Грузоподъемность- ….. Собственная масса-…..
ТЯГОВЫЙ РАСЧЕТ АВТОМОБИЛЯ
Заданные параметры
| Тип | Колесная формула | Тип двигателя | Грузоподъемность т. | Vmax,км/ч | |
| ….. | ….. | ….. | ….. | ….. | ….. |
В качестве прототипа выбираем автомобиль
Грузоподъемность- ….. Собственная масса-…..
Полная масса- ….. В т.ч. на перед.ось-…..
В т.ч. на перед.ось – ….. на зад.ось –…..
на зад.ось – ….. Макимальная скорость- …..
Раб. Объем-….. Макс. мощность- ….. л.с. при ….. об/мин
I. Оценка выбираемых параметров.
1). Дорожные условия, при которых автомобиль развивает заданную максимальную скорость.
Движение автомобиля с максимальной скоростью возможно в хороших дорожных условиях. Дорожные условия характеризуются величиной суммарного коэффициента сопротивления дороги:
где f - коэффициент сопротивления качению;
i – продольный уклон дороги.
. С увеличением скорости коэффициент сопротивления качению растет. Поэтому его окончательную величину определяют по формуле:
, где ¦0=(0,015÷0,03), возьмем ¦0=…..
Тогда суммарный коэффициент сопротивления дороги равен:
2).Определение полной массы автомобиля и распределения ее по осям.
Определим коэффициент использования массы прототипа:
;
- полная масса автомобиля,
- собственная масса автомобиля,
- грузоподъемность автомобиля.
Тогда для прототипа:
Определим собственную и полную массы автомобиля:
; ;
кг;
кг.
Определим распределение собственной и полной масс автомобиля по осям:
Нагрузка для грузовиков в снаряженном состоянии на переднюю ось:
, где и - распределение собственной массы прототипа на переднюю и заднюю оси.
кг
кг
, где и - распределение полной массы прототипа на переднюю и заднюю оси.
3). Выбор аэродинамических параметров автомобиля.
Сила сопротивления воздуха определяется по эмпирической формуле:
где …….÷……Нс2/м4 – коэффициент сопротивления воздуха ( …..);
F – лобовая площадь автомобиля.
Для ………… автомобилей: , где В – колея прототипа, м (В=…… м); Н – наибольшая высота прототипа, м (Н=…..м).
м2
Тогда получим:
Н
4). Размер шин.
Нагрузка, приходящаяся на одну шину, равна:
кг, где m – количество шин прототипа
По значениям данной нагрузки и допустимой скорости из справочника выбираем шину:
(…………)
радиус колеса равен мм.
5). Выбор быстроходности автомобильного двигателя. = …… об/мин.
II. Определение параметров автомобильного двигателя.
1). Определение максимальной мощности двигателя.
Мощность двигателя определим из условия обеспечения движения с заданной максимальной скоростью по формуле:
,
где КПД трансмиссии;
при механической передаче.
кВт
Определим максимальную мощность двигателя:
,
λ=…. a =……., b = ….., c = ……. – для ………………. двигателей.
кВт.
2). Расчет внешней скоростной характеристики двигателя.
Зависимость эффективной мощности в функции числа оборотов коленчатого вала двигателя построим, используя формулу Лейдермана:
,
, об/мин. – для ……….. =λ =…….. об/мин
Значение эффективного момента двигателя определим по формуле:
Текущие значения удельного и часового расходов топлива определим по формулам:
,
г/кВтч – эффективный расход топлива при .
Пример: об/мин
кВт
кНм
г/кВтч
кг/ч
По результатам расчета составим таблицу.
Параметры внешней характеристики двигателя
Таблица 1
| , об/мин | , кВт | , кНм | , г/кВтч | , кг/ч | |
По данным таблицы1 строим внешнюю скоростную характеристику двигателя (рис. 1 и рис.1а).
3). Определение рабочего объема цилиндров двигателя.
Рабочий объем цилиндров двигателя определим по формуле:
, л
где τ = …… – число тактов рабочего процесса; Ne=……… кВт, ne=……..об/мин при Me=Memax=……… кНм
кПа – среднее эффективное давление.
Вычисление рабочего объема произведем для различных режимов работы двигателя: при максимальной мощности и при максимальном крутящем моменте.
л
III. Определение параметров трансмиссии автомобиля.
1). Определение передаточного числа главной передачи.
Передаточное число главной передачи определяют из условия обеспечения заданной максимальной скорости движения автомобиля на высшей ступени КП при установленном значении :
,
где ….– передаточное число КП на высшей ступени, …….– передаточное число высшей ступени дополнительной передачи, ……. – скольжение гидротрансформатора.
2). Определение передаточного числа КП на первой передаче.
На основании уравнения тягового баланса автомобиля, передаточное число КП на первой передаче определяют по формуле:
.
Полученное передаточное число , необходимо проверить по условию обеспечения сцепления ведущих колес с дорогой.
Максимально возможное передаточное число коробки на первой передаче по условию сцепления ведущих колес определяют по формуле:
,
где 0,7 – коэффициент сцепления, 1,2 – коэффициент изменения нормальных реакций на ведущих колесах автомобиля, ……. кг – масса, приходящаяся на задние ведущие колеса автомобиля.
Возможность движения автомобиля на дорогах с принятым коэффициентом сцепления будет обеспечена при условии соблюдения неравенства . Выбираем ……..
3).Определение передаточных чисел промежуточных ступеней КП.
Установлено, что передаточные числа КП изменяются в соответствии с законом геометрической прогрессии, т. е.:
.
Из этого соотношения следует, что:
,
где m – порядковый номер передачи, n=5 – количество передач коробки.
Тогда:
,
.
2. РАСЧЕТ ПОКАЗАТЕЛЕЙ ДИНАМИЧНОСТИ АВТОМОБИЛЯ
I. Показатели динамичности при равномерном движении
Показателями тяговой динамичности автомобиля при равномерном движении являются: максимальная скорость движения в заданных дорожных условиях; значения коэффициентов сопротивления дороги и динамический фактор .
1).Метод силового баланса.
Уравнение тягового баланса в общем случае имеет вид:
.
В случае равномерного движения:
.
Пример расчета:
км/ч.
кН.
кН.
кН.
По результатам расчета составим таблицу.
Параметры тяговой характеристики автомобиля
Таблица 2
| , об/мин | , кНм | , г/ч | 1 передача | 2 передача | ||||||
| V,км/ч | ,кН | ,кН | ,кН | V,км/ч | ,кН | ,кН | ,кН | |||
| , об/мин | , кНм | , г/ч | 3 передача | 4 передача | ||||||
| V,км/ч | ,кН | ,кН | ,кН | V,км/ч | ,кН | ,кН | ,кН | |||
| , об/мин | , кНм | , г/ч | 5 передача | |||
| V,км/ч | ,кН | ,кН | ,кН | |||
По данным таблицы 2 строим среднюю часть графика силового баланса (рис. 2).
Левую и правую часть графика строим на основании зависимостей:
, кН; , кН.
где - собственная масс автомобиля, кг; - загрузка автомобиля, кг; - сцепная масса автомобиля, т. е. масса, приходящаяся на ведущие колеса, при соответствующем состоянии загрузки, кг; - коэффициент сцепления(φ=0,8).
Пример расчета: ,
; .
| Загрузка | Mx | kG | Pд | Pсц |
| 0% | 0,00 | |||
| 25% | 0,25 | |||
| 50% | 0,50 | |||
| 75% | 0,75 | |||
| 100% | 1,00 |
2).Метод динамической характеристики.
Динамическая характеристика строится на основе тяговой характеристики автомобиля и представляет собой график зависимости динамического фактора от скорости движения V на всех передачах.
Для построения динамической характеристики составляем таблицу 3.
Динамическая характеристика автомобиля
Таблица3
| 1 передача | 2 передача | 3 передача | ||||||
| Vкм/ч | кН | Vкм/ч | кН | Vкм/ч | кН | |||
| 5 передача | ||
| Vкм/ч | кН | |
| 4 передача | ||
| Vкм/ч | кН | |
Величину динамического фактора определяют по формуле:
;
Чтобы не пересчитывать при каждом изменении нагрузки величину динамического фактора, динамическую характеристику дополняют номограммой нагрузок. Ось абсцисс динамической характеристики продолжают влево и наносят на ней шкалу нагрузок Н, %. Из нулевой точки шкалы нагрузок строят ось ординат и наносят на ней шкалу динамического фактора для не груженного автомобиля. Величину масштаба « » в мм для шкалы « » находят из соотношения:
мм,
где - масштаб шкалы динамического фактора .
Равнозначные деления шкал и соединяют между собой прямыми линиями и получают номограмму нагрузок.
Значения динамических факторов по сцеплению груженного , и не груженного автомобиля при различных значениях коэффициента сцепления определяют по формуле:
; ,
,
| φ | Dасц | Dосц |
| 0,1 | ||
| 0,2 | ||
| 0,3 | ||
| 0,4 |
и откладывают, соответственно, по осям и в том же масштабе.
Динамическая характеристика, дополненная номограммой нагрузок и графиком контроля буксования, называется динамическим паспортом автомобиля (рис. 3).
II. Показатели динамичности при неравномерном движении
Показателями динамичности автомобиля при неравномерном движении является ускорение, время и путь разгона автомобиля в определенном интервале изменения скорости.
Ускорение автомобиля:
.
, .
По результатам расчетов составляем таблицу 4.
Параметры движения автомобиля при разгоне
Таблица 4
| 1 передача | 2 передача | ||||||||||
| Vкм/ч | f | -f | j,м/ | Vкм/ч | f | -f | jм/ | ||||
| 3 передача | 4 передача | ||||||||||
| Vкм/ч | f | -f | j,м/ | Vкм/ч | f | -f | jм/ | ||||
| 5 передача | |||||
| Vкм/ч | f | -f | j,м/ | ||
По данным таблицы 4 строим график ускорений автомобиля(рис. 4).
Время и путь определяем графоаналитическим способом. Кривые ускорений разбиваем на интервалы и считаем, что в каждом интервале изменения скорости, автомобиль разгоняется с постоянным ускорением:
.
Определив величину среднего ускорения, находим время разгона автомобиля при изменении скорости движения от до :
.
Тогда общее время разгона будет равно:
.
При расчете пути разгона приближенно считаем, что в каждом интервале изменения скорости автомобиль движется равномерно со средней скоростью:
.
Тогда:
.
Тогда общий путь разгона будет равен:
.
Пример расчета:
;
с;
;
м.
Для построения графиков составляем таблицу 5.
Определение времени и пути разгона автомобиля
Таблица 5
| Ускорение при разгоне, | Скорости при разгоне, м/с | , | , с | , с | , | , м | , м | ||
Остановочный путь в м определяют с учетом коэффициента эффективности торможения по формуле:
,
где =………….. - для автомобиля с ……………….. тормозным приводом;
принимаем =………….., =…………...
Пример расчета:
, .
| Vo | ||||||||||
| So |
ТОПЛИВНАЯ ЭКОНОМИЧНОСТЬ АВТОМОБИЛЯ
Топливную экономичность автомобиля при установившемся движении оценивают с помощью топливно-экономической характеристике, которая представляет собой график зависимости удельного путевого расхода топлива, измеряемого в литрах на 100 км пути, от скорости движения автомобиля на различных передачах КП и в различных дорожных условиях, характеризуемых величиной коэффициента сопротивления дороги.
Удельный эффективный расхода топлива двигателя в г/(кВтч) определяют по формуле:
,
где -коэффициент, учитывающий изменение расхода топлива в зависимости от степени использования мощности двигателя. Для дизельных двигателей:
,
И – это степень использования мощности двигателя, которая определяется по формуле:
.
Удельного путевой расход топлива в литрах на 100 км пути определяют:
,
где - плотность топлива. =………………. .
Значение коэффициента сопротивления дороги определяем по формуле:
.
Пример расчета:
;
кН;
;
;
л на 100 км.
По результатам расчетов составляем таблицу 6.
Параметры топливной экономичности автомобиля
Таблица 6
| , об/мин | , г/кВтч | , кН | V, м/с | , кН | ||||||
| ,кН | И | |||||||||
| ,кН | И | ||||
| ,кН | И | ||||
Расчет расхода топлива ведется при значениях .
По данным таблицы 6 строим топливно-экономическую характеристику автомобиля для трех выбранных значений коэффициента сопротивления дороги.
Крайние точки кривых топливно-экономической характеристики определяют расход топлива при максимальной скорости движения в заданных дорожных условиях. Линия, проведенная через правые крайние точки кривых экономической характеристики, называется огибающей кривой.
Для построения огибающей кривой необходимо определить максимальные скорости движения автомобиля при разных коэффициентах дорожного сопротивления. С этой целью на график силового баланса автомобиля (рис. 2) наносят кривые силы сопротивления дороги. Абсциссы точек пересечения и определяют максимальную скорость движения автомобиля в данных дорожных условиях.