Рактическое занятие №5. Тяговый расчет автомобиля.

Цель работы - освоение методики определения тягово-скоростных свойств автомобиля.

1. Устанавливается полная масса а/м, радиус качения колеса, лобовая площадь, коэффициент суммарного сопротивления движению.

2. Рассчитывается внешняя скоростная характеристика двигателя внутреннего сгорания а/м (внешняя скоростная характеристика двигателя показывает изменение основных параметров, характеризующих его работу при полной нагрузке, зависящей от частоты вращения коленчатого вала) для чего:

а) определяется эффективная мощность двигателя Nе, (л.с.) при различной частоте вращения коленчатого вала двигателя

 
  рактическое занятие №5. Тяговый расчет автомобиля. - student2.ru

где Nmax - максимальная мощность двигателя;

 
  рактическое занятие №5. Тяговый расчет автомобиля. - student2.ru

- отношение частоты коленчатого вала nе, принятой к расчету, к частоте вращения коленчатого вала того же двигателя nmax при максимальной мощности.

а, в, с - коэффициенты.

Для карбюраторных двигателей:

а=в=с=1

Для дизелей:

двухтактных - a=0.87; в=1.13; c=1;

четырехтактных - а=0.53; в=1.56; с=1.09.

б) выбираются числовые значения частот вращения от nmin до nmax. При этом промежуточные значения частот вращения выбирают так, чтобы их значения располагались по возможности через равные интервалы (не менее 7 значений).

в) для тех же частот вращения коленчатого вала определяют вращающие моменты двигателя

 
  рактическое занятие №5. Тяговый расчет автомобиля. - student2.ru

г) полученные расчетные значения мощностей Nе, и вращающих моментов Ме заносят в таблицу 1,

Таблица 1

Параметры Частота вращения коленвала, об/мин.
Ne, л.с.                
Me, Нм                

д) по полученным данным, занесенным в таблицу 1, строят график внешней скоростной характеристики рассматриваемого двигателя (рис.1).

 
  рактическое занятие №5. Тяговый расчет автомобиля. - student2.ru

Рис. 1.График внешней скоростной характеристики двигателя.

3. Расчет тяговой характеристики.

Для этого расчета используются значения вращающего момента Me, полученные выше, и определяются тяговые усилия Рк, H ведущих колес на всех передачах по формуле

 
  рактическое занятие №5. Тяговый расчет автомобиля. - student2.ru

где UГП - передаточное число главной передачи;

UКП - передаточное число коробки передач;

hТР - механический КПД трансмиссии; (hТР=0.85)

rк - радиус качения колеса.

Радиус качения колеса определяют по зависимости

 
  рактическое занятие №5. Тяговый расчет автомобиля. - student2.ru

где d - посадочный диаметр шины, дюйм;

В' - ширина профиля шины, мм;

Используя принятые значения ne из табл. 1 и полученный радиус rk, определяют скорость движения а/м Va, км/ч на всех передачах в пределах от nmin до nmax по формуле

 
  рактическое занятие №5. Тяговый расчет автомобиля. - student2.ru

Полученные значения тяговой силы Рк на ведущих колесах и скоростей Va движения а/м заносят в табл. 2.

Таблица 2.

Расчетные параметры а/м Частота вращения коленчатого вала, об/мин.
                 
                 
                 

На основании данных таблицы 2 строят график тяговой характеристики (Рис. 2)

 
  рактическое занятие №5. Тяговый расчет автомобиля. - student2.ru

Рис. 2. Тяговая характеристика а/м.

Вращающий момент двигателя, подводимый к ведущим колесам через трансмиссию, преобразуется в тяговую силу Рк при взаимодействии шины с дорогой, являющейся основной движущей а/м силой.

Силы сопротивления движению а/м включают силу сопротивления Рy, дороги (суммарная сила сопротивления: качению и подъему), силу сопротивления Рw воздушной среды и силу Рu, затрачиваемую на разгон а/м, что выражается уравнением тягового баланса.

Pк= Py+Pw +Pu , в котором

Рy =Ga g·y,

где Ga - масса а/м с полной нагрузкой, кг;

Ga=Go +75n+Gгр - без транспортного средства

Gа=Gо+75n+Сгртс - с транспортным средством (прицеп, полуприцеп)

Go - масса а/м в снаряженном состоянии, кг;

n - число пассажиров, включая водителя;

Gгр - грузоподъемность, кг,

Gтс - масса прицепного транспортного средства, кг;

y - суммарный коэффициент сопротивления движению.

y = ¦±iпод ,

где

¦- коэффициент сопротивления качению;

iпод- величина подъема (уклона ),%

 
  рактическое занятие №5. Тяговый расчет автомобиля. - student2.ru

где

Кв - коэффициент сопротивления воздуха (Кв=0.065 для грузовых а/м);

Fa -лобовая площадь а/м , м2 ;

Произведение КвFа называется фактором обтекаемости.

Wв=KвFa

Va - скорость движения а/м, км/ч;

Подставив в формулу Wb= КвFа, имеем

 
  рактическое занятие №5. Тяговый расчет автомобиля. - student2.ru

Лобовая площадь а/м Fa=HaB"a, где

На- высота а/м. ,м;

В"а- колея а/м, м.

На основании числовых значений силы тяги Ркк2кЗ...Ркn и сил сопротивления движению а/м строят график силового баланса ( рис. 3) и определяют возможность движения по сцеплению. Так, например, для а/м с колесной формулой 4х2

Ркy= Gсцj

 
  рактическое занятие №5. Тяговый расчет автомобиля. - student2.ru

Рис.3. График силового баланса.

 
  рактическое занятие №5. Тяговый расчет автомобиля. - student2.ru

Точка пересечения кривой Рki и кривой Py+Pw представляет собой возможную скорость движения а/м.

Рис. 4. Динамические характеристики с номограммой нагрузок.

Для определения скорости движения а/м, загруженного не полностью, пользуются динамической характеристикой с номограммой нагрузок (рис. 4).

Динамический фактор - удельное свободное тяговое усилие

 
  рактическое занятие №5. Тяговый расчет автомобиля. - student2.ru

При установившемся движении Jа= 0 и Да=y.

Пересечение линий Да и y соответствует установившейся скорости движения. Наибольший динамический фактор на каждой передаче равен максимальному коэффициенту сопротивления дороги, при котором движение а/м еще возможно.

При построении динамической характеристики с номограммой нагрузок величину масштаба ао для шкалы До определяют по формуле

 
  рактическое занятие №5. Тяговый расчет автомобиля. - student2.ru

где аа - масштаб шкалы динамического фактора для а/м с полной нагрузкой;

Go- масса а/м в снаряженном состоянии, кг.

Например, при загрузке а/м на 40% и сопротивлении движению y=0.047 возможная скорость движения а/м - 87 км/ч, а при загрузке а/м на 85% и y=0.141 равномерное движение возможно только на III передаче.

Величина ускорения характеризует тяговые качества а/м. Чем больше ускорение, тем выше средняя скорость.

Ускорение аа (м/с2 ) может быть определено по формуле

 
  рактическое занятие №5. Тяговый расчет автомобиля. - student2.ru

где Да - динамический фактор а/м;

g - ускорение свободного падения тела, м/с2 ;

d =1.05+0.07U2кп - коэффициент учета вращающихся масс;

Uкп - передаточное число коробки передач.

Используя полученные данные динамического фактора, можно рассчитать ускорение в зависимости от скорости движения а/м по дороге, характеризуемой коэффициентом y.

Список использованных источников

1. Пузанков А.Г. «Автомобили устройство автотранспортных средств». М., Академия, 2007, 555с.

2. Пузанков А.Г. «Автомобили конструкция, теория и расчет». М., Академия, 2007, 544с.

3. Вахламов В.К. «Автомобили эксплуатационные свойства». М., Академия, 2007, 237с.

Наши рекомендации