Расчет тяги автомобиля. Тягово-динамический расчет автомобиля. Определение передаточного числа главной передачи

Подписаться
Вступай в сообщество «lenruo.ru»!
ВКонтакте:

Проведем тягово-динамический расчет автомобиля по программе Тягово-динамический расчет автомобиля, с использованием данных технической характеристики. По результатам расчета оценим адекватность математической модели.

Данные для анализа взяты из технических характеристик (Таблица 1) и официального сайта завода КАМАЗ.

Рисунок 8. Исходные данные для ТДР автомобиля с двигателем CUMMINS 6 ISBe 210 (Euro-3)

Рисунок 9. Внешняя скоростная характеристика автомобиля с двигателем CUMMINS 6 ISBe 210 (Euro-3)

Рисунок 10. Тяговая характеристика автомобиля с двигателем CUMMINS 6 ISBe 210 (Euro-3)

Рисунок 11. Динамическая характеристика автомобиля с двигателем CUMMINS 6 ISBe 210 (Euro-3)

Рисунок 12. График мощностного баланса автомобиля с двигателем CUMMINS 6 ISBe 210 (Euro-3)

Рисунок 13. График ускорений автомобиля с двигателем CUMMINS 6 ISBe 210 (Euro-3)

Рисунок 14. Топливная характеристика автомобиля с двигателем CUMMINS 6 ISBe 210 (Euro-3)

Рисунок 15. Разгонная характеристика по времени автомобиля с двигателем CUMMINS 6 ISBe 210 (Euro-3)

Рисунок 16. Разгонная характеристика по пути автомобиля с двигателем CUMMINS 6 ISBe 210 (Euro-3)

Оценка адекватности математической модели.

Оценку адекватности модели проведем на основании таблицы 3 по трем критериям. Сравним заводские показатели и показатели, полученные с помощью программы ТДР. Найдем разницу между этими показателями и по ней оценим адекватность математической модели в рамках эксперимента.

Таблица 3. Сравнительная таблица.

Вывод: разница между расчетными данными и данными завода изготовителя составляет от 7,7 до 21.4%. Это позволяет утверждать, что математическая модель адекватна.

Анализ тягово-динамического расчета.

Анализ ТДР произведем по расчету некоторых параметров:



1. Время разгона на 400м = 35с

2. Время разгона на 1000м = 60с

3. Время разгона на 1600м = 78с

4. Время разгона на 2000м = 100с

5. Условная максимальная скорость: Vусл.мах.= = = =18.2м/с

Vусл.мах.=18.2*3.6=65.5км/ч

Условная максимальная скорость оказалась меньше обычной максимальной скорости, что говорит о правильности решения.

Список используемой литературы.

1. Официальный интернет-ресурс завода КАМАЗ- http://www.kamaz.ru/

2. Методические указания к практическим занятиям по дисциплине "Теория эксплуатационных свойств АТС", МАДИ 2007г.

3. Краткий автомобильный справочник НИИАТ.

4. " Компоновка грузовых автомобилей" учебное пособие по курсу " Конструирование и расчет автомобиля".

5. Программа " Тягово-динамический расчет автомобиля".


Введение.

1 Краткая техническая характеристика.

2 Оценка тягово-скоростных характеристик.

2.1 Уравнение движения автомобиля.

2.2 Внешняя скоростная характеристика двигателя.

2.3 Тяговая характеристика автомобиля.

2.3.1 Радиус качения.

2.3.2 Расчет кинематической скорости автомобиля по передачам.

2.3.3 Коэффициент полезного действия трансмиссии.

2.3.4 Расчет касательной силы тяги на ведущих колесах автомобиля.

2.3.5 Сила сопротивления дороги.

2.3.6 Сила сопротивления воздуха.

2.3.7 Практическое использование тяговой характеристики автомобиля.

2.4 Мощностная характеристика автомобиля.

2.5 Динамическая характеристика автомобиля.

2.6 Разгон автомобиля.

2.6.1 Коэффициент вращающихся масс.

2.6.2 Ускорение автомобиля при разгоне.

2.6.3 Определение времени разгона автомобиля

2.6.4 Определение пути разгона автомобиля

3. Топливная экономичность автомобиля

3.1 Построение топливной характеристики автомобиля.

Литература.


Введение


При разработке и доводке конструкций автомобилей ЗиЛ наиболее серьезное внимание, помимо технологичности, уделялось их долговечности, надежности, безопасности, облегчению управления, повышению плавности хода в снижению затрат труда на техническое обслуживание в ремонты в процессе эксплуатации.

В процессе работы над созданием автомобилей в основу были положены опыт отечественного автомобилестроения, тщательный анализ и исследование ряда современных моделей зарубежных грузовых автомобилей подобного класса, широкая постановка научно-исследовательских и опытно-конструкторских работ по рабочим процессам, системам и элементам конструкций. В широких масштабах осуществлялся поиск оптимальных мощностных, размерных и конструктивных вариантов.

С точки зрения потребителя, модели автобусов ГАЗ обладают рядом преимуществ. Они динамичны, улучшена их устойчивость, легки в управлении в любых дорожных и климатических условиях.

Рассматриваемый в данной работе грузовой автомобиль ГАЗ 4501 - средней грузоподъемности.


1. Краткая техническая характеристика


Таблица 1.1 – Техническая характеристикаавтомобиля ГАЗ 4301.

Параметр ГАЗ-4301 Двигатель дизель с турбонаддувом Рабочий объем, м3 6230 Кол-во, расположение цилиндров 6, рядное

Максимальная стендовая мощность.

кВт / (об/мин)



92 /2800

Максимальный крутящий момент.

Н. м / (об/мин)

370/ 1700

Т рансмиссия механическая Привод на задние колеса Коробка передач 5-ступенчатая Передаточные числа

6.286; 3.391; 2,1ЗЗ; 1,351;

1,000; з. х. 1,429

Главная передача 5.857 Колесная база, мм 3700 Длина старика высота, мм 6425/ 2380 2420 Колея передняя задняя, мм; 1700 Снаряженная масса, кг 3900 Полная масса, кг 9050 Диаметр разворота, м 19.2 Размер шин 240 R 20 Максимальная скорость. км/ч 85 Расход топлива, л/100 км:
при 60 км ч
при 50 км ч 18

2. Оценка тягово-скоростных характеристик


2.1 Уравнение движения автомобиля


Оценку тягово-скоростных свойств автомобиля производят, решая уравнение его движения. Уравнение движения автомобиля связывает силу, движущую автомобиль, с силами сопротивления и позволяет определить характер прямолинейного движения автомобиля, т. е. в каждый момент времени найти ускорение, скорость, время движения и пройденный автомобилем путь.

Окружная сила на ведущих колесах при движении автомобиля затрачивается на преодоление сил сопротивления воздуха , качению , подъему и разгону автомобиля, т. е.



Здесь знак "-" при силе соответствует движению автомобиля на подъеме, а знак "+" – движению на спуске; знак "-" при силе соответствует разгону автомобиля, а знак "+" – торможению.

Решение уравнения движения автомобиля в общем виде аналитическими методами практически невозможно, так как неизвестны точные функциональные зависимости, связывающие силы, действующие на автомобиль, с его скоростью. Поэтому уравнение движения автомобиля (2.1) решают численными методами на ЭВМ или приближенно, используя графоаналитические методы. Наибольшее распространение получили метод силового (тягового) баланса, метод мощностного баланса и метод динамической характеристики.


2.2 Внешняя скоростная характеристика двигателя


Скоростная характеристика может быть построена расчетным путем по эмпирическим зависимостям, либо по данным, полученным в результате стендовых испытаний двигателя. В данном курсовом проекте для получения скоростной характеристики мы используем эмпирические зависимости.

Построение кривых скоростной характеристики ведется в интервале частот вращения коленчатого вала от 600…1000 до (для дизельного двигателя), здесь - частота вращения коленчатого вала при номинальной мощности.

Определим интервал частот вращения коленчатого вала для двигателя. Минимальные устойчивые обороты автомобиля 600…800 , а частота вращения коленчатого вала при номинальной мощности = 2800 , тогда

2800 . Для удобства расчетов примем 600 , а = 2800 .

Расчетные точки кривой эффективной мощности определяются по формуле Лейдермана через каждые 440 от до :



где - эффективная мощность (); – номинальная эффективная мощность (); – частота вращения коленчатого вала при номинальной мощности (); – частота вращения коленчатого вала в искомой точке скоростной характеристики ().

Коэффициенты , и зависят от коэффициентов приспособляемости двигателя по крутящему моменту и частоте вращения :

; (2.4)

, (2.5)

где ;

,


При этом соблюдается равенство + + = 1.

Производим вычисление значений эффективной мощности двигателя для выбранных частот вращения коленчатого вала. Результаты вычислений сводим в таблицу расчетов внешней скоростной характеристики (см. табл. 3.2).

Расчетные точки кривой эффективного крутящего момента определяются через каждые 440 от , до . Формула имеет вид:


; (2.6)


где - эффективный крутящий момент ().

Производим вычисление значений эффективного крутящего момента двигателя для выбранных частот вращения коленчатого вала. Результаты вычислений сводим в таблицу расчетов внешней скоростной характеристики (см. табл. 3.2).

Условия работы двигателя, установленного на автомобиле, отличаются от стендовых: двигатель работает с другими впускными и выпускными системами, на нем устанавливаются дополнительные механизмы, на привод которых затрачивается определенная мощность, двигатель работает при другом температурном режиме. Поэтому мощность двигателя, установленного на автомобиле , несколько меньше мощности, полученной при стендовых испытаниях .

При использовании для тягово-скоростных расчетов стендовой внешней скоростной характеристики, значения мощности уменьшают путем умножения на коэффициент , зависящий как от конструктивных особенностей и условий эксплуатации автомобиля, так и от особенностей стандарта, по которому была снята внешняя скоростная характеристика. Следовательно, мощность и момент, передающиеся в трансмиссию автомобиля, определяются по выражениям:


; (2.7)

; (2.8)


В приближенных расчетах можно принимать = 0,93...0,96. Большие значения относятся к двигателям легковых автомобилей.

Зависимости мощностей , и моментов , двигателя, установленного на автомобиле, от частоты вращения коленчатого вала , наносятся на график внешней скоростной характеристики (рис. 2.1).

Результаты расчетов сводятся в табл. 2.1.


Таблица 2.1 – Показатели внешней скоростной характеристики.

600 23,7 22,3 377,2 354,6 1040 43,8 41,1 401,7 377,6 1480 63,2 59,4 407,6 383,2 1920 79,4 74,6 394,9 371,2 2360 89,9 84,5 363,7 341,9 2800 92,0 86,5 313,8 295,0

Рисунок 2.1 – График внешней скоростной характеристики.


2.3 Тяговая характеристика автомобиля


2.3.1 Радиус качения

Для определения движущей силы автомобиля необходимо знать величину радиуса качения ведущего колеса. Так как на колесах автомобиля установлены эластичные пневматические шины, то величина радиуса качения колес во время движения изменяется.

Радиус качения характеризует путь, пройденный колесом за один оборот. Он соответствует радиусу такого фиктивного жесткого колеса, которое при отсутствии пробуксовывания и проскальзывания имеет одинаковую с действительным колесом угловую и поступательную скорости качения.

Радиус качения колеса зависит от нормальной нагрузки, внутреннего давления воздуха в шине, окружной силы, коэффициента сцепления колеса с дорогой и поступательной скорости движения колеса при его качении.

Расчетный радиус качения вычисляется по формуле:



где – наружный диаметр шины; - статический радиус шины.

Приближенно статический радиус шины можно определить по цифрам, указанным в обозначении шины:



где – посадочный диаметр обода, мм;

Н/В (Н и В – высота и ширина профиля шины, мм);

– коэффициент, учитывающий смятие шины под нагрузкой.



Расчетный радиус качения превышает статический на 2 ... 3 % в зависимости от скорости движения автомобиля (большие значения относятся к скоростям порядка 100 км/ч),т. е. .



2.3.2 Расчет кинематической скорости автомобиля по передачам

Кинематическая скорость автомобиля является функцией от угловой скорости коленчатого вала двигателя, и определяется выражением:


; (2.11)


где - кинематическая скорость автомобиля при движении на i-той передаче (); - радиус колеса (); - передаточное число главной передачи; - передаточное число i-той передачи.

Радиус колеса = 0,462 ().

Передаточное число главной передачи = 5,857 (см. табл. 1.1).

Передаточные числа каждой передачи коробки берем также из табл. 1.1

Теперь производим расчет значений кинематической скорости автомобиля для каждой угловой скорости коленчатого вала двигателя на каждой из передач. Расчет производим по формуле (2.9). Результаты сводим в таблицу (см. табл. 2.2).


2.3.3 Коэффициент полезного действия трансмиссии

При определении коэффициента полезного действия (КПД) трансмиссии учитывают гидравлические потери, вызванные взбалтыванием и разбрызгиванием масла в картерах коробки передач и ведущего моста, и механические потери, связанные с трением между зубьями шестерен, в подшипниковых узлах и в карданных шарнирах.

В общем случае КПД трансмиссии определяется по формуле:



где к, 1, m и n - соответственно число пар цилиндрических шестерен внешнего зацепления (), внутреннего зацепления (), конических шестерен () и число карданных сочленений (), передающих крутящий момент от коленчатого вала двигателя к ведущим колесам на 1-ой передаче в КП.

В расчетах принимают: = 0,980 ... 0,985; = 0,990; = 0,960 ... 0,975; = 0,990.

При работе трансмиссии с полной нагрузкой, т. е. при работе двигателя по внешней скоростной характеристике, КПД трансмиссии имеет следующие значения:
легковые автомобили - 0,90 ... 0,92;

грузовые автомобили и автобусы - 0,83 ... 0,86;

грузовые автомобили повышенной проходимости - 0,80 ... 0,85.

Большие значения КПД трансмиссии относятся к прямой передаче в коробке передач автомобиля.

Принимаем 0,85.


2.3.4 Расчет касательнойсилы тяги на ведущих колесах автомобиля

Касательная сила тяги на ведущих колесах автомобиля определяется выражением, Н:


; (2.13)


где - КПД трансмиссии (принимаем = 0,85).

Производим расчет значений касательной силы тяги на ведущих колесах автомобиля по формуле (2.13) для каждой из передач. Результаты сводим в таблицу 2.2. На графике строим кривые в зависимости от скорости (рис 2.2)


Таблица 2.2 Кинематическая скорость и касательная сила тяги.


600 2,613 26089,8 4,847 14067,5 7,705 8848,7 12,165 5604,6 16,435 4148,5 1040 4,53 27784,9 8,401 14981,5 13,355 9423,6 21,086 5968,7 28,487 4418 1480 6,446 28191,1 11,955 15200,5 19,006 9561,4 30,007 6056 40,539 4482,6 1920 8,362 27313,3 15,509 14727,2 24,656 9263,7 38,927 5867,4 52,591 4343 2360 10,279 25151,7 19,063 13561,7 30,306 8530,5 47,848 5403,1 64,643 3999,3 2800 12,195 21701,7 22,617 11701,5 35,957 7360,4 56,769 4662 76,695 3450,7
1-передача 2-передача 3-передача 4-передача 5-передача

2.3.5 Сила сопротивления дороги

Сила сопротивления качению колес автомобиля при движении автомобиля по горизонтальной дороге определяется в Н по формуле:



где – сила тяжести автомобиля.

Коэффициент сопротивления качению определяется экспериментально и, в основном, зависит от материала и конструкции шин, давления воздуха в них, твердости и состояния дорожного покрытия, сопротивления подвески деформациям при перекатывании колес через неровности дороги и режима движения автомобиля.

Коэффициент изменяется в широких пределах: от 0,007...0,012 на асфальтобетонном или цементобетонном покрытии в хорошем состоянии до 0,15...0,30 на сухом песке.

Коэффициент при увеличении скорости автомобиля возрастает. При номинальных нагрузках на колесо и давлениях воздуха в шине рост коэффициента становится заметным при V = 15...20 м/с (54...72 км/ч). Значение коэффициента сопротивления качению в зависимости от скорости движения автомобиля V может быть определено по эмпирической формуле:



где - коэффициент сопротивления качению при движении автомобиля с малой скоростью (рекомендуемое для расчета значение = 0,009); - скорость движения автомобиля, км/ч.

Значения и соответствующие им значения заносим в табл. 2.3.

В нижней части графика тяговой характеристики автомобиля (рис. 2.2) наносим кривую , построенную для одного значения. При движении автомобиля по горизонтальной дороге, что предполагается при выполнении этой работы, .


2.3.6 Сила сопротивления воздуха

Сила сопротивления воздуха в Н рассчитывается по формуле:


, (2.16)


где – коэффициент сопротивления воздуха, ; – лобовая площадь автомобиля, т. е. площадь проекции автомобиля на плоскость, перпендикулярную его продольной оси, ; - скорость движения автомобиля, м/с.

Коэффициент сопротивления воздуха принимаем .

Лобовую площадь автомобиля принимаем .

Значения заносим в табл. 2.3.

Кривую силы сопротивления воздуха движению автомобиля строят, откладывая значения этой силы вверх от значений силы , для соответствующих скоростей движения автомобиля (рис. 2.2). Кривая суммарного сопротивления определяет величину окружной силы, необходимой для движения автомобиля с постоянной скоростью V = const.


Таблица 2.3 –

Сила сопротивления дороги и сила сопротивления воздуха.

V, км/ч 0 799 0 799 0,009 5 799,7 6,8 806,5 0,009 10 801,9 27 828,9 0,009 15 805,5 60,8 866,3 0,009 20 810,5 108 918,5 0,009 25 817 168,8 985,8 0,009 30 824,9 243,1 1068 0,009 35 834,3 330,8 1165,1 0,009 40 845 432,1 1277,1 0,01 45 857,3 546,9 1404,2 0,01 50 870,9 675,2 1546,1 0,01 55 886 816,9 1702,9 0,01 60 902,6 972,2 1874,8 0,01 65 920,6 1141 2061,6 0,01 70 940 1323,3 2263,3 0,011 75 960,8 1519,1 2479,9 0,011

Рисунок 2.2 – Тяговая характеристика автомобиля.


2.4 Мощностная характеристика автомобиля


Рассчитываем мощность, подводимую от двигателя к ведущим колесам автомобиля:



Заносим данные в соответствующие строки табл. 2.4 и строим зависимость для (рис. 2.3).

Рассчитываем мощности затрачиваемые на преодоление силы воздуха и силы сопротивления дорожного покрытия:


Заносим данные в соответствующие строки табл. 2.4 и строим зависимости , , для (рис. 2.3).

Отношение мощности, необходимой для равномерного движения автомобиля (), к мощности , которую развивает автомобиль при той же скорости и полной подаче топлива называют степенью использования мощности двигателя и обозначают буквой И:



Значения степени использования мощности двигателя И также заносим в табл. 2.4.


Таблица 2.4 – Показатели мощностной характеристики.


Рисунок 2.3 – График мощностной характеристики.


2.5 Динамическая характеристика автомобиля


Методы тягового (силового) и мощностного балансов затруднительно применять при сравнении тягово-динамических свойств автомобилей, имеющих различные снаряженные массы и грузоподъемность, так как при движении их в одинаковых условиях силы и мощности, необходимые для преодоления суммарного дорожного сопротивления, различны. От этого недостатка свободен метод решения уравнения движения с помощью динамической характеристики.

С этой целью воспользуемся безразмерной величиной D - динамическим фактором, равным отношению свободной силы тяги () к силе тяжести автомобиля Ga:



Значения динамического фактора заносим в табл. 2.5.

Графическое изображение зависимости динамического фактора от скорости движения автомобиля на различных передачах в коробке передач и полной нагрузке на автомобиль называют динамической характеристикой автомобиля, т. е. D = f(V) (рис.2.4).


Рисунок 2.4 – График динамической характеристики.


2.6 Разгон автомобиля


Время равномерного движения автомобиля обычно невелико по сравнению с общим временем его работы. При эксплуатации в городах автомобили движутся равномерно всего 15 -20 % времени, 40 - 45 % - ускоренно и 30 - 40 % - замедленно.

Показателем динамических свойств автомобиля при разгоне служит интенсивность разгона или приемистость автомобиля.

Приемистость (интенсивность разгона) автомобиля характеризует его способность быстро трогаться с места и увеличивать скорость движения. Это свойство автомобиля имеет особенно большое значение в условиях городского движения при частых остановках и троганиях с места, а также характеризует быстроту осуществления обгонов в условиях загородного движения. Интенсивность разгона автомобиля измеряется величиной его ускорения.


2.6.1 Коэффициент вращающихся масс

Коэффициент учета вращающихся масс.


; (2.20)


где =0,03…0,05; = 0,04… 0,06 для одиночных автомобилей. Принимаем = 0,03 и = 0,04 .

Рассчитываем коэффициенты учета вращающихся масс по формуле (2.20) для каждой передачи. Результаты сводим в таблицу 2.5.


2.6.2 Ускорение автомобиля при разгоне

Ускорение автомобиля определяют экспериментально или рассчитывают применительно к горизонтальной дороге с твердым покрытием хорошего качества при условии максимального использования мощности двигателя и отсутствии буксования колес.

Трогание автомобиля с места кратковременно и определяется преимущественно индивидуальными особенностями водителя. Поэтому считают, что разгон начинается с минимальной скорости Vmin на передаче, с которой происходит трогание автомобиля с места.

Величину ускорения в м/с находят из уравнения (2.21):



где - ускорение свободного падения ( = 9,81 м/с).

Значения ускорения для каждой передачи заносим в табл. 2.5.

Строим график ускорений автомобиля на передачах (рис. 2.5) в зависимости от скорости его движения.


Рисунок 2.5 – График ускорения автомобиля.


Таблица 2.5 – Показатели тяговой характеристики автомобиля.

Обозначение Размерность 600 1040 1480 1920 2360 кВт 22,28 41,13 59,38 74,64 84,48 кВт 23,70 43,75 63,17 79,40 89,87

354,60 377,64 383,16 371,23 341,85

377,2 401,7 407,6 394,9 363,7

Параметры Частота вращения, об/мин

об/мин
км/ч 2,613 4,53 6,446 8,362 10,279 Н 26090 27785 28191 27313 25152 ------ 0,313 0,3329 0,3377 0,3271 0,3011

1,133 1,207 1,225 1,186 1,089

км/ч 4,847 8,401 11,955 15,509 19,063 Н 14068 14982 15201 14727 13562 ------ 0,1685 0,1793 0,1817 0,1757 0,1614

1,036 1,106 1,122 1,083 0,99

км/ч 7,705 13,355 19,006 24,656 30,306 Н 8848,7 9423,6 9561,4 9263,7 8530,5 ------ 0,1058 0,1124 0,1135 0,1092 0,0994

0,771 0,823 0,832 0,798 0,72

км/ч 12,165 21,086 30,007 38,927 47,848 Н 5604,6 5968,7 6056 5867,4 5403,1 ------ 0,0667 0,0702 0,0698 0,0657 0,0578

0,504 0,535 0,531 0,495 0,426

км/ч 16,435 28,487 40,539 52,591 64,643 Н 4148,5 4418 4482,6 4343 3999,3 ------ 0,0489 0,0505 0,0487 0,0436 0,0352

0,359 0,373 0,357 0,311 0,235


Передача 1






Передача 2






Передача 3






Передача 4






Передача 5







2.6.3 Определение времени разгона автомобиля

Трогание с места начинают на передаче, обеспечивающей максимальное ускорение. Для определения наиболее интенсивного разгона в расчет вводят ускорения, соответствующие максимально допустимой скорости движения автомобиля на данной передаче.

Время разгона автомобиля на -ой передаче от скорости до скорости находят, исходя из следующего соотношения:


. (2.22)

Интегрирование последнего выражения производят численным методом. С этой целью кривые ускорения на каждой из передач разбивают на 5-6 одинаковых интервалов. Предполагается, что в интервале скорости:


, (2.23)


где и – значения скоростей соответственно в начале и конце интервала в м/с.

Ввиду малости последнего, автомобиль движется равноускоренно с ускорением в м/с2, равным полусумме ускорений и соответственно в начале и конце этого интервала, т. е.



Для повышения точности расчета интервал скоростей выбирают равным 3 ... 5 км/ч на низшей передаче, т. е. на передаче, с которой происходит трогание автомобиля с места, 5 ... 10 км/ч – на промежуточных и 10 ... 15 км/ч – на высшей передаче.

Время движения автомобиля в секундах, за которое его скорость вырастает на величину , определяется по закону равноускоренного движения:



Общее время разгона автомобиля на k-ой передаче от скорости до скорости , при которой начинается переключение на (k + 1)-ую передачу, находят суммированием времен разгона в интервалах, т. е.


, (2.26)

где – число интервалов скоростей на k-ой передаче.

По накопленным значениям , определенным для различных скоростей, строят кривую времени разгона на k-ой передаче, начиная ее со скорости . Для передачи, на которой происходит трогание автомобиля с места в начальный момент при = 0, скорость автомобиля принимается равной .

Падение скорости:



где – время переключения передачи: с.

Исходные данные и результаты расчета сводим в таблицу 2.6.


2.6.4 Определение пути разгона автомобиля

Путь разгона автомобиля за время определяется выражением



Этот интеграл также вычисляется численными методами. При равноускоренном движении в интервале скоростей , автомобиль движется со средней скоростью



и проходит путь



Путь разгона автомобиля до заданной скорости определяется суммированием элементарных путей на каждом интервале скоростей .

Общий путь разгона автомобиля на k-ой передаче от скорости до скорости находят суммированием пути разгона в интервалах, т. е.


, (2.31)


где - число интервалов на k -ой передаче.

Путь , пройденный автомобилем за время переключения с k -ой на (k +1) передачу, определяется по формуле:



где скорость , при которой начинается переключение на смежную высшую передачу, и скорость , которая теряется за время переключения передач, выражены в км/ч, а время переключения передач в секундах.

Исходные данные и результаты расчета сводим в таблицу 2.6. Строим график рис.2.6.


Таблица 2.6 – Результаты расчетов времени и пути разгона.


1 2,4 0,71





1 2 3 4  6  8  10 11 12 13 14 1 5,99 1,71





21,5 5,99
0,82

21,9 2,73

25,20 7,00 1,01 0,78 0,80 1,26 8,68

6,50 8,19 30,15

27,72 7,70 0,70 0,76 0,77 0,91 9,58

7,35 6,68 36,84

29,88 8,30 0,60 0,72 0,74 0,81 10,40

8,00 6,49 43,32

32,22 8,95 0,65 0,68 0,70 0,93 11,32

8,63 8,01 51,33

33,84 9,40 0,45 0,64 0,66 0,68 12,01

9,18 6,26 57,59

36,00 10,00 0,60 0,60 0,62 0,97 12,97

9,70 9,39 66,97

34,8 9,69
0,52

69,7 4,34

39,60 11,00 1,32 0,48 0,50 2,63 16,60

10,34 27,20 96,91

43,20 12,00 1,00 0,46 0,47 2,13 18,73

11,50 24,47 121,38

46,44 12,90 0,90 0,44 0,45 2,00 20,73

12,45 24,90 146,28

49,68 13,80 0,90 0,40 0,42 2,14 22,87

13,35 28,61 174,88

52,92 14,70 0,90 0,38 0,39 2,30 25,18

14,25 32,80 207,69

56,88 15,80 1,10 0,32 0,35 3,13 28,31

15,25 47,79 255,48

55,6 15,4
0,28 59,76 16,60 1,14 0,25 0,27 4,28 33,59

16,03 68,67 328,49

63,36 17,60 1,00 0,24 0,25 4,08 37,67

17,10 69,80 398,28

66,96 18,60 1,00 0,22 0,23 4,35 42,02

18,10 78,70 476,98

70,20 19,50 0,90 0,19 0,21 4,39 46,41

19,05 83,63 560,61

73,44 20,40 0,90 0,18 0,19 4,86 51,28

19,95 97,05 657,67

77,04 21,40 1,00 0,13 0,16 6,45 57,73

20,90 134,84 792,51

Передача 1 2,63 0,73
1,13

0,00

0,00

3,24 0,90 0,17 1,16 1,15 0,15 0,15 0,82 0,12 0,12

3,96 1,10 0,20 1,20 1,18 0,17 0,32 1,00 0,17 0,29

6,12 1,70 0,60 1,23 1,22 0,49 0,81 1,40 0,69 0,98

7,92 2,20 0,50 1,20 1,22 0,41 1,22 1,95 0,80 1,78

9,00 2,50 0,30 1,16 1,18 0,25 1,48 2,35 0,60 2,38

9,72 2,70 0,20 1,13 1,15 0,17 1,65 2,60 0,45 2,83
Продолжение таблицы 2.6
Передача 2 8,64 2,40
1,13

2,65

3,54

12,96 3,60 1,20 1,12 1,13 1,07 3,72 3,00 3,20 6,74

15,84 4,40 0,80 1,08 1,10 0,73 4,45 4,00 2,91 9,65

17,82 4,95 0,55 1,04 1,06 0,52 4,97 4,68 2,43 12,08

19,44 5,40 0,45 0,96 1,00 0,45 5,42 5,18 2,33 14,41

21,10 5,86 0,46 0,90 0,93 0,49 5,91 5,63 2,78 17,19

22,68 6,30 0,44 0,84 0,87 0,51 6,42 6,08 3,08 20,26
Передача 3






Передача 4






Передача 5







Рисунок 2.6 – График времени и пути разгона.


3. Топливная экономичность автомобиля


3.1 Построение топливной характеристики автомобиля


Топливной экономичностью называют совокупность свойств, определяющих расход топлива при выполнении автомобилем транспортной работы в разных условиях движения.

Топливной характеристикой установившегося движения называют зависимость путевого расхода топлива от установившейся скорости при установившемся движении на ровной горизонтальной дороге на высшей передаче.

При построении графика топливной характеристики установившегося движения для заданной скорости автомобиля на высшей передаче определяется:

Обороты двигателя, соответствующие заданной в км/ч скорости:



Значение эффективной мощности на валу двигателя, соответствующее полученным оборотам двигателя:



Значение мощности, передающейся в трансмиссию автомобиля:


; (3.3)


Значение мощности, подводимой к ведущим колесам автомобиля на высшей передаче:

; (3.4)


Значения мощностей, затрачиваемых на преодоление сил дорожного сопротивления и сопротивление воздуха (здесь скорость в м/с):



Значения степени использования мощности И и частоты вращения Е:



Определяем коэффициенты, зависящие от степени использования двигателя и частоты вращения коленчатого вала двигателя:



Путевой расход топлива (в л/100 км) определяется по формуле:


, (3.13)


где – удельный расход топлива двигателем при максимальной мощности, выше на 5... 10%. Для дизельных двигателей лежит в пределах 190...230г/кВт ч; принимаем = 200 г/кВт ч; = 210 г/кВт-ч (5%); - плотность дизельного топлива, = 820 кг/м3.

Результаты сводим в таблицу 3.1. Строим график 3.1.

Таблица 3.1 – Показатели топливной характеристики автомобиля.

600 16,4 22,28 23,70 20,14 3,7 0,333 0,2 0,214 1,16 1,079 9,45 1040 28,5 41,13 43,75 37,18 6,5 1,734 0,221 0,371 1,15 1,004 10,27 1480 40,5 59,38 63,17 53,69 9,5 4,998 0,27 0,529 1,125 0,964 11,94 1920 52,6 74,64 79,40 67,49 12,8 10,912 0,351 0,686 1,078 0,954 14,27 2360 64,6 84,48 89,87 76,38 16,5 20,264 0,481 0,843 0,999 0,968 16,93 2800 76,7 86,48 92,00 78,2 20,6 33,842 0,696 1 0,903 1 19,73

Рисунок 3.1 – График топливной характеристики.


4. Выбор параметров зубчатых колес и кинематический расчет коробки передач


Основные размеры и масса коробки передач определяются главным образом размерами зубчатых колес. Предварительно параметры зубчатых колес определяются на основе метода аналогии и использования статистических данных, отражающих длительную практику автостроения. Затем они уточняются по результатам проверочных расчетов и испытаний. Главным размерным параметром является межосевое расстояние .

На основании данных о выполненных конструкциях соосных трехвальных коробок передач с двумя степенями свободы и неразветвленным потоком межосевое расстояние (мм) может быть представлено как функция крутящего момента на вторичном валу:


, (4.1)


где - максимальный крутящий момент на вторичном валу, Нм, определяемый исходя из максимального крутящего момента двигателя и передаточного числа первой передачи.

Коэффициент находится в пределах 8,6...9,6 для грузовых. Большие значения коэффициента относятся к коробкам с ускоряющей передачей, а также коробкам автомобилей с дизельными двигателями.



Практически для выполненных конструкций ряд значений ограничен. Для коробок передач грузовых автомобилей рекомендуется следующий рациональный ряд межосевых расстояний (мм): 85, 105, 125, 140, 160.

Принимаем мм.

После выбора межосевого расстояния назначаются ширина зубчатых венцов, модуль и угол наклона зуба. Требуемая жесткость конструкции, удовлетворительная сбалансированность сроков службы зубчатых колес и подшипников и умеренная металлоемкость имеют место при практически установившихся пропорциях основных элементов коробки передач. Поэтому ширина зубчатых венцов, а также длина коробки по картеру и габаритные размеры валов и подшипников, выраженные в долях межосевого расстояния, сохраняют для выполненных конструкций с типовой компоновкой высокую степень постоянства.

Рабочая ширина зубчатых венцов



Нормальный модуль () зубчатых колес механических коробок передач находится в следующих пределах (мм): в микро- и малолитражных автомобилях - 2,25...2,75; легковых - 2,75...3; грузовых автомобилях малой и средней грузоподъемности - 3,5...4,25; грузовых автомобилях большой грузоподъемности - 4,25...5.

Принимаем мм.

Большинство зубчатых колес в коробках передач выполняются косозубыми с целью уменьшения шума при работе и повышения прочности. Прямозубые применяются обычно для передачи заднего хода, а в грузовых автомобилях - также и для первой передачи. Угол наклона косозубых колес находится в следующих пределах (град): в трехвальных коробках легковых автомобилей - 22...34; двухвальных - 20...25; в коробках передач грузовых автомобилей - 18...26.

Принимаем

Предварительно рассчитываем сумму чисел зубьев.

. (4.3)

.


Уточняем угол наклона зубьев


(4.4)


Трехвальные коробки передач с двумя степенями свободы на каждой передаче, кроме прямой и заднего хода, передают мощность последовательно через две пары зубчатых колес - пару привода промежуточного вала с передаточным числом ип и выходную пару данной передачи с передаточным числом иi. В этом случае задача по подбору чисел зубьев включает также рациональное распределение передаточного числа коробки передач икп = ип иi. Значение ип при переходе от одной передачи к другой остается неизменным, изменяются лишь значения иi. Значение ип целесообразно определять исходя из заданного передаточного числа первой передачи и1. При этом должны быть учтены следующие ограничения: ведущая шестерня пары первой передачи 2Вщ1 должна иметь размер, позволяющий выполнить промежуточный вал достаточно жестким; минимальное число зубьев этой шестерни по условию качества зацепления не должно быть менее 12; шестерня первичного вала zвщ п должна иметь размер, позволяющий выполнить гнездо под передний подшипник вторичного вала требуемой грузоподъемности; внешний диаметр этой шестерни для обеспечения технологичности сборки не должен превышать размер отверстия под подшипник первичного вала, ограничиваемый условием жесткости картера. В то же время рациональным является распределение, при котором большая степень редукции момента осуществляется парой первой передачи, т.е. передаточное число иi1 превышает ип. Для трехвальных коробок передач с типовой компоновкой распределение передаточного числа первой передачи оказывается рациональным как в отношении момента на промежуточном валу, так и в отношении учета перечисленных выше ограничений, если его выполнить на основе выбора числа зубьев ведущей шестерни первой передачи zвщ 1 в следующих пределах: для коробки передач грузовых автомобилей (и1 = 6...8) - zвщ 1 = 12...16. Меньшие значения zвщ 1 относятся к коробкам передач с большими значениями иг и модуля зубчатых колес первой передачи.

Дальнейшая последовательность расчета:


zвм 1 = - zвщ 1 ; zвм 1 = – 12 = 40.

иi1 = zвм 1 / zвщ 1 ; иi1 = 40 / 12 = 3,333

ип = и1 / иi1 ; ип = 6,289 / 3,333 = 1,886

иi2 = и2 / ип; иi2 = 3,391 / 1,886 = 1,798

Щ/ип; щ2 = и21и„; иа = щ1иа; ...


После того как для каждой пары сопряженных зубчатых колес рассчитаны передаточные числа {и - иа, и = = «хЬ и = Ыг2, « = «гз, -), искомые числа зубьев 2ВЩ и 2ВМ определяются на основе решения системы (3.15).

Числа зубьев округляются до целых значений, затем производится уточнение передаточных чисел. С целью приближения к заданному ик. п можно изменять ранее выбранное значение 22, компенсировав это изменение соответствующим смещением или корректировкой угла наклона р.


Литература


1. Гришкевнч А.И. Автомобиль: Теория. - Ми.: Высш. шк., 1986. - 208 с.

2. Токарев А.А. Топливная экономичность и тягово-скоростные качества автомобиля. -М.: Машиностроение. 1982. - 224 с.

3. Конструирование и расчет колесных машин высокой проходимости: Расчет агрегатов и систем / Под ред. Н.Ф. Бочарова. Л.Ф.Жеглова. - М: Машиностроение, 1994. - 404 с.

4. ГОСТ 4754 - 97. Межгосударственный стандарт. Шины пневматические для легковых автомобилен, прицепов к ним. легких грузовых автомобилей и автобусов особо малой вместимости. Технические условия. - Минск: Межгосударственный совет по стандартизации, метрологии и сертификации. 1999.

5. ГОСТ 5513 - 97. Межгосударственный стандарт. Шины пневматические для грузовых автомобилей, прицепов к ним. автобусов и троллейбусов. Технические условия. - Минск: Межгосударственный совет по стандартизации, метрологии и сертификации, 1999.

6. Литвинов АС, Фаробин Л.Е. Автомобиль: Теория эксплуатационных свойств. - М.: Машиностроение. 1989. - 240 с.

7. Мошностной баланс автомобиля В.А. Петрушов. ВВ. Московкин. А.Н. Евграфов. -М.: Машиностроение. 1984. - 160 с.

8. Евграфов А.Н.. Высоцкий М.С., Титович А.И. Аэродинамика магистральных автопоездов. - Ми.: Наука и техника, 1988. - 232 с.

9. Евграфов А.Н.. Есеновскнй-Дашков Ю.К. Аэродинамические свойства автомобилей и автопоездов. Методы исследований. - М.: МГАУ. 1998. - 79 с.

10. Европейский Союз. Технические стандарты на автотранспортные средства. Директива Совета 93.53 ЕС от 25 июля 1996 года. Максимальные разрешенные габаритные размеры и нагрузки (веса) автотранспортных средств.

11. Грузовые автомобили: Проектирование и основы конструирования М.С. Высоцкий. Л.Х. Гилелес. С.Г. Херсонский. - М.: Машиностроение. 1995. - 256 с.

Введение

Тяговый расчет автомобиля производится с целью определения его тяговых и динамических качеств. Тяговый расчет подразделяется на:

Тяговый расчет проектируемой машины;

Поверочный тяговый расчет, производимый для существующей машины.

Поверочный тяговый расчет составляют следующие отдельные задачи:

1. Определение максимальной скорости движения в заданных условиях.

2. Определение сопротивления движению и углов подъема, которые может преодолеть автомобиль на данной передаче и скорости.

Для решения задач тягового расчета необходимо построить тяговую характеристику автомобиля.

Тяговой характеристикой автомобиля называется графическая зависимость удельной силы тяги от скорости движения автомобиля на каждой передаче.

Задаваемыми параметрами обычно являются: тип автомобиля; грузоподъемность или максимальное число пассажиров; максимальная скорость движения, по шоссе с заданным коэффициентом дорожного сопротивления, максимальное дорожное сопротивление на низшей передаче трансмиссии. Указывается также тип двигателя (карбюраторный, дизельный).

Параметры, которыми задаются, могут иметь различные значения в некотором интервале. Чтобы правильно принять окончательное значение указанных выше параметров, необходимо понимать, как они влияю на тяговые качества автомобиля.

Построение тяговой характеристики автомобиля включает:

1.Определение полной массы автомобиля, кг.

2.Выбор шин и определение радиуса ведущего колеса, м.

3.Расчет и построение внешней скоростной характеристики двигателя.

4.Определение передаточного числа главной передачи.

5.Определение передаточных чисел коробки передач и дополнительной коробки.

6.Определение скорости движения.

7.Определение удельной силы тяги, построение тяговой характеристики.


ВЫПОЛНЕНИЕ ТЯГОВОГО РАСЧЕТА

1. Определение полной массы машины

Полная масса автомобиля определяется по формуле

= 4300+75*3+6000=10525, кг (1)

где = 4300, кг - собственная масса машины;

п=3 - число мест в кабине;

=6000, кг - максимальная масса перевозимого груза.

Значения G 0 и берутся в соответствии с заданием. Для этого предварительно подбирают тип автомобиля, параметры которого соответствуют заданным.

2. Выбор шин

Для выбора шин надо определить нагрузку, приходящуюся на одно колесо автомобиля. У грузовых автомобилей типа 4x2 на переднюю ось при полном использовании грузоподъемности приходится около 25-30% нагрузки. На задней оси этих автомобилей обычно монтируются четыре шины, каждая из которых испытывает большую весовую нагрузку, чем шина переднего колеса, поэтому выбор производится по весовой нагрузке, приходящейся на одно заднее колесо. Передние и задние колеса каждого автомобиля по конструкции почти всегда одинаковы и взаимозаменяемы. Разница состоит лишь во внутреннем давлении воздуха в шинах.

= 10525*0,70/4= 1841,88, кг.

По приложению подбирают тип и размеры автомобильных шин, удовлетворяющих нагрузке, приходящейся на колесо 508*260.

Определяют статический радиус колеса, который в дальнейшем условно считают равным радиусу качения 0,488 м.


3. Расчет и построение внешней характеристики двигателя

Для расчета внешней характеристики двигателя вначале определяют мощность необходимую для обеспечения заданной максимальной скорости по дороге с минимальным коэффициентом сопротивления качению. (0,7*4,5*25*25*25+10525*9,81*0,03*25)=140,73, кВт (2) - коэффициент обтекаемости; - коэффициент сопротивления качению; - лобовая площадь автомобиля, равная для грузовых автомобилей 3,0-6,5 м 2 ,

для легковых автомобилей малого литража -1,5+2,0 м 2 ,

F B = КН (К- колея автомобиля, Н - наибольшая его высота);

- масса автомобиля, кг;

g - 9,81 м/с 2 - ускорение свободного падения.

1. Внешняя скоростная характеристика двигателя

В общем случае частота вращения коленчатого вала при максимальной скорости движения автомобиля не равна частоте вращения, соответствующей максимальной мощности двигателя, и, следовательно, мощность двигателя при максимальной скорости не равна максимальной мощности.

Максимальную мощность двигателя находим, пользуясь эмпирической формулой где а, b и с - эмпирические коэффициенты; для карбюраторных двигателей а = b = с = 1,0.

Для современных автомобилей отношение

=1,15-1,25.

Большее значение относится к легковым автомобилям, мень­шее - к грузовым. Следовательно, скорость, соответствующая максимальной мощности, будет равна:

=25*1.2=20,83, м/c=75 км/ч. (4)

Координаты (n max , N eV) и (n N , N max) дают две первые точки графика внешней скоростной характеристики. Для получения других точек используем формулу, представленную в следующем виде:


где N е и n e - текущие значения соответственно мощности двигате и частоты вращения коленчатого вала.

Задаваясь такими значениями п е, которые соответствуют зна­чениям отношения n е Jn N =0,2; 0,4; 0,6; 0,8, подсчитываем величины соответствующих мощностей N е, и заносим в таблицу. Затем определяем текущие значения крутящих моментов и заносим в таблицу.

, Н.м (6)
№ п/п Показатели Отношение
0,2 0,4 0,6 0,8 1,0 1,2
1 , об/мин (рад/с) 640 (67,02) 1280 (134,04) 1920 (201,06) 2560 (268,08) 3200 (335,10) 3840 (402,12)
2 , кВт 32,5 71,5 109,4 139,0 154,3 140,7
3 , Н.м 485,4 533,3 544,3 518,5 460,5 350,0
4 1 передача 2,9 (0,8) 0,34 5,8 (1,6) 0,37 8,7 (2,4) 0,38 11,6 (3,2) 0,36 14,5 (4,0) 0,32 17,4 (4,8) 0,24
5 2 передача 4,4 (1,2) 0,22 8,7 (2,4) 0,25 13,1 (3,6) 0,25 17,5 (4,9) 0,24 21,8 (6,1) 0,21 26,2 (7,3) 0,16
6 3 передача 6,6 (1,8) 0,15 13,2 (3,7) 0,16 19,8 (5,5) 0,17 26,4 (7,3) 0,16 32,9 (9,2) 0,14 39,5 (11,0) 0,10
7 4 передача 9,9 (2,8) 0,10 19,9 (5,5) 0,11 29,8 (8,3) 0,11 39,8 (11,0) 0,10 49,7 (13,8) 0,09 59,6 (16,6) 0,06
8 5 передача 15,0 (4,2) 0,07 30,0 (8,3) 0,07 45,0 (12,5) 0,07 60,0 (16,7) 0,06 75,0 (20,8) 0,05 90,0 (25,0) 0,03

По результатам расчетов (таблица, пункты 1, 2 и 3) строим внешнюю скоростную характеристику двигателя.

В дальнейшем те же значения N, и М е используем для определения скорости движения и удельной силы тяги на всех передачах и всех выбран­ных частотах вращения коленчатого вала.

Для построения внешней характеристики используем масштабы шкал в следующих пределах:

Частота вращения коленчатого вала6. 1 мм - (2,5…5,0) рад/с;

Мощность: 1 мм - (0,5…1,5) кВт;

Крутящий момент:. 1 мм = 2…8 Н.м.

Крайняя левая точка характеристики ограничивается частотой устойчивого вращения холостого хода (10…70 рад/с).

Максимальная мощность карбюраторного двигателя определяется точкой перегиба кривой (началом падения мощности).


4. Определение передаточного числа главной передачи

Передаточное число главной передачи определяем из условия обеспечения максимальной скорости движения на прямой передаче в коробке передач

(7)

Предварительно выбирают передаточное число коробки передач на высшей передаче, В большинстве случаев высшей является прямая передача i кв = 1. В автомобилях с одной ведущей осью дополнительная коробка не ставится, тогда i Д = 1.

Федеральное государственное образовательное учреждение

высшего профессионального образования

ПЕМСКАЯ ГОСУДАРСТВЕННАЯ СЕЛЬСКОХОЗЯЙСТВЕННАЯ

АКАДЕМИЯ ИМЕНИ Д.Н. ПРЯНИШНИКОВА.

Кафедра "Тракторы и автомобили"

Эксплуатационные свойства автомобиля

Методические указания к курсовой работе

Пермь – 2011

Введение

Задачей курсовой работы является систематизация и закрепление знаний студентов по основным вопросам теории эксплуатационных свойств автомобилей, имеющим для инженера первостепенное значение.

В соответствие с этим предусматривается выполнение следующих разделов.

Тяговый расчет автомобиля:

    определение собственной и полной массы (веса) автомобиля;

    расчет номинальной мощности двигателя автомобиля;

    расчет и построение теоретической скоростной (внешней) характеристики карбюраторного двигателя автомобиля;

    расчет передаточных чисел трансмиссии автомобиля;

    расчет и построение универсальной динамической характеристики автомобиля;

    расчет и построение экономической характеристики автомобиля.

Все полученные расчетные характеристики анализируются в соответствии с методическими указаниями.

Курсовая работа состоит из расчетно-пояснительной записки и графиков.

Расчетно-пояснительная записка может быть написана от руки, и содержать ответы на вопросы, поставленные в задании; в ней приводятся формулы, используемые в каждом разделе задания, обосновываются выбранные для расчетов коэффициенты. Данные расчетов сводятся в таблицы, приведенные в методических указаниях. Допускается записку оформлять машинописным текстом.

На графиках должны быть проставлены масштабные шкалы с указанием соответствующих параметров и их размерностей. Масштабы должны быть приняты из рекомендуемого ряда масштабов.

На графических листах должны быть заполнены основные надписи в соответствии с ЕСКД.

Необходимые для расчетов автомобиля коэффициенты должны приниматься обоснованно, с соответствующими пояснениями и ссылками на литературу. Список использованной литературы приводится в конце пояснительной записки.

    В.К. Вахламов. Автомобили. Эксплуатационные свойства. – М.: Академия, 2005.

    Литвинов А.С., Фарубин Я.И. Автомобиль: Теория эксплутационных свойств. – М.: Машиностроение, 1989. – 240 с.

    Проскурин А.И. Теория автомобиля: примеры и задачи. – Пенза, Изд. ПГАСА, 2002.

    Копотилов В.И. Автомобили: теоретические основы. Тюмень, изд. Тюменского ГНГУ, 1999.

    Нарбут А.Н. Теория автомобиля. Учебное пособие. М.: Изд. МАДИ (ТУ), Часть 1 – 2000 г., Часть 2 – 2001 г.

    Селифонов В.В., Серебряков В.В. Проходимость автомобиля. – М.: Наука, 1999.

Тяговый расчет автомобиля

1. Определение собственной и полной массы автомобиля

Исходным параметром для определения собственной и полной массы автомобиля является заданная грузоподъемность или пассажиро-вместимость. Отношение грузоподъемности автомобиля М г к его собственной массе М о называется коэффициентом грузоподъемности

Тогда из выражения (2) имеем:

. (2)

Коэффициент грузоподъемности существенно влияет на динамические и экономические показатели автомобиля: чем он больше, тем лучше эти показатели. При проектировании автомобиля его значения определяются из технических возможностей и экономической целесообразности.

Значения коэффициента грузоподъемности зависят от типа и конструктивных особенностей автомобиля. Для легковых автомобилей  г =0,25...0,40, причем большему литражу автомобиля соответствует меньший коэффициент грузоподъемности. У грузовых автомобилей особо малой и малой грузоподъемности г = 0,4...0,6. Для грузовых автомобилей типа 42, 64 средней и большой грузоподъемности г = 0,9...1,4. С повышением грузоподъемности значения коэффициента растут. Для специальных автомобилей высокой проходимости коэффициент грузоподъемности ниже, чем для автомобилей общего назначения. Рекомендуется для автомобилей типа 44, 66 г = 0,5...0,8.

Полная масса автомобиля (без прицепа) определяется по формуле

где n- число пассажиров, включая водителя; 75 кг – масса одного человека.

  1. Расчет номинальной мощности двигателя автомобиля

Мощность двигателя автомобиля должна быть достаточной для движения полностью нагруженного автомобиля с заданной максимальной скоростью в заданных дорожных условиях.

Мощность, необходимая для установившегося движения в заданных условиях определяется из выражения

, (4)

где V max - максимальная скорость движения автомобиля, км/ч;

ТР - механический КПД трансмиссии, принимаемый для режима максимальной скорости ТР = 0,85...0,90 или рассчитываемый исходя из предполагаемой кинематической схемы трансмиссии;

G а - сила тяжести (вес) автомобиля с полной нагрузкой,
, Н;

 - приведенный коэффициент дорожного сопротивления, ; при движении по горизонтальному участку=0,=f;

k- коэффициент обтекаемости автомобиля (см. приложение);

F- площадь лобового сопротивления автомобиля, которая принимается исходя из данных прототипа или автомобиля подобного класса по грузоподъемности и габаритам (Приложение табл. 2).

Для обеспечения лучших тяговых и динамических качеств автомобиля номинальную (максимальную) мощность двигателя определяют по формуле

Угловая скорость коленчатого вала двигателя на номинальном режиме определяется через коэффициент оборотности двигателя

, с -1 (6)

или принимается с учетом данных прототипа. Значения коэффициента оборотности двигателя принимают в пределах 3...4.

3. Расчет и построение скоростной (внешней) характеристики карбюраторного двигателя

Скоростная характеристика двигателя показывает изменение эффективной мощности, крутящего момента, удельного и часового расходов топлива в зависимости от частоты вращения коленчатого вала двигателя.

Текущие значения мощности N ei и крутящего моментаM ki определяют по следующим формулам:

, (7)

, (8)

где  i , н - текущее и номинальное значения угловой скорости коленчатого вала двигателя.

значения коэффициентов С 1 и С 2 для карбюраторного двигателя равны:

При расчете скоростной характеристики карбюраторного двигателя необходимо задаться угловой скоростью, соответствующей 120, 100, 80, 60, 50, 40 и 20% от номинального значения, и определить текущие значения N ei иM ki , соответствующие этим угловым скоростям.

Данные расчетов заносим в табл. 1.

Для определения значений по расходу топлива следует, исходя из анализа расхода топлива существующих двигателей и перспектив развития, принять удельный расход топлива при 100%, а затем взять соответствующий процент (указанный в табл. 1) для остальных режимов. Для большинства современных карбюраторных двигателей удельный расход топлива 305...325 г/кВт ч.

Таблица 1

Параметры внешней скоростной характеристики двигателя

g е, г/кВт ч

Часовой расход топлива рассчитывают по формуле

, кг/ч (9)

Данные по g е иN е берут из соответствующих колонок табл. 1.

По данным табл. 1 строится график скоростной характеристики двигателя (рис. 1).

Министерство общего и профессионального образования РФ

Тверской государственный технический университет

Кафедра «Строительные и дорожные машины и оборудование»

Тягово-динамический расчет автотранспорта

Методические указания к курсовой работе по дисциплине «Двигатели, автомобили, тракторы» для студентов специальности 190205 Подъемно-транспортные строительные и дорожные машины и оборудование

В методических указаниях приводятся методика выполнения курсовой работы по дисциплине «Двигатели, автомобили, тракторы», некоторые справочные данные и вопросы для закрепления теоретического материала.

Составитель Масленников Д.Г.

Целью выполнения курсовой работы является закрепление знаний по основному разделу дисциплины «Двигатели, автомобили, тракторы» - тяговые и динамические качества автомобиля и пневмоколесного тягача.

В процессе выполнения работы студент знакомится с реальными параметрами современных грузовых автомобилей и пневмоколесных тягачей, их конструкциями и измерителями эксплуатационных качеств, анализирует характер изменения этих качеств в зависимости от условий движения. Методические указания могут быть использованы также при курсовом и дипломном проектировании.

Для выполнения работы студент получает индивидуальное задание, содержащее необходимые сведения по исследуемой машине. Недостающую информацию он собирает самостоятельно в справочной /4/, учебной/1,2,3/, технической литературе.

Работа выполняется путем проведения расчетов и построения графиков. По результатам расчетов составляется расчетно - пояснительная записка в соответствии с требованиями ЕСКД. На листе формата А1 вычерчивается:

    Кинематическая схема машины в соответствии с ГОСТ 2.77-68;

    Внешняя скоростная характеристика двигателя;

    Тяговая диаграмма;

    Динамическая характеристика машины;

    График баланса мощности;

    Таблица с техническими данными машины.

Масштабы выбираются так, чтобы наиболее полно использовать поле чертежа и формат листа.

  1. Внешняя скоростная характеристика

двигателя внутреннего сгорания .

Внешняя скоростная характеристика двигателя (рис.1) представляет собой зависимость его эффективных показателей - мощности N е , крутящего момента М д и удельного расхода топлива g e от частоты вращения n коленчатого вала при полном открытии дросселя карбюраторного двигателя или при полной подаче топлива для дизеля. Эта характеристика должна быть построена по материалам исходных данных двигателя машины. При отсутствии экспериментальных данных используют эмпирическую зависимость:

(кВт) и (об/мин) - текущие значения эффективной мощности и частоты вращения коленчатого вала двигателя;

(кВт) и
(об/мин) - максимальная эффективная мощность двигателя и соответствующее ей значение частоты вращения коленчатого вала;

a , b , c - экспериментальные коэффициенты.

для карбюраторных двигателей a = b = c =1 ;

для двухтактного дизеля a =0,87, b =1,13, c =1 ;

для четырехтактного дизеля a =0,53, b =1,56, c =1,09 ;

От двигателя к ведущему валу трансмиссии подводится свободная мощность N д , величина которой меньше эффективной мощности:

(1)

где
- текущие значения свободной мощности;

- текущие затраты мощности, связанные с работой обслуживающих двигатель агрегатов моторной установки.

Общие затраты мощности в моторной установке в режиме максимальной мощности составляют:

Большие значения
берутся для тяжелых и большегрузных машин.

С изменением частоты вращения коленчатого вала двигателя затраты мощности в моторной установке подсчитываются:

(3)

Крутящий момент на валу двигателя:

(4)

Удельный расход топлива:

(г/кВт) (5)

где
- часовой расход топлива, (кг/ч).

Если часовой расход топлива
(кг/ч) в справочной литературе найти не удалось, его можно рассчитать, зная контрольный расход топлива Q к (л/100км). Контрольный расход топлива Q к всегда даётся для определённой скорости к . Поэтому, зная к (км/ч), можно найти расстояние, которое проходит машина за 1 час и путем интерполяции определить объемный расход топлива при данной скорости за час (л/ч). Далее остается объемные единицы расхода перевести в массовые, т.е.: G Т =
, (кг/ч), где ≈ 0,7 (кг/л) – объемный вес нефтяных топлив.

Результаты расчетов сводят в таблицу (табл. 1) и строят графики (рис.1) зависимостей внешней скоростной характеристики двигателя:

Таблица 1

Внешняя скоростная характеристика двигателя.

n i об/мин

параметры

На внешней характеристике двигателя должны быть отмечены величины максимальной мощности
,максимального крутящего момента
,минимального расхода топлива
и соответствующие этим величинам значения скорости вращения коленчатого вала двигателя.



← Вернуться

×
Вступай в сообщество «lenruo.ru»!
ВКонтакте:
Я уже подписан на сообщество «lenruo.ru»