При движении ТМ на неё действуют различные силы, которые подразделяют на силы, движущие ТМ, и силы, оказывающие сопротивление её движению.

                            2.1 Движущая сила транспортной машины

Окружная сила на ведущих колёсах, движущая ТМ, возникает в результате того, что к ним подводится через трансмиссию крутящий момент от двигателя. В настоящее время на транспортных машинах в основном устанавливаются двигатели внутреннего сгорания.

Влияние двигателя на тягово-скоростные свойства транспортной машины определяется его скоростной характеристикой.

                              2.1.1 Скоростные характеристики ДВС

Скоростная характеристика двигателя представляет собой зависимость эффективной мощности Р_е и крутящего момента М_е двигателя при установив-шемся режиме его работы от угловой скорости коленчатого вала двигателя ω_е или частоты его вращения n_e.

Скоростная характеристика, полученная при полной подаче топлива, называется внешней скоростной характеристикой, аскоростные характеристики, полученные при неполной подаче топлива – частичными.

Скоростные характеристики получают экспериментально по ГОСТ 14846 при испытании двигателей на тормозном стенде. Двигатель, установленный на стенде, нагружают при помощи тормоза, добиваясь определённого числа оборотов коленчатого вала двигателя n_e. При достижении устойчивых оборотов замеряют величину крутящего момента М_е двигателя. Нанеся результаты замеров на график в координатах М_е – ω_е (n_e) и соединив отдельные точки, получают характеристику момента. Затем из соотношения:

                                                                                                          ,

где М_е – в Н∙м; ω_е – в рад/с; Р_е – в кВт,                                   

находят величину эффективной мощности  для ряда значений  ω_е  и по ним строят характеристику мощности.

    При испытаниях с двигателя снимают часть элементов системы охлажде-ния, системы выпуска отработавших газов и др. (вентилятор, радиатор, глуши-тель, компрессор, насос гидроусилителя и др.), без которых он может работать на стенде. Полученные при испытаниях мощность и крутящий момент приводят к нормальным условиям, соответствующим давлению окружающего воздуха 1 атм и 15 ^оС. Эти мощность и крутящий момент называются стендовыми, и они указываются в технических характеристиках, справочниках и каталогах.

Условия работы двигателя, установленного на ТМ, отличаются от стендовых, что связано с установкой на двигатель элементов, которые были сняты при испытаниях. Кроме того, давление и температура при работе двигателя на ТМ отличаются от нормальных условий. Поэтому мощность двигателя Р_е, установленного на автомобиле, несколько меньше мощности , полученной при стендовых испытаниях. При использовании стендовых характеристик для тягово-скоростных расчётов значения мощности  уменьшают путём их умножения на коэффициент коррекции k_ст, зависящий как от конструктивных особенностей и условий эксплуатации ТМ, так и от особенностей стандарта, по которому была снята внешняя характеристика. В приближённых расчётах можно принимать k_ст = 0,93…0,96, т.е.

Ме =  Мест∙ k ст

             Р_е = ∙ k_ст  , аналогично                               .          

   Частичные скоростные характеристики карбюраторного, дизельного и бензи- нового с впрыском двигателей значительно отличаются друг от друга (рисунок 1.1, а и б).

Р е max

           

Н ∙м                                                               кВт Н ∙м                                                            кВт

М е m ах

Р е ст

М е ст

М е m ах

Р е ст

М е ст

 

М Р

М_е                                                                               Р_е         М_е                                                                              Р_е

М Р

 

   а)                                                    б)

 

 

ωм

ωе min

ωе min

ωе m ах

ωм

ωр ω р

ωе m ах

ωр

0                                                                 0

рад/с

рад/с

             ω_е                                                                                                               ω_е                

Внешняя тормозная характеристика

Внешняя тормозная характеристика

 

Рисунок 2.1 - Скоростные характеристики двигателей:

а) карбюраторного, б) дизельного и бензинового с впрыском

 

При неизменном проходном сечении дросселя и изменении нагрузки на кар-бюраторный двигатель (рисунок 2.1, а) зависимость М_е = f (ω_е) подобна зависимости, полученной при максимальном проходном сечении дросселя.

У дизельных двигателей изменение положения рычага регулятора угловой скорости коленчатого вала двигателя (натяжения пружины регулятора), равно-сильно изменению частоты вращения двигателя. Поэтому линии, характери-зующие связь между угловой скоростью и крутящим моментом на регуляторных ветвях при постоянном положении педали управления двигателем, оказываются практически параллельными аналогичной зависимости, полученной при полной подаче топлива (рисунок 2.1, б).

Таким образом, область возможных режимов работы двигателя ограничива-ется: сверху – внешней скоростной характеристикой, снизу – внешней тормозной характеристикой, справа – значением максимальной, а слева – значением мини-мальной угловой скорости коленчатого вала двигателя.

Из рисунка 2.1 следует, что мощность и крутящий момент двигателя воз-растают с увеличением угловой скорости, достигают максимальных значений при соответствующих угловых скоростях ω_м и ω_р, а затем начинают уменьшаться. Это происходит вследствие ухудшения наполнения цилиндров горючей смесью и увеличения трения. При этом возрастают динамические нагрузки, которые приво-дят к ускоренному износу деталей двигателя. В условиях эксплуатации двигатель работает главным образом в интервале угловых скоростей ω_м – ω_р.

Максимальная мощность дизельного двигателя находится в зоне дымления и располагается вне регуляторной ветви кривой мощности, т.е. мощность дизельного двигателя не достигает своего максимального значения из-за неполного сгорания топливной смеси. Максимальной в этом случае считается мощность, которая соответствует моменту включения регулятора, т.е. Р_{е max} при угловой скорости ω_р. Для дизельных двигателей практически можно считать, что максимальная угловая скорость коленчатого вала соответствует угловой скорости при максимальной мощности, т.е. ω_{е mах} = ω_р.