РОЗДІЛ 2
Визначення передаточних відношень трансмісії газобалонних автобусів
Для автомобілів і автобусів, що працюють на газоподібному паливі, можливі два
підходи до визначення передаточних відношень трансмісії. Перший – це
пристосування трансмісії існуючого автобуса (автомобіля) до двигуна, що працює
на газоподібному паливі, шляхом корекції передаточного відношення головної
передачі або введенням додаткового редуктора у трансмісію автобуса. Другий – це
розробка нової трансмісії автобуса (автомобіля), найбільш повно пристосованої
до двигуна, що працює на газоподібному паливі.
Розглянемо кожний із них.
2.1. Визначення передаточних відношень додаткового редуктора трансмісії
газобалонних автобусів
При переобладнанні бензинових автобусів у газобалонні необхідно намагатися
того, щоб показники тягово-швидкісних властивостей газобалонних модифікацій та
базових (з двигунами, що працюють на бензині) моделей найменше відрізнялися між
собою. Зважаючи на порівняльний характер розрахунків, їх проводять за однією і
тією ж методикою.
Визначати і досліджувати показники тягово-швидкісних властивостей досить
складної механічної системи “автомобіль” та аналізувати вплив на неї зовнішніх
чинників (водія, дороги) найкраще на математичній моделі. У теорії автомобіля
широко застосовують моделі, що побудовані на швидкісних зовнішніх
характеристиках двигуна, зокрема і диференціальне рівняння прямолінійного руху,
а саме [67]:
ЧMaЧdоб = Pкол(V) - Pоп(V,V2) ± GaЧsina, (2.1)
де Ma - повна маса автобуса, кг;
dоб - коефіцієнт, який ураховує обертові маси автобуса;
Pкол(V) - повна колова сила на ведучих колесах автобуса, Н;
Pоп(V,V2) - сума сил опору руху автобуса, які залежать від швидкості його руху,
Н;
GаЧsina - сила опору підйому, Н;
Gа - сила тяжіння від повної маси автобуса, Н;
a - кут поздовжнього нахилу полотна дороги;
V - швидкість руху автобуса, м/с;
dV/dt - прискорення автобуса, м/с2.
Якщо при переобладнанні бензинових автобусів в газобалонні колова сила на
ведучих колесах буде однаковою або відрізнятися на наперед задану величину, то
можна стверджувати, що і показники тягових властивостей газобалонної
модифікації та базової моделі також будуть відрізнятися мало між собою, тому що
сили опору їх руху однакові.
Зважаючи на те, що аналітичну функцію для сили Pкол(V) точно визначити
неможливо, зазначене диференціальне рівняння (2.1) другого порядку зі сталими
коефіцієнтами є таким, що в загальному випадку не інтегрується. Проте його
інтегрування можна провести, якщо вважати, що функція Pкол(V) задана або
визначена, наприклад, коли розглядати роботу двигуна за швидкісною зовнішньою
характеристикою [67].
Основною змінною у диференціальному рівнянні руху автомобіля є лінійна
швидкість руху. У зв’язку з цим для інтегрування рівняння всі члени його правої
частини мають бути виражені відносно лінійної швидкості руху.
Таким чином, для розв’язання рівняння руху автомобіля необхідно виразити повну
колову силу та сили опору руху через лінійну швидкість руху автомобіля.
Повна колова сила на ведучих колесах є функцією крутного моменту двигуна,
підведеного до ведучих коліс.
У розрахунках показників тягово-швидкісних властивостей найбільш зручним є
використання залежності Mк=f(w) у вигляді [67]
Mк = aЧw2 + bЧw + c, (2.2)
де a, b, c – сталі коефіцієнти, котрі визначають за допомогою інтерполяційної
формули Лагранжа [57]:
де A11 = w2min-wmin(wN+wM)+wNЧwM;
A12 = w2M+wM(wN+wmin)+wNЧwmin;
A13 = w2N+wN(wM+wmin)+wMЧwmin;
wmin, Mк.min - мінімальна кутова швидкість колінчастого вала двигуна, рад/с, та
крутний момент, НЧм, при цій кутовій швидкості;
Mк.max, wМ - максимальний крутний момент двигуна, НЧм, та кутова швидкість
колінчастого вала двигуна, рад/с, що йому відповідає;
MN, wN - крутний момент, НЧм, та кутова швидкість колінчастого вала двигуна,
рад/с, що відповідають його максимальній потужності.
Якщо відомі параметри швидкісної зовнішньої характеристики двигуна, наприклад,
за результатами експериментальних досліджень, то за допомогою рівняння (2.2)
знаходять крутний момент двигуна, а потім і колову силу.
Якщо експериментальні дані відсутні, то побудову зовнішньої швидкісної
характеристики двигуна здійснюють за величинами крутного моменту, потужності та
кутової швидкості колінчастого вала двигуна в характерних точках. Такими
точками, що наводяться у довідковій літературі, є максимальні значення
потужності Nemax і крутного моменту Memax та відповідні їм кутові швидкості wN
та wM. За значеннями потужності, крутного моменту і кутових швидкостей (частот
обертання) знаходять коефіцієнт запасу крутного моменту Мз [114] та коефіцієнти
пристосованості двигуна за кутовою швидкістю Кw і крутним моментом КМ:
Мз=, , (2.3).
З урахуванням значень Мз та Кw коефіцієнти полінома, що апрокcимує швидкісну
зовнішню характеристику двигуна
Ne = Nemax(aдxi +bдxi2 - cдxi3) = NemaxґА, де хі=wі/wN, (2.4)
запишуться у вигляді
, , (2.5)
При переведенні двигуна з бензину на газ змінюються як значення максимальної
потужності, так і коефіцієнтів пристосованості двигуна за крутним моменту і
частотою обертання, тобто змінюється характер протікання швидкісних зовнішніх
характеристик.
Проведеними розрахунками встановлено, що для визначення крутного моменту
двигуна, що працює на СПГ, можна використовувати апроксимуючий поліном для
базового бензинового двигуна. Похибка при цьому не перевищує 7,65 % для двигуна
ЗІЛ-5096, 2,48 % – для двигуна ЗМЗ-53-27, 7,99 % – для двигуна ЗІЛ-5086.
Поряд із значеннями крутного моменту двигуна у характерних точках в
апроксимуючий поліном для крутного моменту на ведучих колесах входять і частоти
обертання двигуна у цих то
- Киев+380960830922