Графическое решение уравнения мощностного баланса пожарного автомобиля

Сила сопротивления подъему ПА P_i , Н, является составляющей силы веса (см. рис. 6.1):

. (6.15)

Вместо αможет быть задан уклон i. Уклон может быть выражен в процентах i % и промилле i, ‰. Уклон дороги i представляет собой отношение (см. рис. 6.1)

, (6.16)

. (6.17)

При малых углах подъема дороги ( 2 ; v в м/с.

При 6.1.4. Сила сопротивления воздуха
Движущийся ПА часть мощности двигателя расходует на перемещение воздуха и его трение о поверхность АТС.

Сила сопротивления воздуха Р_в, Н, определяется по формуле

, (6.21)

где F – лобовая площадь, м 2 ; К_в– коэффициент обтекаемости, (Нс 2 )/м 4 ;
v – скорость автомобиля, м/с.

Лобовой площадью называют площадь проекции АТС на плоскость, перпендикулярную продольной оси автомобиля. Лобовую площадь можно определить по чертежам общего вида ПА.

При отсутствии точных размеров ПА лобовая площадь вычисляется по формуле

, (6.22)

где В – колея, м; Н_г – габаритная высота ПА, м.

Коэффициент обтекаемости определяется для каждой модели АТС экспериментально, при продувке автомобиля или его модели в аэродинамической трубе. Коэффициент К_в равен силе сопротивления воздуха, создаваемой 1 м 2 лобовой площади автомобиля при его движении со скоростью 1 м/с. Для ПА на шасси грузовых автомобилей К_в= 0,5 – 0,6 (Нс 2 )/м 4 , для легковых К_в = 0,2 – 0,35 (Нс 2 )/м 4 , для автобусов К_в = 0,4 – 0,5 (Нс 2 /м 4 .

При прямолинейном движении и отсутствии бокового ветра силу Р_впринято направлять вдоль продольной оси АТС, проходящей через центр масс автомобиля или через геометрический центр лобовой площади.

Мощность N_в, кВт, необходимая для преодоления силы сопротивления воздуха, определяется по формуле

. (6.23)

Здесь F в м 2 , v в м/с.

При v≤ 40 км/ч сила сопротивления воздуха мала и при расчетах движения ПА на этих скоростях ее можно не учитывать.
6.1.5. Сила инерции
Часто движение ПА удобнее рассматривать в системе отсчета, жестко связанной с автомобилем. Для этого к ПА необходимо приложить инерционнные силы и моменты. В теории АТС инерционные силы и моменты при прямолинейном движении автомобиля без колебаний в продольной плоскости принято выражать силой инерции Р_j, Н:

, (6.24)

где j – ускорение центра масс АТС, м/с 2 .

Сила инерции направлена параллельно дороге через центр масс АТС в сторону, противоположную ускорению. Для учета увеличения силы инерции из-за наличия у АТС вращающихся масс (колес, деталей, трансмиссии, вращающихся деталей двигателя) введем коэффициент δ. Коэффициент δ учета вращающихся масс показывает, во сколько раз энергия, затрачиваемая при разгоне вращающихся и поступательно движущихся деталей АТС, больше энергии, необходимой для разгона АТС, все детали которого движутся только поступательно.

При отсутствии точных данных коэффициент δ для ПА можно определять по формуле

. (6.25)

. (6.26)
6.1.6. Нормальные реакции опорной поверхности колес

При движении ПА нормальные реакции R_n изменяются. Уменьшение или увеличение нагрузки на п-е колесо при движении АТС характеризуется коэффициентом λ_п изменения нормальной реакции

(6.27)

где z_n – нормальная реакция опорной поверхности (нагрузка) n-го колеса при стоянке АТС на горизонтальной дороге; G_n – масса АТС, сила веса, которая создает нагрузку z_n.

Если нормальные реакции колес левой и правой стороны одной оси ПА равны, то коэффициент λ_n характеризует также и изменение нагрузки на ось.

Распределение силы веса (Gg) между колесами ПА зависит от положения центра масс автомобиля, жесткости подвески и рамы, давления воздуха в шинах. При вычислении z_n влиянием всех факторов, кроме положения центра масс, обычно пренебрегают. Для двухосного автомобиля нагрузки z_n вычисляют по формулам (рис. 6.5):

(6.28)

(6.29)

где z₁, z₂ –соответственно нагрузка на левое и правое колесо передней оси; z₃, z₄ – соответственно нагрузки на левые и правые колеса задней оси.

Рис. 6.5. Определение координат центра масс пожарного автомобиля:

1 – платформа весов

При компоновке ПА добиваются равного распределения силы веса между колесами одной оси:

(6.30)

(6.31)

Из-за обязательного выполнения требований по равенству нагрузки на левые и правые колеса одной оси в технических характеристиках АТС и ПА принято указывать только G, расстояние между осями и массы, силы веса от которых передаются каждой осью. Для двухосного АТС указываются: G,L и G₁₂, G₃₄ Данные по G₁₂ и G₃₄, которые приводятся в технических характеристиках АТС, определяются, как правило, экспериментально. Для аналитического определения G₁₂ и G₃₄ необходимо знать расстояния а, L или b, L. Основная погрешность аналитического определения G₁₂ и G₃₄ для двухосного автомобиля связана с ошибками в вычислении положения центра масс АТС, координаты которого (a или b) определяются по формулам для вычисления положения центра масс абсолютно твердого тела. Вычисление а или b по этим формулам приводит к ошибке до 10–15 %.

Для экспериментального определения z₁₂ или z₃₄ колеса передней или задней оси ПА устанавливают на весы (см. рис. 6.5). Для проверки равенств (6.30), (6.31) ПА устанавливают на весы колесами одной стороны. Основные требования при взвешивании: полная комплектация ПА (при отсутствии боевого расчета его имитируют балластом); горизонтальная опорная поверхность колес ПА при взвешивании; расторможенные колеса и нейтральное положение рычага механической коробки передач. Взвешивают ПА, как правило, два раза: первый – при въезде на весы передним ходом, второй – при въезде на весы задним ходом. За зачетные значения G, z₁₂ и z₃₄ принимаются их средние арифметические.

По результатам взвешивания судят о возможности эксплуатации ПА. Необходимо выполнение трех основных требований:

масса G ПА не должна превышать полной массы базового шасси – собственной массы базового шасси плюс грузоподъемность;

распределение массы G между осями ПА (G₁₂ или G₃₄) должно соответствовать распределению между осями полной массы базового шасси;

нагрузка на колеса левой и правой стороны ПА должна быть равной.

Нагрузки на оси R₁₂ и R₃₄ при движении ПА определяются из уравнений:

(6.32)

. (6.33)

После преобразований уравнений (6.32), (6.33) и подстановки R₁₂ и R₃₄, z₁₂ и z₃₄ формул (6.28), (6.29) в формулу (6.27) получим:

(6.34)

(6.35)

где α > 0, ј > 0 – при подъеме и разгоне АТС; α 6.1.7. Уравнение силового баланса пожарного автомобиля

При использовании метода силового баланса уравнение (6.1) записывается в виде

Р_В
(6.36)

и называется уравнением силового баланса.

Последовательность решения уравнения (6.36) методом силового баланса:

1. По уравнению (6.36) вычисляется суммарная сила тяги ведущих колес, которую необходимо реализовать для движения ПА на заданной передаче (заданном и) в известных дорожных условиях (α, f) со скоростью v и ускорением j. Вычислять необходимую Р_к удобнее по формуле

, (6.37)

где ψ = fcоsα + sinα – коэффициент сопротивления дороги.

Формула (6.37) получена после подстановки в правую часть уравнения (6.36) правых частей формул (6.13), (6.15), (6.21), (6.24) и последующих преобразований.

2. По формуле (6.10) вычисляется максимальная сила тяги Рφ, которую могут обеспечить ведущие колеса ПА по сцеплению с дорогой.
Сила Рφ вычисляется с учетом перераспределения нагрузки между колесами ПА.

Двухосные и трехосные ПА при движении с подводом крутящего момента двигателя к ведущим колесам задних осей могут обеспечить по сцеплению с дорогой

(6.38)

Использование всех колес ПА для создания силы тяги позволяет увеличить Р_φ на 15 – 30 %. Максимальная сила тяги Р_φ полнопроводных ПА определяется по формуле

(6.39)

3. Проверяется выполнение неравенства (6.11). Если неравенство (6.11) не выполняется, то длительное (безостановочное) движение ПА на заданной передаче в известных дорожных условиях (α, f) со скоростью vи ускорением j невозможно. В зависимости от решаемой задачи изменяется один из перечисленных параметров и расчеты повторяются.

4. По формуле (6.4) вычисляется суммарная сила тяги (обозначим ее Р_кд), которую может обеспечить двигатель на ведущих колесах ПА. Крутящий момент двигателя М_д определяется по внешней скоростной характеристике (см. рис.5.9) или по формуле (5.8) при частоте вращения коленчатого вала

, (6.40)

5. Необходимая для движения сила тяги (обозначим ее Р_кн), вычисленная по формуле (6.37), сравнивается с силой тяги Р_кд , которую может обеспечить двигатель.

Если Р_кн Р_кд , то движение ПА возможно при неполном открытии дроссельной заслонки (карбюраторный двигатель) или при неполной подаче топлива (дизель).

Если Р_кн = Р_кд , то уравнение (6.36) решено и движение ПА возможно только при полном открытии дроссельной заслонки или полной подаче топлива, т. е. при использовании внешней скоростной характеристики двигателя.

Если Р_кн > Р_кд, то движение ПА при заданных условиях (и, α, f, v , j) невозможно – двигатель не может обеспечить необходимую силу тяги на ведущих колесах. Один из параметров – и, α, f, v или j изменяется и расчеты повторяются с п. 1.

Методом силового баланса можно определить v_maxиv_min. Для этого при расчетах необходимо изменять и и v при j = 0, α = 0. Для определения α _max необходимо изменять v и α при движении ПА на первой передаче и
Р_в ≈ 0. Для определения t_v метод силового баланса не применяют из-за большого объема расчетов.

6.1.8. Уравнение мощностного баланса пожарного автомобиля

Метод мощностного баланса основан на анализе использования мощности двигателя при движении ПА. По аналогии с уравнением силового баланса уравнение мощностного баланса ПА можно записать в следующем виде

N_п.о

N_B
(6.41)

где N_д – мощность, которая передается от двигателя к трансмиссии ПА;
N_тр – мощность, затрачиваемая на преодоление трения в трансмиссии;
N_п.о – мощность, затрачиваемая на привод пожарного оборудования (например, насоса, механизма прокладки и сборки рукавных линии) при движении ПА.

После учета расхода мощности двигателя на работу дополнительного оборудования базового шасси (коэффициента К_с) и на трение в трансмиссии (учитывается коэффициентом η) формулы (6.14), (6.19), (6.23) и (6.26), уравнение (6.41) можно преобразовать к виду

. (6.42)

Графическое решение уравнения мощностного баланса для определения скорости движения ПА на первой и второй передачах с одновременной подачей воды из цистерны через лафетный ствол приведено на рис. 6.6.

1

Рис. 6.6. Графическое решение уравнения мощностного баланса пожарного автомобиля:
— движение на первой передаче; — движение на второй передаче;
1 – N_e; 2 – K_eηN_e; 3 – N_к = K_eηN_e – N_n; 4 – N_ψ
Внешняя скоростная характеристика двигателя N_e(n) (см. рис. 5.9) построена в координатах N – v. При построении зависимости N_e(v) (см. рис. 6.6, кривая 1) предполагается, что нет пробуксовки ведущих колес ПА и для пересчета n_д в v, и наоборот, можно использовать формулу (6.40).

Вниз от N_e(v) отложена мощность, которая затрачивается на преодоление трения в трансмиссии и на обеспечение работы дополнительного оборудования базового шасси. Для движения ПА и привода насоса может быть использована мощность К_сηN_e (рис. 6.6, кривая 2).

Мощность N_по отложена вниз от мощности К_сηN_e. Мощность N_по, затрачиваемая на привод пожарного центробежного насоса, пропорциональна третьей степени частоты вращения рабочего колеса насоса. Зависимость N_e(n), а следовательно, и зависимость К_сηN_e в координатах N– v (рис. 6.6, поз. 2) также представляет собой многочлен третьей степени (формула (5.11)). Поэтому зависимость мощности, которую может обеспечить двигатель на ведущих колесах ПА (рис. 6.6, кривая 3), – кубическая парабола, вид которой зависит: от внешней скоростной характеристики двигателя N_e(n_д), от передаточного числа и и коэффициента полезного действия ηтрансмиссии ПА на включенной передаче, от передаточного числа и_тн и коэффициента полезного действия η_тн трансмиссии пожарного насоса, от подачи Q_н, напора H_н и коэффициента полезного действия η_н насоса.

Если принять, что коэффициент f – величина постоянная и сила сопротивления воздуха при движении на первой и второй передаче пренебрежимо мала, то правая часть уравнения (6.42) представляет собой наклонную прямую (рис. 6.6, прямая 4), проходящую через начало координат.

При полном открытии дроссельной заслонки карбюраторного двигателя или при полной подаче топлива дизельного двигателя движение ПА на первой и второй передачах не может быть более скоростей v₁ и v₂. Скорости v₁ и v₂ определяются по точкам пересечения (см. рис. 6.6). Для равномерного движения в тех же условиях со скоростью, меньшей v₁ или v₂, водитель должен прикрыть дроссельную заслонку карбюраторного двигателя или уменьшить подачу топлива дизельного двигателя, что приведет к уменьшению частоты вращения коленчатого вала двигателя и, как следствие, к уменьшению подачи Q_ни напора Н_н насоса.

Если на ПА установлена коробка отбора мощности (КОМ) с постоянным передаточным числом, то водителю сложно одновременно обеспечить и необходимую скорость движения, и необходимую подачу воды из лафетного ствола. Для того чтобы обеспечить водителю возможность одновременного выбора требуемых скорости движения и подачи воды из лафетного ствола, необходимо или устанавливать КОМ с переменным передаточным числом, или устанавливать на ПА такие двигатели и насосы, в графике мощностного баланса которых кривая 3 на первой и второй передачах не пересекают прямую 4.Метод мощностного баланса удобно использовать при выборе двигателя базового шасси ПА. Использовать этот метод для определения v_max , t_υ , а_max, v_min нецелесообразно, так как приходится дополнительно вычислять Р _к , Р_φ проверять выполнение неравенства (6.11).

Уравнение мощностного баланса пожарного автомобиля

Метод мощностного баланса основан на анализе использования мощности двигателя при движении ПА. По аналогии с уравнением силового баланса уравнение мощностного баланса ПА можно записать в следующем виде

(6.41)

где N_д – мощность, которая передается от двигателя к трансмиссии ПА;
N_тр – мощность, затрачиваемая на преодоление трения в трансмиссии;
N_п.о – мощность, затрачиваемая на привод пожарного оборудования (например, насоса, механизма прокладки и сборки рукавных линии) при движении ПА.

После учета расхода мощности двигателя на работу дополнительного оборудования базового шасси (коэффициента К_с) и на трение в трансмиссии (учитывается коэффициентом η) формулы (6.14), (6.19), (6.23) и (6.26), уравнение (6.41) можно преобразовать к виду

. (6.42)

Графическое решение уравнения мощностного баланса для определения скорости движения ПА на первой и второй передачах с одновременной подачей воды из цистерны через лафетный ствол приведено на рис. 6.6.

Рис. 6.6. Графическое решение уравнения мощностного баланса пожарного автомобиля:
— движение на первой передаче; — движение на второй передаче;
1 – N_e ; 2 – K_eηN_e; 3 – N_к = K_eηN_e – N_n; 4 – N_ψ

Внешняя скоростная характеристика двигателя N_e(n) (см. рис. 5.9) построена в координатах N – v. При построении зависимости N_e(v) (см. рис. 6.6, кривая 1) предполагается, что нет пробуксовки ведущих колес ПА и для пересчета n_д в v, и наоборот, можно использовать формулу (6.40).

Вниз от N_e(v) отложена мощность, которая затрачивается на преодоление трения в трансмиссии и на обеспечение работы дополнительного оборудования базового шасси. Для движения ПА и привода насоса может быть использована мощность К_сηN_e (рис. 6.6, кривая 2).

Мощность N_по отложена вниз от мощности К_сηN_e. Мощность N_по, затрачиваемая на привод пожарного центробежного насоса, пропорциональна третьей степени частоты вращения рабочего колеса насоса. Зависимость N_e(n), а следовательно, и зависимость К_сηN_e в координатах N– v (рис. 6.6, поз. 2) также представляет собой многочлен третьей степени (формула (5.11)). Поэтому зависимость мощности, которую может обеспечить двигатель на ведущих колесах ПА (рис. 6.6, кривая 3), – кубическая парабола, вид которой зависит: от внешней скоростной характеристики двигателя N_e(n_д), от передаточного числа и и коэффициента полезного действия ηтрансмиссии ПА на включенной передаче, от передаточного числа и_тн и коэффициента полезного действия η_тн трансмиссии пожарного насоса, от подачи Q_н, напора H_н и коэффициента полезного действия η_н насоса.

Если принять, что коэффициент f – величина постоянная и сила сопротивления воздуха при движении на первой и второй передаче пренебрежимо мала, то правая часть уравнения (6.42) представляет собой наклонную прямую (рис. 6.6, прямая 4), проходящую через начало координат.

При полном открытии дроссельной заслонки карбюраторного двигателя или при полной подаче топлива дизельного двигателя движение ПА на первой и второй передачах не может быть более скоростей v₁ и v₂. Скорости v₁ и v₂ определяются по точкам пересечения (см. рис. 6.6). Для равномерного движения в тех же условиях со скоростью, меньшей v₁ или v₂, водитель должен прикрыть дроссельную заслонку карбюраторного двигателя или уменьшить подачу топлива дизельного двигателя, что приведет к уменьшению частоты вращения коленчатого вала двигателя и, как следствие, к уменьшению подачи Q_ни напора Н_н насоса.

Если на ПА установлена коробка отбора мощности (КОМ) с постоянным передаточным числом, то водителю сложно одновременно обеспечить и необходимую скорость движения, и необходимую подачу воды из лафетного ствола. Для того чтобы обеспечить водителю возможность одновременного выбора требуемых скорости движения и подачи воды из лафетного ствола, необходимо или устанавливать КОМ с переменным передаточным числом, или устанавливать на ПА такие двигатели и насосы, в графике мощностного баланса которых кривая 3 на первой и второй передачах не пересекают прямую 4.Метод мощностного баланса удобно использовать при выборе двигателя базового шасси ПА. Использовать этот метод для определения v_max, t_υ , а_max, v_minнецелесообразно, так как приходится дополнительно вычислять Р_к, Р_φ проверять выполнение неравенства (6.11).

Дата добавления: 2016-01-03 ; просмотров: 609 ; ЗАКАЗАТЬ НАПИСАНИЕ РАБОТЫ

Графическое решение уравнения мощностного баланса пожарного автомобиля

Уравнение силового баланса пожарного автомобиля

При использовании метода силового баланса уравнение (6.1) запи­сывается в виде

и называется уравнением силового баланса.

Последовательность решения уравнения (6.36) методом силового баланса.

1. По уравнению (6.36) вычисляется суммарная сила тяги ведущих колес, которую необходимо реализовать для движения ПА на заданной передаче (заданном и) в известных дорожных условиях ( α,f ) со ско­ростью υ и ускорением j . Вычислять необходимую Р к удобнее по фор­муле

где ψ = fcо sα + sinα — коэффициент сопротивления дороги.

Формула (6.37) получена после подстановки в правую часть урав­нения (6.36) правых частей формул (6.13), (6.15), (6.21), (6.24) и после­дующих преобразований.

2. По формуле (6.10) вычисляется максимальная сила тяги Рφ, ко­торую могут обеспечить ведущие колеса ПА по сцеплению с дорогой. Сила Рφ вычисляется с учетом перераспределения нагрузки между колесами ПА.

Двухосные и трехосные ПА при движении с подводом крутящего момента двигателя к ведущим колесам задних осей могут обеспечить по сцеплению с дорогой

Использование для создания силы тяги всех колес ПА позволяет уве­личить Рφ на 15. 30 %. Максимальная сила тяги Рφ, полнопроводных ПА определяется по формуле

3. Проверяется выполнение неравенства (6.11). Если неравенство (6.11) не выполняется, то длительное (безостановочное) движение ПА на заданной передаче в известных дорожных условиях ( α, f ) со ско­ростью υ и ускрением j невозможно. В зависимости от решаемой задачи изменяется один из перечисленных параметров и расчеты повторя­ются.

4. По формуле (6.4) вычисляется суммарная сила тяги (обозначим ее Р кд ), которую может обеспечить двигатель на ведущих колесах ПА. Крутящий момент двигателя М д определяется по внешней скоростной характеристике (рис.5.9) или по формуле (5.8) при частоте вращения коленчатого вала

здесь n д в об/мин; υ в мс; r D в м.

5. Необходимая для движения сила тяги (обозначим ее Р кн ), вы­численная по формуле (6.37), сравнивается с силой тяги Р кд , которую может обеспечить двигатель.

Если Р кн Р кд , то движение ПА возможно при неполном откры­тии дроссельной заслонки (карбюраторный двигатель) или при непол­ной подаче топлива (дизель).

Если Р кн = Р кд , то уравнение (6.36) решено и движение ПА воз­можно только при полном открытии дроссельной заслонки или полной подаче топлива, т. е. при использовании внешней скоростной харак­теристики двигателя.

Если Р кн > Р кд , то движение ПА при заданных условиях (и,α,f,υ , j) невозможно— двигатель не может обеспечить необходимую силу тяги на ведущих колесах. Один из параметров— и,α,f,υ или j изме­няется и расчеты повторяются с п. 1.

Методом силового баланса можно определить υ max и υ min . Для это­го при расчетах необходимо изменять и и υ при j = 0, α = 0. Для опре­деления а max необходимо изменять υ и а при движении ПА на первой передаче и Р в ≈ 0. Для определения t υ метод силового баланса не при­меняют из-за большого объема расчетов.

6.1.8. Уравнение мощностного баланса пожарного автомобиля

Метод мощностного баланса основан на анализе использования мощ­ности двигателя при движении ПА. По аналогии с уравнением силового баланса уравнение мощностного баланса ПА можно записать в следую­щем виде

где N д —мощность, которая передается от двигателя к трансмиссии ПА; N тр — мощность, затрачиваемая на преодоление трения в трансмиссии; N по — мощность, затрачиваемая на привод пожарного оборудования (например, насоса, механизма прокладки и сборки рукавных ли­нии) при движении ПА.

После учета расхода мощности двигателя на работу дополнитель­ного оборудования базового шасси (коэффициентом К с ) и на трение в трансмиссии (учитывается коэффициентом η ) (6.14), (6.19), (6.23) и (6.26) уравнение (6.41) можно преобразовать к виду

Графическое решение уравнения мощностного баланса для опреде­ления скорости движения ПА на первой и второй передачах с одновре­менной подачей воды из цистерны через лафетный ствол приведено на рис. 6.6.

Внешняя скоростная характеристика двигателя N e ( n ) (рис.5.9) построена в координатах N — υ. При построении зависимости N e ( υ ) (рис. 6.6, поз. 1) предполагается, что нет пробуксовки ведущих колес ПА и для пересчета n д в υ и наоборот можно использовать формулу (6.40).

Вниз от N e ( υ ) отложена мощность, которая затрачивается на преодо­ление трения в трансмиссии и на обеспечение работы дополнительного оборудования базового шасси. Для движения ПА и привода насоса может быть использована мощность К с η N e (рис. 6.6, поз. 2).

Мощность N по отложена вниз от мощности К с η N e . Мощность N по , затрачиваемая на привод пожарного центробежного насоса, пропорцио­нальна третьей степени частоты вращения рабочего колеса насоса. За­висимость N e ( n ), а следовательно, и зависимость К с η N e в координатах N— υ (рис. 6.6, поз. 2) также представляет собой многочлен третьей степени (формула 5.11). Поэтому зависимость мощности, которую может обеспечить двигатель на ведущих колесах ПА (рис. 6.6, поз. 3) — ку­бическая парабола, вид которой зависит: от внешней скоростной харак­теристики двигателя N e ( n д ), от передаточного числа и и коэффициента полезного действия η трансмиссии ПА на включенной передаче, от передаточного числа и тн и коэффициента полезного действия η тн трансмиссии пожарного насоса, от подачи Q н , напора H н и коэффициента по­лезного действия η н насоса.

Если принять, что коэффициент f — величина постоянная и сила сопротивления воздуха при движении на первой и второй передаче пренебрежимо мала, то правая часть уравнения (6.42) представляет собой наклонную прямую (рис. 6.6, поз. 4), проходящую через начало координат.

При полном открытии дроссельной заслонки карбюраторного двига­теля или при полной подаче топлива дизельного двигателя движение. ПА на первой и второй передачах не может быть более скоростей υ 1 и υ 2 . Скорости υ 1 и υ 2 определяются по точкам пересечения (рис. 6.6). Для равномерного движения в тех же условиях со скоростью, меньшей υ 1 или υ 2 , водитель должен прикрыть дроссельную заслонку карбю­раторного двигателя или уменьшить подачу топлива дизельного дви­гателя, что приведет к уменьшению частоты вращения коленчатого ва­ла двигателя и, как следствие, к уменьшению подачи Q н и напора Н н насоса. Если на ПА установлена коробка отбора мощности (КОМ) с постоянным передаточным числом, то водителю сложно одновременно обеспечить и необходимую скорость движения, и необходимую подачу воды из лафетного ствола. Для того чтобы обеспечить водителю воз­можность одновременного выбора требуемых скорости движения и по­дачи воды из лафетного ствола, необходимо или устанавливать КОМ с переменным передаточным числом, или устанавливать на ПА такие двигатели и насосы, у которых кривая 3 на первой и второй передачах не пересекают кривую 4. и Метод мощностного баланса удобно использовать при выборе дви­гателя базового шасси ПА. Использовать этот метод для определения υ max , t υ , а max , υ min нецелесообразно, так как приходится дополни­тельно вычислять Р к , Р φ проверять выполнение неравенства (6.11).

6.1.9. Динамическая характеристика пожарного автомобиля

Методы силового и мощностного баланса имеют общий недостаток — при использовании этих методов трудно сравнивать тягово-скоростные свойства АТС с различными массами, так как при движении в одинаковых условиях силы и мощности, необходимые для преодоления сопротивления дороги, различны. От этого недостатка свободен метод динамической характеристики, предложенный Е. А. Чудаковым.

Динамическим фактором D АТС называется отношение

D = (P к -P в )/Gg. (6.43)

Если в правую часть уравнения (6.43) подставить значения P к и P в (6.4) и (6.21), то после преобразований получим формулу для вычисления динамического фактора,

который может обеспечить двигатель и трансмиссия на ведущих колесах АТС.

Если подставить значение P к (6.37), то получим формулу для вычисления динамического фактора,

который необходимо обеспечить для движения в заданных условиях.

Чтобы учесть ограничение реализуемых P к силами сцепления ведущих колес с дорогой, необходимо использовать предельное значение силы тяги по формуле (6.10). Автомобиль из-за ограниченной силы сцепления P φ колес с дорогой не может реализовать динамический фактор, больший

Длительное движение АТС в заданных дорожных условиях ( ψ или α, f ) со скоростью υ и ускорением j возможно, если выполняется условие

При равномерном движении ( f = 0 ) полноприводного ПА с малой скоростью (P В = 0) условие (6.48) после учета формул (6.40) и (6.46) записывается в виде

При равномерном движении ( j = 0 ) двухосных и трехосных ПА по горизонтальной дороге ( α = 0 ) с малой скоростью ( P В = 0 ) условие (6.48) после учета формул (6.36), (6.39) и (6.46) записывается в виде

Динамической характеристикой автомобиля D(υ) называют зависимость динамического фактора D (6.45) от скорости движения на различных передачах.

Для построения динамической характеристики необходимо:

1. На внешней характеристике двигателя М e (см. рис. 5.9) выбрать несколько значений n дi , и соответствующих им М ei . По формуле (6.2) определить М Дi ;

2. По формуле (6.40) определить v i , которые соответствуют n дi , на первой передаче;

3. По формуле (6.45) определить D i , соответствующие υ i , на первой передаче. Повторить расчеты с п. 2 для каждой последующей передачи.

По динамической характеристике D(υ) определяются υ max ,  max и υ min .

Для определения υ max на участке дороги с коэффициентом сопротивления качению f и уклоном а необходимо по оси ординат динамической характеристики D(υ) отложить коэффициент  (см. (6.38), масштаб D и  должен быть одинаков) и провести прямую, параллельную оси абсцисс. Возможны несколько случаев.

1. Если линия  (прямая 1 на рис. 6.7) пересекает динамическую характеристику в одной точке, то υ max = υ 1 , так как при превышении этой скорости не выполняется условие (6.48). В зависимости от  это пересечение может быть на любой передаче.

2. Если линия  (прямая 2 или 3 на рис. 6.7) не пересекает динамическую характеристику, то равномерное движение ПА при полностью открытой дроссельной заслонке карбюраторного двигателя или при максимальной подаче топлива дизельного двигателя невозможно, так как D > D  и начинается разгон ПА. Чтобы обеспечить равномерное движение, водитель должен прикрыть дроссельную заслонку карбюраторного двигателя или уменьшить подачу топлива дизельного двигателя. Максимальная скорость ПА будет ограничена максимально допустимой угловой скоростью коленчатого вала двигателя. Например, υ max = υ 2 при движении на пятой передаче и υ max = υ 3 при движении на второй передаче.

3. Если линия  (прямая на рис.6.7) пересекает динамическую характеристику в двух точках, то ПА может равномерно двигаться как со скоростью υ 4 , так и со скоростью υ 5 .

4. Если линия  (прямая 5 на рис. 6.7) выше динамической характеристики, то не выполняется условие (6.48), и равномерное движение ПА при таком коэффициенте  невозможно.

Для определения (  max необходимо по динамической характеристике определить максимальное сопротивление дороги D  =D max , которое может преодолеть ПА на первой передаче (рис. 6.7), и затем по формуле (6.46) вычислить  max при известном коэффициенте f и j=0. Приближенно можно считать (6.16) и (6.38), что

tg  max = i max = D max — f . (6.50)

Скорость υ min определяется, как правило, только для низшей (первой) передачи (рис. 6.7). Для определения υ min ПА при движении по поверхности с твердым покрытием необходимо знать частичные характеристики двигателя и учитывать использование части крутящего момента двигателя M Д на привод пожарного оборудования, например, насоса.

6.1.10. Разгон пожарного автомобиля

Время равномерного движения ПА невелико по сравнению с общим временем следования к месту вызова. При эксплуатации в городах ПА движутся равномерно не более 10. 15 % времени. Более 40. 50 % времени ПА движутся ускоренно.

Способность АТС изменять (увеличивать) скорость движения называют приемистостью. Одним из наиболее распространенных показателей, характеризующих приемистость автомобиля, является время t υ разгона автомобиля с места до заданной скорости υ.

Определяют t υ обычно экспериментально на горизонтальной ровной дороге с асфальтобетонным покрытием при коэффициенте  = 0,015 ( f = 0,01, i %  0,5). Аналитические методы определения t υ основаны на построении зависимости t(υ) (рис. 6.8), т. е. на интегрировании дифференциального уравнения (6.1)

При 0 min движение ПА происходит при пробуксовке сцепления. Время разгона t p до υ min зависит в основном от умения водителя правильно выбрать положение педалей сцепления и топлива (см. п. 6.1.1). Так как время t p существенно зависит от умения водителя, которое трудно, описать математически, то при аналитическом определении t υ время t p часто не учитывают.

Разгон ПА на участке А В происходит на первой передаче при полностью нажатой педали топлива. При максимальной скорости ПА на первой передаче (точка В) водитель выключает сцепление, разобщая двигатель и трансмиссию, и автомобиль начинает двигаться замедленно (участок ВС). Включив вторую передачу, водитель вновь нажимает до отказа педаль подачи топлива. Процесс повторяется при переходах на последующие передачи (участки CD , DE).

Время переключения передач t 12 , t 23 (рис 6.8) зависит от квалификации водителя, способа переключения передач, конструкции коробки передач и типа двигателя. Среднее время переключения передач водителей высокой квалификации приведено в табл. 6.3. У автомобиля с дизельным двигателем время переключения передач больше, так как из-за больших (по сравнению с карбюраторным двигателем) инерционных масс его деталей частота вращения коленчатого вала изменяется медленнее, чем у карбюраторного двигателя.

За время переключения передач скорость ПА уменьшается на  υ 12 и  υ 23 (рис. 6.8). Если время переключения передач невелико (0,5. 1,0 с), то можно считать, что при переключении передач движение происходит с постоянной скоростью.

Ускорение ПА при разгоне на участках АВ, CD определяется по формуле,