Расчет сил тяги и сопротивления движению

При расчете тяговой силы (РТ) пользуются значениями скоростной характеристики двигателя.

Для расчета эффективной тяговой силы необходимо знать значения радиуса колеса (rк), передаточного числа трансмиссии и скорость движения автомобиля на различных передачах при различных частотах вращения коленчатого вала двигателя.

Радиус колеса для различных типов шин может быть определен по ГОСТ, в котором регламентированы статические радиусы для ряда значений нагрузки и давления воздуха в шинах.

Кроме того, радиус колеса (в метрах), можно рассчитать по номинальным размерам шины, используя выражение:

rк = 0,5d+∆·λш·Вш, (2.1)

где d – диаметр обода колеса, м;

Вш – ширина профиля шины, м;

∆=Н/В - отношение высоты профиля к ширине в процентах;

λш – коэффициент смятия шины (для стандартных шин легковых автомобилей λш = 0,84…0,88, для шин грузовых автомобилей λш = 0,89…0,9).

Для определения скорости движения задается ряд значений частоты вращения коленчатого вала двигателя (ne, об/мин): 500, 1000, 1500,...,nемах. Значения скорости движения (Vа, м/с), соответствующие указанному ряду частот, рассчитывают по формуле:

Расчет сил тяги и сопротивления движению - student2.ru , (2.2)

где iтр - передаточное отношение трансмиссии.

Передаточное отношение трансмиссии автомобиля определяется передаточным отношением основной коробки передач (iк), делителя (iд) и главной передачи (iо):

iтр = iк× iд× iо , (2.3)

Движение автотранспортного средства определяется действием сил тяги и сопротивления движению. Совокупность всех сил, дейс­твующих на автомобиль, выражает уравнения силового баланса:

Рi = Рд+ Ро+ Pтр+ Р Расчет сил тяги и сопротивления движению - student2.ru + Pw + Pj , (2.4)

где: Pi - индикаторная сила тяги, H; Расчет сил тяги и сопротивления движению - student2.ru

Рд, Ро, Pтр, P Расчет сил тяги и сопротивления движению - student2.ru , Pw, Pj - соответственно силы сопротивления двигателя, вспомогательного оборудования, трансмиссии, дороги, воздуха и инерции, H.

Значение индикаторной силы тяги можно представить в виде суммы двух сил:

Рi = Рд + Ре , (2.5)

где Pе - эффективная сила тяги, H.

Значение Pе рассчитывается по формуле:

Расчет сил тяги и сопротивления движению - student2.ru = Расчет сил тяги и сопротивления движению - student2.ru Расчет сил тяги и сопротивления движению - student2.ru , (2.6)

где: Mе - эффективный крутящий момент двигателя, Нм;

r - радиус колес, м

i Расчет сил тяги и сопротивления движению - student2.ru - передаточное число трансмиссии.

Если в задании на курсовую работу положение дроссельной заслонки не указывается, то зависимость эффективной силы тяги строят для случая работы двигателя при полной подаче топлива (100% открытии дросселя).

В этом случае, значение Mе принимают по внешней скоростной характеристике двигателя, которую можно найти в соответствующей технической литературе.

Значения силы сопротивления двигателя Рд, приведенной к ведущим колесам автомобиля, определяются по формуле:

Расчет сил тяги и сопротивления движению - student2.ru , (2.7)

где : Vh - рабочий объём цилиндров двигателя (литраж), л;

Sп - ход поршня, м;

Расчет сил тяги и сопротивления движению - student2.ru - число ходов поршня за один цикл (тактность ДВС);

pдо - среднее давление механических потерь при вращении вала с предельно низкой частотой (nе≈ 0), МПа;

kД - коэффициент, учитывающий увеличение давления механических потерь при повышении скорости движения поршней в цилиндрах, МПа с/м.

Силу сопротивления вспомогательного оборудования автомобиля (Pо), приведенную к ведущим колесам, определяют по формуле:

Расчет сил тяги и сопротивления движению - student2.ru (2.8)

где pоо - среднее давление газов, обеспечивающее привод вспомогательного оборудования автомобиля при предельно низкой частоте вращения коленчатого вала (nе » 0), МПа;

ko - коэффициент, учитывающий увеличение сопротивления вспомогательного оборудования при возрастании частоты вращения коленчатого вала, МПа с2.

Значения параметров pоо и ko, а также pд и kД приведены в табл. 2.1.

Таблица 2.1

Значения параметров при расчете силы сопротивления двигателя

Коэффициент Единицы измерения Значения
1. 2. PДО kД МПа МПа с/м 0,045 0,015
3. 4. pоо ko МПа МПа (мин/об)2 0,010 0,7 × 10-8

Сила сопротивления трансмиссии Pтр для грузовых автомобилей и автобусов определяется по эмпирической формуле:

Расчет сил тяги и сопротивления движению - student2.ru , (2.9)

где Pхо- сила сопротивления проворачиванию валов агрегата трансмиссии на холостом ходу с предельно малой скоростью (Vа » 0), H;

av и mтр - коэффициенты соответственно скоростных (H с/м) и силовых потерь;

nтр - количество агрегатов (коробок передач, делителей, раздаточных коробок и главных передач) в трансмиссии;

Gм - номинальная нагрузка на ведущий мост автомобиля, H;

Kн - коэффициент, учитывающий тип автомобиля, H-1.

Для автомобилей повышенной проходимости Kн = 10·10-6 H-1, для остальных автомобилей Kн = 7·10-6 Н-1.

При прогретых до стабильного состояния агрегатах трансмиссии av = 8,6 Нс/м; Рхо = 30 Н.

Значение коэффициента mтр принимается по табл.2.2.

Таблица 2.2

Коэффициенты силовых потерь в трансмиссии (mтр)

Тип трансмиссии автомобиля Тип главной передачи
1 ступенчатая 2-х ступенчатая
Прямая передача Разные передачи   Прямая Передача Разные Передачи
  4 х 2     0,016   0,036   0,024   0,046
  6x4, с обходным редуктором в среднем мосту     0,030   0,050   0,040   0,060
  4x4, с 3-х вальной РК     0,042   0,062   0,052   0,072
  6x6, с 3-х вальной РК и проходным мостом     0,044   0,064   0,054   0,074

Сила сопротивления дороги рассчитывается по формуле:

Расчет сил тяги и сопротивления движению - student2.ru Расчет сил тяги и сопротивления движению - student2.ru , (2.10)

где: α - угол продольного наклона дороги;

fv- коэффициент сопротивления качению;

G - полный вес автомобиля при заданной нагрузке, Н.

G = Gо + Gг, (2.11)

где: Gо - собственный вес автомобиля, Н;

Gг - вес груза, Н.

Коэффициент сопротивления качению применительно к той или иной скорости движения автомобиля определяется по формуле:

fv = fo + f1Va2, (2.12)

где fo, f1 - коэффициенты.

Сила лобового аэродинамического сопротивления определяется по формуле:

Рw = kFVа2, (2.13)

где k - коэффициент обтекаемости, Нс24;

F - площадь лобовой проекции автомобиля, м2.

Численные значения коэффициента обтекаемости и площади лобовой проекции для различных марок приведены в табл.2.3.

При отсутствии информации о параметрах рассчитываемого автомобиля площадь лобового сопротивления грузовых автомобилей и автобусов можно определить по формуле:

F = Bк ·Hг, (2.14)

где: Bк, Нг - соответственно колея автомобиля и его наибольшая

(габаритная) высота, м.

Для легковых автомобилей F рассчитывается по формуле:

F = 0,78 Bг ·Нг, (2.15)

где: Bг - габаритная ширина легкового автомобиля, м.

Таблица 2.3

Значение коэффициент обтекаемости

N А в т о м о б и л и k, Нс24 F, м2
1. Легковые автомобили:
ВАЗ-2101, 2103, 2106 0,29 1,7
ВАЗ-2121 0,23 2,2
"Москвич"- 412 0,32 1,8
ГАЗ-24 0,28 2,3
ГАЗ-3102 0,25 2,3
УАЗ-469 0,38 3,4
2. Автобусы:
РАФ-2203 0,27 3,6
КАВЗ-685 0,32 5,9
ПАЗ-672 0,30 5,3
ПАЗ-3202 0,39 5,3
ЛАЗ-695Е 0,25 6,3
ЛАЗ-695Н 0,38 6,3
ЛАЗ-699 0,37 6,3
3. Грузовые автомобили:
Иж-2715 0,32 2,1
ГАЗ-53А 0,59 3,8
ГАЗ-4509 0,68 4,5
ГАЗ-3305 0,81 4,1
ЗИЛ-130 0,54 5,1
ЗИЛ-131 0,64 5,4
         

Значения Bк, Bг и Нг приводятся в справочной литературе. Если в задании на курсовую работу не указываются дорожные и атмосферные условия движения автомобиля, то силы сопротивления Ртр, Рj, Рw рассчитываются для случая равномерного движения автомобиля (jа= 0 м/с) по горизонтальной (α = 0), ровной асфальтобетонной дороге (fо = 0,015; f1 = 1×10-5 с22), при безветрии (Vв = 0 м/с), что соответствует условиям испытаний, предусмотренным ГОСТ 22576-90.

Наши рекомендации