Для получения уравнения мощностного баланса необходимо все члены уравнения тягового баланса умножить на скорость автомобиля.
Таким образом величину Рk можно найти по соотношению
(11)
Величину Рy +Рв, представляющую собой мощность, затрачиваемую на преодоление сопротивления движению, определим по
. (12)
Уравнение мощностного баланса, представленое в графическом виде, называется графиком мощностного баланса (рисунок 2).
График иллюстрирует зависимость мощности, подводимой к ведущим колесам, а также суммарной мощности, затрачиваемой на преодоление сопротивления дороги и воздуха, от скорости движения на различных передачах. Разность этих двух мощностей дает мощность, которую можно реализовать для разгона автомобиля. В настоящей работе мы ограничимся построением графика мощностного баланса только для высшей передачи.
2. Порядок проведения работы.
1. По типу шины определяем радиус качения 
колеса автомобиля, который будем считать равным статическому радиусу 
. Где 
- диаметр колеса в м, 
- высота профиля в м. Например для шины 175/70R13: 
м, 
м, 
м.
2. По формуле (5) вычисляется предельное значение окружной силы на ведущих колесах.
3. Для каждой передачи по формуле (4) вычисляется 
.
4. Начиная со скорости 5м/сек, с шагом 5 м/сек:
4.1 По формулам (6) и (7) вычисляем силу сопротивления дороги;
4.2 По формулам (8) и (9) вычисляем силу сопротивления воздуха. При этом коэффициент лобового сопротивления берется из таблицы 4 приложения, а коэффициент 
принимается равным 1;
4.3 Находим суммарную силу сопротивления и суммарную мощность(по формуле 12), затрачиваемую на преодоление сопротивления движению;
4.4 Для каждой передачи:
4.4.1 по формуле (2) определяются обороты вала двигателя;
4.4.2 по внешней характеристики двигателя находятся значения крутящего момента и мощности, соответствующих вычисленным оборотам;
4.4.3 по формуле (1) находится окружная сила.
4.4.4 по формуле (11) находится Рk(только для высшей передачи).
5.Результаты вычислений заносятся в таблицы:
| v, | Fy, | FВ, | Fy+FВ, | Py+PВ, |
| 5 |
|
|
|
|
| 10 |
|
|
|
|
| … |
|
|
|
|
| 40 |
|
|
|
|
| Передача № 1 | ||
| v, м/сек | ne1, об./мин | FK1, н |
| 5 |
|
|
| 10 |
|
|
| … |
|
|
| 40 |
|
|
…………………………….
| Высшая передача | |||
| v, м/сек | nej, об./мин | FKj, н | PKj, вт |
| 5 |
|
|
|
| 10 |
|
|
|
| … |
|
|
|
| 40 |
|
|
|
6. Строим тяговую характеристику с учетом ограничений окружной силы и график мощностного баланса (для высшей передачи).
3. Пример расчета.
Исходные данные:
Автомобиль ВАЗ-2101
Полная масса: Ga=1345 кг (G1=632, G2=713)
Размеры сечения: B=1.611м, H=1.44м, a=0.8
Сх=0.45
Шины: 165/80R13 (rст=0.276м)
Передаточные числа:
главная передача 4,3
коробки передач 3.753, 2.303, 1.493, 1.0
КПД трансмиссии 0.95
Угол подъема дороги 0˚
j=0.65
f0=0.02
Внешние скоростные характеристики двигателя ВАЗ-2101.
Результаты расчета.
Fφk=4777,1
| v, м/сек | Fy, н | FВ, н | Fy+FВ, н | Py+PВ, вт |
| 5 | 271.35 | 13.46 | 284.81 | 1424.05 |
| 10 | 278.42 | 53.82 | 332.24 | 3322.39 |
| 15 | 290.18 | 121.10 | 411.29 | 6169.32 |
| 20 | 306.66 | 215.3 | 521.96 | 10439.12 |
| 25 | 327.84 | 336.4 | 664.24 | 16606.09 |
| 30 | 353.74 | 484.42 | 838.15 | 25144.53 |
| 35 | 384.33 | 659.34 | 1043.68 | 36528.72 |
| 40 | 419.64 | 861.18 | 1280.82 | 51232.96 |
| Передача №1 | ||
| v, м/сек | ne1, об./мин | FK 1, н |
| 5 | 2791. 77 | 4777.1 |
| 10 | 5583. 54 | 4457. 8 |
| 15 | 8375. 30 | 2816.85 |
| 20 | 11167. 07 | - |
| 25 | 13958. 84 | - |
| 30 | 16750. 61 | - |
| 35 | 19542. 38 | - |
| 40 | 22334. 14 | - |
| Передача №2 | ||
| v, м/сек | ne2, об./мин | FK 2, н |
| 5 | 1713. 15 | 2832.35 |
| 10 | 3426. 29 | 2975.68 |
| 15 | 5139. 44 | 2823.27 |
| 20 | 6852. 59 | 2375.12 |
| 25 | 8565. 74 | 1631.24 |
| 30 | 10278. 88 | - |
| 35 | 11992. 03 | - |
| 40 | 13705. 18 | - |
Передача №3 | ||
| v, м/сек | ne3, об./мин | FK 3, н |
| 5 | 1110.61 | 1757.91 |
| 10 | 2221.21 | 1883.72 |
| 15 | 3331.82 | 1928.96 |
| 20 | 4442.43 | 1893.62 |
| 25 | 5553.04 | 1777.7 |
| 30 | 6663.64 | 1581.21 |
| 35 | 7774.25 | 1304.14 |
| 40 | 8884.86 | 946.49 |
| Передача №4 | |||
| v, м/сек | ne4, об./мин | FK 4, н | PK 4, вт |
| 5 | 743.88 | 1137.76 | 5688.8 |
| 10 | 1487.75 | 1212.1 | 12121.0 |
| 15 | 2231.63 | 1262.24 | 18933.58 |
| 20 | 2975.51 | 1288.16 | 25763.22 |
| 25 | 3719.38 | 1289.87 | 32246.79 |
| 30 | 4463.26 | 1267.37 | 38021.12 |
| 35 | 5207.13 | 1220.66 | 42723.02 |
| 40 | 5951.01 | 1149.73 | 45989.33 |
ВАЗ-2101.Тяговая характеристика.
ВАЗ-2101.График мощностного баланса для 4 передачи.
Литература
1. Иванов Н.В., Иларионов В.А., Морин М.М. Основы теории автомобиля и трактора. М. Высшая школа. 1977.
2. Гришкевич А.И. АВТОМОБИЛИ. Теория. – Минск: Вышэйшая школа, 1986.
Приложение
1.Коэффициенты лобового сопротивления отечественных легковых автомобилей.
| Таблица 4 | |
| Модель | Cx |
| ВАЗ-2110 | 0.34-0.35 |
| “Москвич -2141” | 0.38-0.43 |
| “Ока” | 0.4 |
| ВАЗ-2109 | 0.41-0.46 |
| ВАЗ-2105 | 0.45-0.5 |
| ВАЗ-2121 “НИВА” | 0.56-0.57 |
2.Зависимость коэффициента сцепления от типа покрытия
| Таблица 5 | |
| Тип покрытия | 
|
| асфальт | 0.7 |
| щебень | 0.5 |
| булыжник | 0.4 |
| грунт | 0.4 |
| песок | 0.2 |
| снег | 0.15 |
| лед | 0.08 |
3.Зависимость коэффициента сцепления от состояния асфальто-бетонного покрытия.
| Таблица 6 | |
| Состояние покрытия |
|
| Сухое чистое | 0.8 |
| Мокрое чистое | 0.4 |
| Замасленное | 0.15 |
| Сырое грязное | 0.07 |
| Мокрое грязное | 0.2 |
| Очень мокрое грязное | 0.3 |