Расчет тяговой динамичности АТС

Расчет тяговой динамичности АТС

Расчет тяговой динамичности выполнен по методике, изложенной в учебном пособии А.С. Павлюк, А.В. Величко «Тяговая динамичность автомобиля. Методика расчета». [1]

1.1 Подбор двигателя

1.1.1 Определение полной массы АТС

Для легковых автомобилей полная масса определяется из выражения:

, (1.1)

где – собственныя масса автомобиля, кг;

– масса пассажиров, включая водителя, кг;

– масса багажа, кг;

После подстановки числовых значений получаем:

Выбор коэффициента сопротивления качению

Коэффициент сопротивлению качению в основном зависит от типа и состояния шин, дорожных условий и скорости движения АТС. При скорости до 80 км/ч он считается постоянным .

Для определения коэффициента сопротивления качению при скорости движения автомобиля свыше 80 км/ч существует формула Яковлева:

, (1.2)

где – коэффициент сопротивления качению при скорости ;

– коэффициент сопротивления качению при близкой к нулю скорости.

Выбор фактора обтекаемости

Фактор обтекаемости определяется произведением коэффициента сопротивления воздуха на наибольшую площадь поперечного сечения АТС:

Площадь поперечного сечения грузовых автомобилей определяется по выражению:

, (1.3)

где – габаритная ширина, м, ; [2]

– габаритная высота автомобиля, м, . [2]

После подстановки числовых значений получаем:

Выбор КПД трансмиссии

Коэффициент полезного действия трансмиссии определяет потерю мощности при передаче ее от двигателя к ведущим колесам автомобиля. Величина КПД зависит от типа главной передачи (одинарная, двойная), от колесной формулы автомобиля и согласно экспериментальным данным может быть принята для легковых автомобилей – 0,92.

Расчет и построение внешней скоростной характеристики

Для построения скоростной характеристики используем формулу Лейдермана:

(1.4)

где – текущее значение мощности двигателя, кВт;

– максимальная мощность двигателя, кВт;

– текущее значение угловой скорости вала двигателя, с^-1;

– угловая скорость при максимальной мощности, с^-1;

, , – постоянные коэффициенты, зависящие от типа двигателя. Для карбюраторного , , .[1]

После подстановки числовых значений получаем:

Момент двигателя:

(1.5)

Остальные расчетные данные сводим в таблицу 1.1.

Таблица 1.1 – Данные для построения внешней скоросной характеристики

Пара-метр	Текущее значение параметра
	0,1	0,2	0,3	0,4	0,5	0,6	0,7	0,8	0,9	1,0
с-1	56,5		169,5		282,5		395,5		508,5
кВт	6,15	13,11	20,51	28,03	35,31	42,04	47,86	52,43	55,43	56,5
Нм	108,85	116,02	121,00	124,03	124,99	124,01	121,01	115,99	109,00

Коэффициент приспособляемости по угловой скорости:

(1.6)

После подстановки числовых значений получаем:

Коэффициент приспособляемости по крутящему моменту:

(1.7)

После подстановки числовых значений получаем:

Расчет силовой передачи

Подбор шин

Параметры шин выбираем по ГОСТ 4754-80 «Шины пневматические для легковых автомобилей».

Для выбора шин необходимо определить нормальные опорные реакции, приходящиеся на шины соответственно передней и задней осей и :

(1.8)

где и – нормальные реакции, приходящиеся на передний и задний мосты соответственно;

– количество колес заднего моста;

и – коэффициенты изменения нормальных реакций на передних и задних колесах, , . Учитывая возможные в процессе эксплуатации перегрузки, следует выбрать значения и больше единицы.

(1.9)

где – база автомобиля;

, – расстояние от передней и задней осей до центра масс автомобиля.

После подстановки числовых значений получаем:

Подбор шин осуществляем по , ориентируясь на прототип по ГОСТ 4754-80 «Шины пневматические для легковых автомобилей».

Таблица 1.2 – Данные для построения графиков мощностного баланса АТС

Пере-дачи	Параметры	Текущие значения угловой скорости вала двигателя
I	, км/ч	4,39	8,78	13,17	17,56	21,95	26,35	30,74	35,13	39,52	43,91
, кВт	6,15	13,11	20,51	28,03	35,31	42,04	47,86	52,43	55,43	56,5
, кВт	5,65	12,06	18,86	25,78	32,48	38,67	44,03	48,23	50,99	51,98
II	, км/ч	7,15	14,31	21,47	28,63	35,79	42,95	50,10	57,26	64,42	71,58
, кВт	6,15	13,11	20,51	28,03	35,31	42,04	47,86	52,43	55,43	56,5
, кВт	5,65	12,06	18,86	25,78	32,48	38,67	44,03	48,23	50,99	51,98
III	, км/ч	11,04	22,09	33,13	44,18	55,22	66,27	77,32	88,36	99,41	110,45
, кВт	6,15	13,11	20,51	28,03	35,31	42,04	47,86	52,43	55,43	56,5
, кВт	5,65	12,06	18,86	25,78	32,48	38,67	44,03	48,23	50,99	51,98
IV	, км/ч	14,24	28,48	42,71	56,95	71,19	85,43	99,67	113,9	128,14	142,38
, кВт	6,15	13,11	20,51	28,03	35,31	42,04	47,86	52,43	55,43	56,5
, кВт	5,65	12,06	18,86	25,78	32,48	38,67	44,03	48,23	50,99	51,98
все	, кВт	0,0247	0,197	0,666	1,589	3,084	5,329	8,436	12,63	17,98	24,67
, кВт	0,681	1,395	2,176	3,06	4,05	5,23	6,61	8,19	10,07	12,2
, кВт	0,706	1,592	2,842	4,649	7,134	10,56	15,07	20,82	28,05	36,87

Таблица 1.3 – Данные для построения графиков силового баланса

Пере-дачи	Параметры	Текущие значения угловой скорости вала двигателя
I	, км/ч	4,39	8,78	13,17	17,56	21,95	26,35	30,74	35,13	39,52	43,91
, Н	0,59	2,40	5,31	9,44	14,75	21,26	28,94	37,80	47,84	59,05
, Н		4943,51	5155,70	5284,81	5325,71	5283,95	5156,13	4942,23	4644,39	4260,91
II	, км/ч	7,15	14,31	21,47	28,63	35,79	42,95	50,10	57,26	64,42	71,58
, Н	1,56	6,27	14,11	25,10	39,23	56,50	76,88	100,42	127,11	156,94
, Н	2845,46	3032,89	3163,07	3242,28	3267,38	3241,76	3163,33	3032,11	2849,38	2614,11
III	, км/ч	11,04	22,09	33,13	44,18	55,22	66,27	77,32	88,36	99,41	110,45
, Н	3,73	14,94	33,62	59,78	93,40	134,52	183,12	239,14	302,70	373,67
, Н	1844,04	1965,51	2049,87	2101,21	2117,47	2100,87	2050,04	1965,01	1846,58	1694,11
IV	, км/ч	14,24	28,48	42,71	56,95	71,19	85,43	99,67	113,9	128,14	142,38
, Н	6,24	24,96	56,13	99,79	155,94	224,56	305,66	399,18	505,23	623,76
, Н	1529,71	1628,27	1698,43	1739,99	1753,98	1739,72	1697,85	1626,31	1529,71	1403,27
все		0,0182	0,0186	0,0193	0,0203	0,0217	0,0233	0,0252	0,0273	0,0298	0,0326
, Н	260,40	266,12	276,14	290,45	310,48	333,37	360,56	390,60	426,37	466,44
, Н	266,64	291,08	332,27	390,24	466,42	557,93	666,22	789,78	931,55	1090,2		3705,09	3897,82	4125,59	4388,40	4686,26

Таблица 1.4 – Данные для построения динамической характеристики АТС

Пере-дачи	Параметры	Текущие значения угловой скорости вала двигателя
I	, км/ч	4,39	8,78	13,17	17,56	21,95	26,35	30,74	35,13	39,52	43,91
	0,324	0,354	0,359	0,368	0,371	0,367	0,358	0,342	0,321	0,293
II	, км/ч	7,15	14,31	21,47	28,63	35,79	42,95	50,10	57,26	64,42	71,58
	0,198	0,211	0,220	0,224	0,225	0,222	0,215	0,204	0,190	0,171
III	, км/ч	11,04	22,09	33,13	44,18	55,22	66,27	77,32	88,36	99,41	110,45
	0,128	0,136	0,140	0,142	0,141	0,137	0,130	0,120	0,107	0,093
IV	, км/ч	14,24	28,48	42,71	56,95	71,19	85,43	99,67	113,9	128,14	142,38
	0,106	0,112	0,114	0,114	0,111	0,106	0,097	0,085	0,071	0,054

Динамическую характеристику строят для АТС с полной нагрузкой. С изменением массы АТС от до динамический фактор изменяется, и его можно определить по формуле:

(1.28)

где и – новые значения динамического фактора и массы АТС;

– динамический фактор при нормальной массе АТС.

Масштаб для шкалы определяют по формуле:

(1.29)

где – масштаб шкалы динамического фактора для АТС без нагрузки, мм;

– масштаб шкалы динамического фактора для АТС с перегрузкой, мм;

– масштаб шкалы динамического фактора для АТС с полной на-грузкой, мм;

– собственная масса АТС в снаряженном состоянии;

– масса АТС с учетом перегрузки.

После подстановки числовых значений получаем:

График контроля буксования представляет собой зависимость динами-ческого фактора по сцеплению от нагрузки и позволяет определить предельную возможность движения по условиям сцепления.

(1.30)

где и – нормальные сцепные реакции на ведущих колесах, учи-тывающие перераспределение массы АТС при полной нагрузке и без нее;

и – суммарные нормальные реакции всех колес АТС при полной нагрузке и без нее соответственно;

– коэффициент сцепления

После подстановки числовых значений получаем:

Остальные расчетные данные сводим в таблицу 1.3.

Таблица 1.5 – Данные для построения графиков контроля буксования АТС

Пара-метры	Коэффициент сцепления
0,1	0,2	0,3	0,4	0,5	0,6	0,7	0,8
	0,0644	0,1288	0,1932	0,2576	0,3220	0,3864	0,4508	0,5152
	0,0546	0,1092	0,1638	0,2184	0,2730	0,3276	0,3822	0,4368

Таблица 1.6 – Данные для построения графиков ускорения и величин, обратных ускорениям

Пере-дачи	Параметры	Текущие значения угловой скорости вала двигателя
I	, км/ч	4,39	8,78	13,17	17,56	21,95	26,35	30,74	35,13	39,52	43,91
, м/с2	1,70	1,87	1,90	1,95	1,96	1,94	1,89	1,80	1,69	1,53
, с2/м	0,588	0,534	0,526	0,512	0,510	0,515	0,529	0,555	0,591	0,653
II	, км/ч	7,15	14,31	21,47	28,63	35,79	42,95	50,10	57,26	64,42	71,58
, м/с2	1,37	1,46	1,53	1,56	1,57	1,54	1,49	1,41	1,31	1,17
, с2/м	0,729	0,684	0,653	0,641	0,636	0,649	0,671	0,709	0,763	0,854
III	, км/ч	11,04	22,09	33,13	44,18	55,22	66,27	77,32	88,36	99,41	110,45
, м/с2	0,97	1,03	1,07	1,09	1,08	1,04	0,99	0,90	0,79	0,67
, с2/м	1,303	0,971	0,934	0,917	0,925	0,961	1,010	1,111	1,265	1,493
IV	, км/ч	14,24	28,48	42,71	56,95	71,19	85,43	99,67	113,9	128,14	142,38
, м/с2	0,82	0,88	0,89	0,89	0,86	0,80	0,71	0,59	0,46	0,29
, с2/м	1,205	1,136	1,124	1,124	1,163	1,250	1,410	1,695	2,174	3,448

Таблица 1.7 – Данные для построения графика времени разгона АТС

Параметры	Скорость движения АТС, Va , км/ч
V0	V1	V2	V3	V4	V5	V6	V7	V8	V9	V10	V11	V12	V13
Fi , мм2	­­­­__	77,5	74,3	71,8	70,5	69,9	70,5	71,6	73,7	76,9	81,8		141,1	146,2
T, с		0,62	1,21	1,78	2,34	2,9	3,46	4,03	4,62	5,24	5,89	6,59	7,72	8,89
Параметры	V14	V15	V16	V17	V18	V19	V20	V21	V22	V23	V24	V25	V26	V27
Fi , мм2	155,8	167,2	182,7	175,5	182,6	190,5	200,3	213,4	229,9	246,4	268,5	707,9	853,7	1077,3
T, с	10,14	11,48	12,94	14,34	15,8	17,32	18,92	20,63	22,47	24,44	26,59	32,25	39,08	47,7

При расчете условно считаем, что разгон на каждой передаче осуществляется до максимальной угловой скорости вала двигателя. Время переключения для первой передачи примем 1,5с, для остальных передач – 1с.

Падение скорости за время переключения передач определяется по формуле:

, (1.33)

где – коэффициент учета вращающихся масс АТС; для случая, корда двигатель отсоединен от ведучих колес, можно принять .

– время переключения.

После подстановки числовых значений получаем:

Расчет времени на следующей передаче производится с учетом уменьшения скорости за время переключения.

Путь разгона определяется графическим интегрированием графика времени разгона. При этом путь разгона целесообразно определять в тех же интервалах скоростей, в которых определялось время. Для определения пути разгона подсчитывают площади, заключенные между кривой и осью ординат. Путь разгона в каждом интервале определяется по формуле:

, (1.34)

где – путь разгона в i-ом интервале скоростей, м;

– площадь между кривой и осью ординат, мм²;

– масштабный коэффициент времени, равный количеству мм на графике в 1с, , .

После подстановки числовых значений получаем:

Остальные расчетные данные сводим в таблицу 1.7.

Таблица 1.8 – Данные для построения графика пути разгона АТС

Параметры	Скорость движения АТС, Va , км/ч
V0	V1	V2	V3	V4	V5	V6	V7	V8	V9	V10	V11	V12	V13
Fi , мм2	­__	11,5	17,47	22,9	28,52	34,71	40,6	47,66		66,85	84,15	98,42	134,4	140,66
S, м		1,15	2,9	5,19	8,04	11,51	15,57	20,34	25,84	32,53	40,95	50,79	64,19	78,26
Параметры	V14	V15	V16	V17	V18	V19	V20	V21	V22	V23	V24	V25	V26	V27
Fi , мм2	183,72	255,16	301,63	310,33	296,94	338,53	392,1	482,8	544,86	614,5	1016,4	1551,4	2712,9	3642,7
S, м	96,63	122,2	152,3	183,3	213,1	246,9	286,1	334,4	388,9	450,3	551,9	707,1	978,3	1342,6

Таблица 1.9 – Данные для построения графиков пути торможения АТС

Пара-метры	Коэффици-ент сцепле-ния	Скорость движения АТС, , км/ч
, м	0,1	9,26	37,04	83,34	153,5	238,2	341,3	472,44
0,2	4,63	18,52	41,67	76,75	119,1	160,6	236,22
0,3	3,09	12,35	27,78	51,17	79,39	113,78	157,52
0,4	2,31	9,26	20,83	38,37	59,54	85,33	118,1
0,5	1,85	7,4	16,67	30,7	47,63	68,27	94,49
0,6	1,54	6,17	13,89	25,58	39,69	56,89	78,74
0,7	1,32	5,29	11,9	21,93	34,02	48,76	67,49
0,8	1,16	4,63	10,42	19,19	29,78	42,67	59,06

Расчет тяговой динамичности АТС

Расчет тяговой динамичности выполнен по методике, изложенной в учебном пособии А.С. Павлюк, А.В. Величко «Тяговая динамичность автомобиля. Методика расчета». [1]

1.1 Подбор двигателя

1.1.1 Определение полной массы АТС

Для легковых автомобилей полная масса определяется из выражения:

, (1.1)

где – собственныя масса автомобиля, кг;

– масса пассажиров, включая водителя, кг;

– масса багажа, кг;

После подстановки числовых значений получаем: