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 N_е, (л.с.) при различной частоте вращения коленчатого вала двигателя

где N_max - максимальная мощность двигателя;

- отношение частоты коленчатого вала n_е, принятой к расчету, к частоте вращения коленчатого вала того же двигателя n_max 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 n_min до n_max. 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

г) полученные расчетные значения мощностей N_е, и вращающих моментов М_е 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).

Рис. 1.График внешней скоростной характеристики двигателя.

3. Расчет тяговой характеристики.

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

где U_ГП - передаточное число главной передачи;

U_КП - передаточное число коробки передач;

h_ТР - механический КПД трансмиссии; (h_ТР=0.85)

r_к - радиус качения колеса.

Радиус качения колеса определяют по зависимости

где d - посадочный диаметр шины, дюйм;

В' - ширина профиля шины, мм;

Используя принятые значения n_e из табл. 1 и полученный радиус r_k, определяют скорость движения а/м V_a, км/ч на всех передачах в пределах от n_min до n_max по формуле

Полученные значения тяговой силы Р_к на ведущих колесах и скоростей V_a 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)

Рис. 2. Тяговая характеристика а/м.

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

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

P_к= P_y+P_w +P_u , в котором

Р_y =G_a g·y,

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

G_a=G_o +75n+G_гр - без транспортного средства

G_а=G_о+75n+С_гр+С_тс - с транспортным средством (прицеп, полуприцеп)

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

n - число пассажиров, включая водителя;

G_гр - грузоподъемность, кг,

G_тс - масса прицепного транспортного средства, кг;

y - суммарный коэффициент сопротивления движению.

y = ¦±i_под ,

где

¦- коэффициент сопротивления качению;

i_под- величина подъема (уклона ),%

где

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

F_a -лобовая площадь а/м , м² ;

Произведение К_вF_а называется фактором обтекаемости.

W_в=K_вF_a

V_a - скорость движения а/м, км/ч;

Подставив в формулу W_b= К_вF_а, имеем

Лобовая площадь а/м F_a=H_aB^"_a, где

Н_а- высота а/м. ,м;

В"_а- колея а/м, м.

На основании числовых значений силы тяги Р_к,Р_к2,Р_кЗ...Р_кn 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

Р_к=Р_y= G_сцj

Рис.3. График силового баланса.

Точка пересечения кривой Р_ki и кривой P_y+P_w 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

При установившемся движении J_а= 0 и Д_а=y.

Пересечение линий Д_а 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 а_о для шкалы Д_о определяют по формуле

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

G_o- 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 а_а (м/с² ) может быть определено по формуле

где Д_а - динамический фактор а/м;

g - ускорение свободного падения тела, м/с² ;

d =1.05+0.07U²_кп - коэффициент учета вращающихся масс;

U_кп - 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.