоростная характеристика двигателя. Максимуму кривой Ые = при отсутствии ограничителя оборотов. Этой мощности
соответствуют угловая скорость wn (обороты пп) и момент Мп.
Максимальная угловая скорость в этом случае соответствует работе по ограничителю оборотов на холостом ходу (Ые = 0).
Внешняя характеристика дизеля (рис. 2) в рабочем диапазоне угловых скоростей не достигает максимума. Максимальным значением мощности Ытах считают мощность, соответствующую включению регулятора. Максимальная угловая скорость в этом случае определяется по регуляторной части характеристики на холостом ходу (Ые = 0).
Большое влияние на скоростные свойства автомобиля оказывает коэффициент приспосабливаемости двигателя К=Мтах/Мп.
Значения коэффициентов приспособляемости двигателя у современных двигателей изменяются в следующих пределах: карбюраторные двигатели #=1,15.. .1,35; дизели #=1,1.. .1,15.
Для улучшения приспособляемости на некоторых дизелях устанавливаются специальные корректоры, повышающие коэффициент приспособляемости до 1,2.1,25.
Скоростные характеристики двигателей получаются экспериментально на специальных стендах. Испытания проводятся по специальной стандартной методике, различной в каждой стране. В частности, с двигателя снимается часть приборов, без которых двигатель может работать на стенде.
Согласно в ГОСТ 33997-2016 испытания проводятся без глушителя, вентилятора, радиатора и компрессора. Согласно стандарту БШ, действующему в ФРГ, при испытаниях двигателей отсутствуют только радиатор и компрессор, а по американскому стандарту БАБ, кроме тех приборов, которые снимаются по ГОСТ, снимаются еще воздушный фильтр, генератор и водяной насос.
Кроме того, в разных странах принята различная регулировка систем питания и зажигания. Поэтому для двигателя, имеющего одинаковую фактическую максимальную мощность, в каталогах и инструкциях разных стран будет указано различное ее значение, максимальное по БАБ и минимальное по БЖ.
Полученная при стендовых испытаниях мощность двигателя приводится к так называемым нормальным условиям, т.е. к атмосферному давлению, равному 760 мм рт. Ст. и температуре 15°С. Это приведенное значение мощности и указывается в различных официальных документах (каталоги, инструкции и др.).
Будем называть эту мощность стендовой Ые ст.
При определении скоростных свойств автомобиля следует учитывать, что, во-первых, часть стендовой мощности двигателя при работе его на автомобиле затрачивается на привод тех приборов, которые были сняты при его испытании на стенде,
ю
Qurilish va Ta 'lim ilmiy jurnali
3-jild, 3-son
254
https://jurnal.qurilishtalim.uz
а, во-вторых, температура и давление при работе двигателя на автомобиле (микроклимат подкапотного пространства) не соответствуют нормальным условиям (5-10).
Поэтому к трансмиссии автомобиля подводится мощность, меньше стендовой на 10.20 % (Ые = Ые ст/А, где А=1,1.. .1,2).
Для расчетов удобнее пользоваться не графиками, а аналитическими зависимостями.
Имеется ряд эмпирических формул, позволяющих вычислить мощность Ые, соответствующую заданной частота вращения (числу оборотов), по заданной максимальной мощности Ытах и частота вращения wn, (числу оборотов), соответствующей этой мощности.
Наиболее употребительной является эмпирическая формула, предложенная ученым С.Р. Лейдерманом:
N = N
е max
®e i /-®e \ 2 /®еч3
a ■ — + b ■ (—)2 - c ■ (—)3
(1)
Коэффициенты а, b и c зависят от типа двигателя. Для карбюраторных двигателей а = b = c = 1,0; для четырехтактных дизелей с неразделенной камерой а = 0,87, b = 1,13, с = 1; для четырехтактных дизелей с предкамерой а = 0,60, b = 1,40, с = 1,0; с вихревой камерой а = 0,7, b = 1,3, с = 1,0.
Заключение. (1) формула может быть преобразована и для определения максимального крутящего момента Mmax соответствующей этому моменту угловой скорости wmax (числа оборотов nm).
ЛИТЕРАТУРА
1. Байбобоев Н. Г., Хамзаев А. А., Абдуллаев К. Совершенствование технологии и средств машинной уборки топинамбура с помощью применения картофелекопателей //Научное знание современности. - 2017. - №. 6. - С. 43-47.
2. Bayboboyen N. G., Khamzayev A. A., Rahmonov Kh T. Calculation of kinetic energy of a bar elevator with centrifugal separation //Herald of Ryzan State Agrotechnological University. - 2015. - Т. 2. - С. 19-21.
3. Arslanovich E. A., Akmalkhonovich K. A. Ensuring The Safe Movement of Vehicles on Mountain Roads //Genius Repository. - 2023. - Т. 26. - С. 65-69.
4. Bayboboyev N. G., Hamzayev A. A. The results of the laboratory types of the topinambar worker in the new construction //Scientific-technical journal. - 2018. - Т. 22. - №. 2. - С. 51-56.
5. Gulamovich B. N. et al. Sh. Akbarov; Creation of the Construction of the Digger-Loader with a Centrifugal Separation //International Journal of Psychosocial Rehabilitation. - Т. 24. - С. 6790-6794.
6. Temirov S. U. Substantiation the Parameters of Universal Operating Element on Row Crop Cultivator //Int. J. Advanced Research in Science, Engineering and Technology (IJARSET). - 2019. - Т. 6. - №. 2. - С. 8154-8156.
7. Xamzaev A. et al. Calculation of the technological process of soil separation with a loosening drum. - 2022.
8. Akmalkhonovich H. A. THEORETICAL ANALYSIS OF SEPARATION OF POTATO TUBERS FROM SOIL IN A BELT-ROD ELEVATOR //International Journal of Engineering Research. - 2024. - Т. 3. - №. 1. - С. 1-6.
9. Байбобоев Н. Г., Хамзаев А. А. Уборка топинамбура с помощью картофелекопателей //Научное знание современности. - 2017. - №. 3. - С. 24-27.
Qurilish va Ta 'lim ilmiy jurnali 3-jild, 3-son https://jurnal.qurilishtalim.uz
255
