Оценка тягово-динамических и топливно-экономических свойств автомобиля - Курсовая работа

Передаточное число главной передачи определяем исходя из условия обеспечения максимальной скорости движения автомобиля по формуле: где Uкпв - передаточное число высшей передачи в КП, принимаем Uкпв=1; Определим передаточное число первой передачи: Необходимое передаточное число первой передачи по условию преодоления максимального дорожного сопротивления: где ?max-коэффициент суммарного дорожного сопротивления (максимальный), принимаем ?max= 0,35. по условию буксования: где ? - коэффициент сцепления шин с дорогой: принимаем ? = 0,8 (сухой асфальтобетон); Для нахождения стендового момента: Для нахождения момента двигателя при его эксплуатации: Для каждой из передач определяем коэффициент учета вращающихся масс автомобиля: Где для одиночных автомобилей при их номинальной нагрузке можно считать, что Для нахождения скорости автомобиля: Для нахождения окружной силы на ведущих колесах: Для нахождения коэффициента сопротивления качению: Где коэффициент сопротивления качению при движении автомобиля с малой скоростью принимаем . 5) Скоростной диапазон автомобиля на i-ой передаче, определяется по формуле: 6) Силовой диапазон автомобиля на i-ой передачи, равный: где Fkimax и FKVI - соответственно максимальное значение окружной силы и значение окружной силы при максимальной скорости в случае движения автомобиля на i-ой передаче. Динамическая характеристика позволяет определить: Максимальную скорость движения автомобиля, так как суммарная кривая сопротивления движения не пересекается с динамической характеристикой на высшей передаче, то скорость находим по максимальным оборотам двигателя: Максимальное дорожное сопротивление, преодолеваемое автомобилем на высшей передаче : Ординаты точек перегиба кривых Dmax,i и определяют ymax,i на i-ой передаче.

При определении основных параметров автомобиля рассчитываются характер двигателя и параметров трансмиссии ,обеспечивающее требуемые тяговые скоросные свойства и топливную экономичность автомобиля в заданных условиях эксплуатации.

Исходные данные для расчета сведены в таблицу В1.

Таблица В1- Исходные данные.

№ п/п Наименование и размерность Значение

1 Тип автомобиля Автобус Городской

2 Колесная формула 6 2

3 Пассажировместимость 150 чел.

4 Тип привода Средний

5 Число передач в коробке передач 6

6 Тип двигателя Дизель

7 Коэффициент приспособляемости двигателя по крутящему моменту ,km 1,18

8 Коэффициент приспособляемости по угловой скорости ,kw 1,7

9 Габаритная длинна ,Lг ,м 15,0

10 Максимальная скорость движения автомобиля,Va max, км\ч 80

1. Определение основных параметров автомобиля

1.1 Расчет полной массы автомобиля

Полная масса автобуса определяется по формуле:

где,;

Масса полезной нагрузки определяется по формуле:

где, - масса члена экипажа, =75 кг, - количество членов экипажа, nч.э - количество членов экипажа (водители, экскурсоводы и др.);

мп - масса пассажира мп = 68 кг;

мб - масса багажа: городской автобус - мб = 0 кг;

мр.к - масса ручной клади: городской автобус - мр.к = 3 кг;

nп - количество пассажиров.

Масса снаряженного автобуса приблизительно пропорциональна его габаритной длине Lг и зависит от типа автобуса: мо = См?Lг, где См - коэффициент массы, кг/м: для городского автобуса См = 700-750 кг/м; См принимаем равной 700 кг/м

Lг - габаритная длина автобуса, м.

=700кг

1.2 Распределение нагрузки от полной массы автомобиля по мостам

Полная нагрузка автомобиля:

При распределении нагрузки по осям автобуса на передний мост приходится (0,23-0,26)·Ga. Принимаем, что на передний мост приходится 0,25·Ga. На средний ведущий мост (0,47-0,50)·Ga. Принимаем, что на средний ведущий мост приходится 0,50·Ga. На задний мост (0,24-0,27)·Ga. Принимаем что на задний мост приходится 0,25·Ga, тогда:

= 52054,25 Н.

1.3 Подбор шин и определение радиуса колеса

При выборе шин исходным параметром является нагрузка на наиболее нагруженных колесах. Наиболее нагруженными являются шины среднего моста. Определяем нагрузку на один скат:

где n - число колес одного моста (передний и задний мост n = 2, средний мост n = 4 ).

По ГОСТ 4754 - 97 “ Шины пневматические для легковых автомобилей, прицепов к ним, легких грузовых автомобилей и автобусов особо малой вместимости “ определяем : Маркировка шины: 11R22,5 радиальная бескамерная

Максимально допустимая нагрузка: одинарные 29430 Н сдвоенные26730 Н

Внутреннее давление: 800 КПА (8,2 кгс/см2)

Ширина профиля шины: не более 279 мм

Статический радиус колеса rct±1,5%: 489 мм

Наружный диаметр шины Dн±1,0%: 1050 мм

Радиус качения (справочный) rk: 505 мм

Определяем радиус качения колеса:

1.4 Выбор лобовой площади автомобиля и расчет максимального значения силы сопротивления воздуха

Определяем силу лобового сопротивления воздуха, которая зависит от лобовой площади автомобиля при максимальной скорости движения автомобиля:

где КВ - коэффициент сопротивления воздуха: принимаем КВ = 0,5 Нс2/м4;

АВ - площадь лобового сопротивления: принимаем АВ = 7,0 м2;

1.5 Определение максимальной мощности, крутящего момента и оборотов коленчатого вала двигателя при максимальном крутящем моменте

Максимальная мощность двигателя определяется из условия обеспечения максимальной скорости движения автобуса при заданном дорожном сопротивлении ?V, которое для автобусов находится в пределах (0.018 … 0.030). Принимаем ?V =0,025.

где ?тр - КПД трансмиссии (?тр=0,85).

Так как при максимальной скорости поступательного движения автомобиля двигатель работает с максимальной угловой скоростью, то в случае установки на автомобиле дизельного двигателя ?P = ?e max и Ре v = Ре max.

Максимальная стендовая мощность двигателя:

где кст - поправочный коэффициент, равный 0,93…0,96, кст = 0,95.

Для выбранного двигателя угловая скорость вращения коленчатого вала при максимальной мощности равна (np = 2500 мин-1): Так как двигатель дизельный, то частота вращения коленчатого вала: Принимаем ;

;

Скорость вращения коленчатого вала при максимальном моменте:

Минимальные устойчивые обороты коленчатого вала двигателя: ne min = 700 ;

Определяем момент, развиваемый двигателем при максимальной мощности:

Максимальный момент, развиваемый двигателем равен:

Максимальный крутящий момент двигателя, установленный на стенде :

1.6 Расчет передаточного числа главной передачи

Передаточное число главной передачи определяем исходя из условия обеспечения максимальной скорости движения автомобиля по формуле:

где Uкпв - передаточное число высшей передачи в КП, принимаем Uкпв=1;

Главные передачи для автобусов должны быть в пределах от 3,45…7,85. Наше вычисленное передаточное отношение попадает в эти пределы.

1.7 Определение передаточных чисел коробки передач

1.7.1 Расчет передаточного числа первой передачи

Передаточное число первой передачи рассчитывается, исходя из того, чтобы автобус мог преодолеть максимальное сопротивление дороги, характеризуемое коэффициентом ?max, не буксовал при трогании с места и мог двигаться с устойчивой минимальной скоростью. Определим передаточное число первой передачи: Необходимое передаточное число первой передачи по условию преодоления максимального дорожного сопротивления:

где ?max -коэффициент суммарного дорожного сопротивления (максимальный), принимаем ?max= 0,35.

по условию буксования:

где ? - коэффициент сцепления шин с дорогой: принимаем ? = 0,8 (сухой асфальтобетон);

G? - сцепной вес автомобиля, для машины со средним ведущим мостом рассчитывается следующим образом :

= 109313,4 Н ;

9,62

Передаточное число в коробке передач на первой передаче выбирается из условия:

Выбираем передаточное отношение из следующего промежутка

9,62

Принимаем передаточное отношение первой передачи

Минимальная устойчивая скорость движения автомобиля Va min не должна превышать 3…6 км/ч.

1.7.2 Расчет передаточных чисел промежуточных передач

Передаточные числа промежуточных передач выбираем из условия максимальной интенсивности разгона автомобиля, а также возможности длительного движения при повышенном сопротивлении дороги.

где n - номер прямой передачи, принимаем шестую передачу прямую;

m - номер передачи, для которой ведется расчет;

U1 - передаточное число первой передачи.

5,43

3,56

2,33

1,53

1

Таблица 1.1 - Передаточные числа i-ой передачи

Номер передачи Передаточное число передачи

1 8,3

2 5,43

3 3,56

4 2,33

5 1,53

6 1

2. Построение внешней скоростной характеристики

Скоростная характеристика двигателя представляет собой зависимость эффективной мощности и крутящего момента двигателя при установившемся режиме его работы от угловой скорости коленчатого вала двигателя или частоты его вращения .

Для заполнения «таблицы 2.1 - Данные для построения графиков внешней скоростной характеристики двигателя и оценки тягово-скоростной свойств автомобиля» будем использовать следующие формулы: Для нахождения стендовой мощности:

Коэффициенты a,b,c рассчитываются по следующим эмпирическим формулам:

При этом должно выполняться условие , что a b c=1

Проверяем : =1

1=1 (Истина) - коэффициенты подобранны и рассчитаны правильно;

Для нахождения мощности двигателя при его эксплуатации:

где

Для нахождения стендового момента:

Для нахождения момента двигателя при его эксплуатации:

Для каждой из передач определяем коэффициент учета вращающихся масс автомобиля:

Где для одиночных автомобилей при их номинальной нагрузке можно считать, что Для нахождения скорости автомобиля:

Для нахождения окружной силы на ведущих колесах:

Для нахождения коэффициента сопротивления качению:

Где коэффициент сопротивления качению при движении автомобиля с малой скоростью принимаем .

Для нахождения силы сопротивления качению:

Для нахождения силы сопротивления воздуха движению автомобиля:

Где берем из пункта 1.4 .

Для нахождения динамической характеристики автомобиля:

Для нахождения прямолинейного ускорения автомобиля:

Результаты расчета сведены в таблицу 2.1.

Таблицы 2.1 - Данные для построения графиков внешней скоростной характеристики двигателя и оценки тягово-скоростной свойств автомобиля.

Параметры Частота вращения коленчатого вала, об/мин

Обознач Парам 700 1000 1250 1470,5 1750 2000 2250 2500 ne

p - 0,28 0,4 0,5 0,59 0,7 0,8 0,9 1 pe ст КВТ 57,623 87,145 111,73 132,77 15,756 172,76 184,82 190,71 pe КВТ 54,742 82,788 106,14 126,13 147,96 164,12 175,58 181.17

M e ст Нм 786,14 832,23 853,61 862,27 849,98 824,95 784,47 728,51

M e Нм 746,83 790,62 810,93 819,15 807,48 783,70 745,24 692,08

Передача 1 U1=8,3 , ?1=3,7956 Va км/ч 2,70 3,85 4,81 5,66 6,74 7,70 8,66 9,63

Fk Н 62146 65790, 67480 68164 67193 65214 62014 57590 f - 0,0070 0,0070 0,0070 0,0070 0,0070 0,0070 0,0070 0,0070

Ff Н 1457,5 1457,5 1457,5 1457,5 1457,5 1457,5 1457 1457

Fв Н 1,96 4,01 6,26 8,66 12,27 16,02 20,28 25,03

D - 0,2985 0,3159 0,3241 0,3273 0,3226 0,3131 0,2977 0,2765 ax м/0,7530,7990,8190,8280,8160,7910,7510,696

Передача 2 U2=5,43, ?2=2,218 Va км/ч 4,12 5,89 7,36 8,66 10,30 11,77 13,24 14,72

Fk Н 40657 43040 44146 44594 43958 42664 40570 37676 f - 0,0070 0,0070 0,0070 0,0070 0,0070 0,0070 0,0070 0,0070

Ff Н 1457,5 1457,5 1457,5 1457,5 1457,5 1457,5 1457,5 1457

Fв Н 4,59 9,36 14,62 20,23 28,66 37,43 47,37 58,48

D - 0,1952 0,2067 0,2120 0,2141 0,2110 0,2047 0,1946 0,1807 ax м/0,8330,8830,9060,9160,9020,8750,8300,768

Передача 3 U3=3,56, ?3=1,547 Va км/ч 6,28 8,98 11,22 13,20 15,71 17,96 20,20 22,45

Fk Н 26655, 28218, 28943, 29236, 28820 27971 26598 24701 f - 0,0070 0,0070 0,0070 0,0070 0,0070 0,0070 0,0070 0,0070

Ff Н 1457,5 1457,5 1457,5 1457,5 1457,6 1457,6 1457,6 1457,6

Fв Н 10,67 21,77 34,02 47,07 66,67 87,08 110,21 136,06

D - 0,1280 0,1354 0,1388 0,1402 0,1381 0,1339 0,1272 0,1180 ax м/0,7670,8140,8360,8450,8310,8050,7620,704

Передача 4 U4=2,33, ?4=1.257 Va км/ч 9,60 13,72 17,15 20,17 24,01 27,44 30,87 34,30

Fk Н 17445 18468 18943 1915,4 18862 18307 17408 16167 f - 0,0070 0,0070 0,0070 0,0070 0,0070 0,0070 0,0070 0,0070

Ff Н 1457,5 1457,5 1457,6 1457,6 1457,7 1457,7 1457,8 1457,8

Fв Н 24,90 50,82 79,41 109,89 155,64 203,29 257,28 317,63

D - 0,0837 0,0885 0,0906 0,0914 0,0898 0,0869 0,0824 0,0761 ax м/0,5980,6360,6520,6580,6470,6240,5880,539

Передача 5 U5=1,53, ?5=1,135 Va км/ч 14,62 20,89 26,11 30,72 36,56 41,78 47,00 52,23

Fk Н 11455 12127 12439 12565 12386 12021 11431 11167 f - 0,0070 0,0070 0,0070 0,0070 0,0070 0,0070 0,0070 0,0070

Ff Н 1457,5 1457,6 1457,7 1457,8 1457,9 1458,0 1458,2 1458,3

Fв Н 57,75 117,86 184,16 254,86 360,95 471,45 596,68 736,64

D - 0,0547 0,0577 0,0589 0,0591 0,0578 0,0555 0,0520 0,0741 ax м/0,4130,4380,4480,4500,4390,4190,3890,580

Передача 6 U6=1, ?6=1,08 Va км/ч 22,37 31,96 39,95 47,00 55,94 63,93 71,92 79,91

Fk Н 7487,5 7926,5 8130,2 8212,6 8095,5 7857,2 7471,6 6938,6 f - 0,0070 0,0070 0,0070 0,0070 0,0070 0,0070 0,0070 0,0070

Ff Н 1457,6 1457,8 1458,0 1458,2 1458,5 158,80 149,13 1459,5

Fв Н 135,19 275,90 431,10 596,61 844,96 1103,6 1396,7 1724,4

D - 0,0353 0,0367 0,0370 0,0366 0,0348 0,0324 0,0292 0,0250 ax м/0,2570,2700,2720,2690,2530,2310,2010,164

Строим внешнюю скоростную характеристику ( рисунок 2.1).

3. Оценка тягово-скоростных свойств автомобиля

3.1.1 Построение тяговой характеристики автомобиля

Графическое изображение уравнения силового ( тягового) баланса в координатах «окружная сила - скорость» называется тяговой характеристикой автомобиля.

Кривые изменения окружной силы на передачах строятся по данным, определяемой формулой:

Скорость автомобиля определяем как:

В нижней части этого графика наносят кривую Fy =Ff Fh, по- строенную для одного значения y. При движении автомобиля по горизонтальной дороге, что и предполагается при выполнении данной работы, Fy = Ff, т. е. расчет ведется только силы сопротивления качению колес автомобиля Ff.

Кривую силы сопротивления воздуха Fв движению автомобиля строят, откладывая значения этой силы вверх от значений силы Fy, для соответствующих скоростей движения автомобиля

Строим график тяговой характеристики (рисунок 3.1).

Данные для построения графика берем из таблицы 2.1

3.1.2 Практическое использование тяговой характеристики автомобиля

По тяговой характеристике можно определить: 1) Максимальную скорость движения автомобиля. Ее определяют по абсциссе: точки пересечения кривых совместной силы сопротивления воздуха и дорожного сопротивления и силы тяги на высшей передаче.

В нашем случае эти кривые не пересекаются, а максимальная допустимая скорость находится по максимальным оборотам:

2 ) Максимально возможную силу сопротивления дороги, которую может преодолеть автомобиль:

3) Максимальную окружную силу по сцеплению колес с дорогой:

j - коэффициент сцепления шин автомобиля с поверхностью дорожного покрытия. При построении тяговой характеристики предполагаем, что автомобиль движется по горизонтальной дороге с сухим асфальтобетонным или цементобетонным покрытием, имеющим коэффициент сцепления j = 0,85.

=92916 Н

Fk <

Если окружная сила Fk меньше силы сцепления, то ведущие колеса катятся без пробуксовки. Следовательно ведущие колеса катятся без пробуксовки. 4) Критическую скорость Vki движения автомобиля по условиям величины окружной силы на ведущих колесах и области устойчивого движения автомобиля при полной нагрузке двигателя.

Абсциссы точек перегиба кривых окружной силы Fki характеризуют критическую скорость Vki по условию развиваемой окружной силы. Скорость Vki является границей, определяющей область устойчивого движения автомобиля при полной нагрузке двигателя.

Fk1 = 68,164 КН Vkp1 = 5,66 км/ч.

Fk2 = 44,594 КН Vkp2 = 8,66 км/ч.

Fk3 = 26,236 КН Vkp3 = 13,2 км/ч.

Fk4 = 19,134 КН Vkp4 = 20,17 км/ч.

Fk5 = 12,565 КН Vkp5 = 30,72 км/ч.

Fk6 = 8,212 КН Vkp6 = 47 км/ч.

5) Скоростной диапазон автомобиля на i-ой передаче, определяется по формуле:

6) Силовой диапазон автомобиля на i-ой передачи, равный:

где Fkimax и FKVI - соответственно максимальное значение окружной силы и значение окружной силы при максимальной скорости в случае движения автомобиля на i-ой передаче.

Особыми точками тяговой характеристики автомобиля являются: 1) максимальная скорость движения автомобиля Vmax;

2) окружная сила Fk V при максимальной скорости Vmax;

3) максимальная окружная сила на высшей передаче Fk max,k, где k - номер высшей передачи;

4) максимальная окружная сила Fkmax, развиваемая на ведущих колесах автомобиля;

5) минимальная устойчивая скорость движения автомобиля Vmin;

6) окружная сила по сцеплению шин ведущих колес с дорогой F?;

7) критическая скорость движения автомобиля по условию величины окружной силы на высшей передаче Vkp,k;

8) скоростной диапазон автомобиля на высшей передаче DVK;

9) силовой диапазон автомобиля на высшей передаче DFK.

Значения, которые принимают особые точки тяговой характеристики рассматриваемого автомобиля, приведены в таблице 5.1.

Для анализа динамических свойств автомобиля можно вместо со отношения сил использовать сопоставление мощности Рк, подводимой к ведущим колесам, с мощностью, необходимой для преодоления сопротивления движению. Мощностной баланс автомобиля позволяет анализировать затраты мощности на преодоление сопротивлений движению, обусловленных воздействиями внешней среды и внутренним трением в механизмах автомобиля. Это позволяет оценить эффективность использования мощности двигателя и анализировать топливную экономичность автомобиля.

3.2.1 Построение характеристики мощностного баланса автомобиля

Пользуясь внешней скоростной характеристикой двигателя или данными, приведенными в таблице 2.1, для каждой передачи строят график зависимости Ре = f(Va). (Рисунок 3,1). На различных передачах одному и тому же значению ne соответствует скорость Va тем меньшая, чем больше передаточное число трансмиссии utp. Затем рассчитывают мощность, подводимую на каждой передаче от двигателя к ведущим колесам автомобиля:

Рк = Ре??тр.

В нижней части графика помещают характеристику Р? = Pf = f(Va), вверх от которой откладываются значения мощности, затраченной на преодоление сил сопротивления воздуха Рв. Данные мощности определяются из выражений: Pf = Ff ?Va и Рв = Fв ?Va.

Отношение мощности, необходимой для равномерного движения автомобиля, к мощности, которую двигатель может развить при полной подаче топлива и той же скорости движения называют степенью использования мощности двигателя и обозначают буквой И: И=

Все результаты вычислений по данному разделу заносим в таблицу 3.1

Таблица 3.1 - Данные для построения мощностной характеристики автомобиля

Параметры Частота вращения

Обознач Размер 700 1000 1250 1470,5 1750 2000 2250 2500

Pe КВТ 54,742 82,788 106,144 126,133 147,967 164,128 175,582 181.17

Передача 1 Pk КВТ 46,53 70,37 90,22 107,21 125,77 139,51 149,24 153,99

Va км/ч 2,70 3,85 4,81 5,66 6,74 7,70 8,66 9,63

Va м/с 0,21 0,30 0,37 0,44 0,52 0,59 0,67 0,74

Pf Вт 303,650 432,982 540,951 636,545 758,006 865,977 973,943 1083,041

Рв Вт 0,408 1,191 2,323 3,782 6,381 9,518 13,551 18,599

И - 0,0065 0,0061 0,0060 0,0059 0,0060 0,0062 0,0066 0,0071

Передача2 Pk КВТ 46,53 70,37 90,22 107,21 125,77 139,51 149,24 153,99

Va км/ч 4,12 5,89 7,36 8,66 10,30 11,77 13,24 14,72

Va м/с 0,32 0,45 0,57 0,67 0,79 0,91 1,02 1,14

Pf Вт 463,347 662,411 827,739 973,943 1158,392 1323,725 1489,061 1655,534

Рв Вт 1,459 4,254 8,303 13,518 22,778 33,993 48,393 66,422

И - 0,0099 0,0094 0,0092 0,0091 0,0093 0,0096 0,0102 0,0111

Передача3 Pk КВТ 46,53 70,37 90,22 107,21 125,77 139,51 149,24 153,99

Va км/ч 6,28 8,98 11,22 13,20 15,71 17,96 20,20 22,45

Va м/с 0,48 0,69 0,87 1,02 1,21 1,39 1,56 1,73

Pf Вт 706,3 1009,9 1261,9 1484,6 1766,9 2020,0 2272,0 2525,1

Рв Вт 5,17 15,08 29,45 47,94 80,82 120,68 171,78 235,69

И - 0,0151 0,0144 0,0142 0,0142 0,0146 0,0152 0,0162 0,0178

Передача 4 Pk КВТ 46,53 70,37 90,22 107,21 125,77 139,51 149,24 153,99

Va км/ч 9,60 13,72 17,15 20,17 24,01 27,44 30,87 34,30

Va м/с 0,74 1,06 1,32 1,56 1,85 2,12 2,38 2,65

Pf Вт 1079,7 1543,1 1928,9 2268,6 2700,6 3086,5 3472,4 3858,5

Рв Вт 18,44 53,80 105,08 171,02 288,34 430,42 612,83 840,64

И - 0,0234 0,0225 0,0223 0,0225 0,0235 0,0250 0,0271 0,0302

Передача5 Pk КВТ 46,53 70,37 90,22 107,21 125,77 139,51 149,24 153,99

Va км/ч 14,62 20,89 26,11 30,72 36,56 41,78 47,00 52,23

Va м/с 1,13 1,61 2,01 2,37 2,82 3,22 3,63 4,03

Pf Вт 1644,3 2349,6 2936,8 3455,5 4112,8 4700,4 5288,3 5877,4

Рв Вт 65,1 190,0 371,0 604,1 1018,2 1519,8 2163,9 2968,7

И - 0,0364 0,0357 0,0363 0,0375 0,0404 0,0442 0,0495 0,0569

Передача 6 Pk КВТ 46,53 70,37 90,22 107,21 125,77 139,51 149,24 153,99

Va км/ч 22,37 31,96 39,95 47,00 55,94 63,93 71,92 79,91

Va м/с 1,73 2,47 3,08 3,63 4,32 4,93 5,55 6,17

Pf Вт 2516,1 3595,1 4494,4 5288,3 6295,4 7196,1 8097,3 8999,2

Рв Вт 233,3 680,4 1328,9 2163,6 3647,1 5444,0 7751,2 10632,5

И - 0,0585 0,0602 0,0639 0,0688 0,0783 0,0897 0,1052 0,1263

Строим график мощностной характеристики (рисунок 3.2).

Методы тягового(силового) и мощностного балансов затруднительно применять при сравнении тягово-динамических свойств автомобилей, имеющих различные снаряженные массы и грузоподъемности, так как при движении их в одинаковых условиях силы и мощности, необходимые для преодоления суммарного дорожного сопротивления, различны. От этого недостатка свободен метод решения уравнения движения с помощью динамической характеристики.

Воспользуемся динамическим фактором - отношение свободной силы тяги к весу автомобиля:

Данные заносим в таблицу 2.1.

3.3.1 Построение графика динамической характеристики автомобиля

Графическое изображение зависимости динамического фактора от скорости движения автомобиля на различных передачах в коробке передач и полной нагрузке на автомобиль называется динамической характеристикой автомобиля. При построении динамической характеристики используем следующие допущения: Строим график динамической характеристики (рисунок 3.3).

3.3.2 Практическое использование динамической характеристики

Динамическая характеристика позволяет определить: Максимальную скорость движения автомобиля, так как суммарная кривая сопротивления движения не пересекается с динамической характеристикой на высшей передаче, то скорость находим по максимальным оборотам двигателя:

Максимальное дорожное сопротивление, преодолеваемое автомобилем на высшей передаче : Ординаты точек перегиба кривых Dmax,i и определяют ymax,i на i-ой передаче.

Максимальный подъем , преодолеваемый автомобилем на i-й передаче:

4) Критическую скорость движения автомобиля по условию велечины окружной силы и область устойчивого движения автомобиля при полной нагрузке двигателя: Абсциссы точек перегиба кривых динамического фактора Dki характеризуют критическую скорость Vki по условию развиваемой окружной силы.

Vk1 = 5,66 км/ч, Vk2 = 8,66 км/ч, Vk3 = 13,2 км/ч, Vk4 = 20,17 км/ч, Vk5 = 30,72 км/ч, Vk1 = 47 км/ч

5) Зону движения автомобиля без буксования ведущих колес:

6) Условие безостановочного движения: D? > D > f

0,444 > D > 0,007

Особыми точками динамической характеристики автомобиля являются: 1. максимальная скорость движения автомобиля Vamax;

2. динамический фактор при максимальной скорости движения автомобиля Dv;

3. максимальный динамический фактор на высшей передаче Dmax,k, где k - номер высшей передачи;

4. максимальный динамический фактор автомобиля Dmax;

5. максимальное дорожное сопротивление, преодолеваемое автомобилем на высшей передаче F? max,k;

6. максимальный подъем, преодолеваемый автомобилем на высшей передаче hmax,k;

7. минимальная устойчивая скорость движения автомобиля Vmin;

8. динамический фактор по сцеплению шин с поверхностью дорожного покрытия D?;

9. критическая скорость движения автомобиля на высшей передаче Vkp,k;

10. скоростной диапазон автомобиля на высшей передаче

11. диапазон динамического фактора автомобиля на высшей передаче

Значения приведены в таблице 5.2.

3.4 Ускорение автомобиля при разгоне

Ускорение автомобиля при разгоне характеризует его способность быстро трогаться с места и увеличивать скорость движения.

где FV - коэффициент сопротивления качению:

где f0 - коэффициент сопротивления качению колеса, катящегося с постоянной скоростью, не превышающей 50 км/ч, с постоянным радиусом ( f0 = 0,007 ).

Минимальная устойчивая скорость соответствует минимальным устойчивым оборотам коленчатого вала двигателя. В интервале от 0 до Vmin автомобиль трогается с места при пробуксовке сцепления.

Результаты расчетов динамической характеристики автомобиля и ускорений на передачах представлены в таблице 2.1.

Строим график ускорения автомобиля при разгоне (рисунок 3,4)

У автобусов при Va max имеется запас мощности, но он для разгона не используется, так как срабатывает ограничитель оборотов двигателя. У грузовых автомобилей и автобусов максимальное ускорение ах max,1 на 1-й передаче может быть ниже, чем на 2-й или примерно одинаковым. Это объясняется большой величиной передаточного числа трансмиссии на этих передачах, вследствие чего резко увеличивается коэффициент учета вращающихся масс автомобиля d.

Важнейшими точками характеристики ускорения автомобиля являются: 1) Максимальное ускорение .

2) Скорость автомобиля при максимальном ускорении8,66 .

3) Максимальное ускорение на высшей передаче

4) Скорость автомобиля на высшей передаче при максимальном ускорении.

5) Максимальная скорость движения автомобиля

Значение важнейших точек характеристики ускорений автомобиля приведены в таблице 5.3.

3.5 Характеристика времени и пути разгона автомобиля

Путь и время разгона рассчитывают в предположении, что автомобиль разгоняется на ровной горизонтальной дороге при полной подаче топлива на участке длиной 2000 м (соответствует ГОСТ 22576 - 90.АТС.Скоростные свойства. Методы испытаний).

3.5.1 Определение времени разгона

Трогание автомобиля с места начинают на передаче, обеспечивающей максимальное ускорение. Для определения наиболее интенсивного разгона в расчет вводят ускорение, соответствующее максимальной скорости движения автомобиля на данной передаче.

Для определения времени разгона разбиваем кривую ускорения на каждой передаче на 6 интервалов. Определим изменение скорости на этих промежутках:

где Vi 1 - скорость в конце рассматриваемого интервала;

Vi - скорость в начале рассматриваемого интервала.

Считаем, что в полученных промежутках автомобиль движется равноускоренно, тогда определим среднее ускорение:

где ai - ускорение автомобиля в начале интервала;

ai 1 - ускорение автомобиля в конце интервала.

Время движения автомобиля, за которое его скорость возрастает на величину приращения скорости, определяется по закону равноускоренного движения:

Время разгона автомобиля от минимальной скорости до максимальной на данной передаче определяется по формуле:

где n - число интервалов скоростей на i-й передаче.

При расчетах для автомобилей время переключения принимают равным 0.8…1.5 с. Принимаем тпер=1 с.

Vпер = 9,3?fv?тп, м/с

Vпер = 33,5?fv?тп, км/ч.

3.5.2 Определение пути разгона

При равноускоренном движении в интервале скоростей Vi путь, проходимый автомобилем определяется:

При равномерном движении в интервале скоростей автомобиль движется со средней скоростью

, и проходит путь: = Vi ср ·Dti.

Путь разгона автомобиля до заданной скорости определяется суммирование элементарных путей на каждом интервале скоростей:

n-количество интервалов скоростей при движении автомобиля на i-й передаче.

Изучив график ускорений ,для максимального ускорения и быстрого разгона целесообразнее будет переключать передачи как 2-3-4-5-6,так как ускорение 2 передачи гораздо быстрее ,чем на 1.

Результаты расчета сведены в таблицу 3.4.

Таблица 3.4- Данные для построения графика времени и пути разгона автомобиля

№ строки параметр размерность номер точки

0 1 2 3 4 5 6 передача 1

1 Vi,1 км/ч 2,7 3,85 4,9 6,1 7,3 8,45 9,6

2 Vi,1 м/с 0,208 0,297 0,378 0,471 0,563 0,652 0,208

3 ?Vi,1 м/с 0,089 0,081 0,093 0,093 0,089

4 ai,1 м/с2 0,75 0,81 0,82 0,81 0,8 0,76 0,7

5 ai,cp1 м/с2 0,78 0,815 0,815 0,805 0,78 0,73

6 ?ti,1 с 0,114 0,099 0,114 0,115 0,114 0,122

7 ti с 0 0,114 0,213 0,327 0,442 0,556 0,677

8 тпер с 1,00

9 Vпер1 км/ч 0,235

10 Vпер1 м/с 0,065

11 Vicp1 м/с 0,25 0,34 0,42 0,52 0,61 0,70

12 ?Si,1 м 0,029 0,034 0,048 0,059 0,069 0,085

13 S1 м 0,029 0,062 0,111 0,170 0,239 0,324

14 Sпер1 м 0,176 передача 2

1 Vi,2 км/ч 4,12 5,88 7,65 9,3 11,3 13,0 14,72

2 Vi,2 м/с 0,318 0,454 0,590 0,718 0,872 1,003 1,136

3 ?Vi,2 м/с 0,136 0,137 0,127 0,154 0,131 0,133

4 ai,2 м/с2 0,833 0,881 0,906 0,911 0,882 0,839 0,768

5 ai,cp2 м/с2 0,857 0,894 0,909 0,897 0,861 0,804

6 ?ti,2 с 0,158 0,153 0,140 0,172 0,152 0,165

7 ti с 1,677 1,835 1,988 2,128 2,301 2,453 2,618

8 тпер с 1,00

9 Vпер2 км/ч 0,235

10 Vпер2 м/с 0,065

11 Vicp2 м/с 0,39 0,52 0,65 0,79 0,94 1,07

12 ?Si,2 м 0,061 0,080 0,092 0,137 0,143 0,177

13 S2 м 0,5 0,561 0,641 0,733 0,869 1,012 1,189

14 Sпер2 м 1,04 передача 3

1 Vi,3 км/ч 6,28 8,98 11,7 14,4 17,1 19,9 22,45

2 Vi,3 м/с 0,48 0,69 0,90 1,11 1,32 1,54 1,73

3 ?Vi,3 м/с 0,21 0,21 0,21 0,21 0,22 0,20

4 ai,3 м/с2 1,71 1,63 1,56 1,47 1,36 1,24 1,03

5 ai,cp3 м/с2 1,67 1,60 1,52 1,42 1,30 1,14

6 ?ti,3 с 1,05 0,87 0,92 0,98 1,07 1,96

7 ti с 9,51 10,55 11,42 12,34 13,32 14,39 16,35

8 тпер с 1,00

9 Vпер3 км/ч 0,33

10 Vпер3 м/с 0,09

11 Vicp3 м/с 21,35 22,92 24,31 25,69 27,08 28,89

12 ?Si,3 м 22,32 19,96 22,28 25,22 28,94 56,56

13 S3 м 123,59 145,91 165,87 188,15 213,37 242,30 298,87

14 Sпер3 м 29,95 передача 4

1 Vi,4 км/ч 107,67 112,00 116,00 120,00 124,00 130,00 136,00

2 Vi,4 м/с 29,91 31,11 32,22 33,33 34,44 36,11 37,78

3 ?Vi,4 м/с 1,20 1,11 1,11 1,11 1,67 1,67

4 ai,4 м/с2 1,05 1,01 0,97 0,92 0,87 0,79 0,69

5 ai,cp4 м/с2 1,03 0,99 0,95 0,90 0,83 0,74

6 ?ti,4 с 1,17 1,12 1,18 1,24 2,01 2,25

7 ti с 17,35 18,52 19,64 20,82 22,06 24,07 26,32

8 тпер с 1,00

9 Vпер4 км/ч 0,43

10 Vпер4 м/с 0,12

11 Vicp4 м/с 30,51 31,67 32,78 33,89 35,28 36,94

12 ?Si,4 м 35,66 35,54 38,54 42,07 70,84 83,21

13 S4 м 328,82 364,48 400,02 438,56 480,63 551,47 634,68

14 Sпер4 м 37,72 передача 5

1 Vi,5 км/ч 135,57 142,00 149,00 156,00 160,00 165,00 170,00

2 Vi,5 м/с 37,66 39,44 41,39 43,33 44,44 45,83 47,22

3 ?Vi,5 м/с 1,79 1,94 1,94 1,11 1,39 1,39

4 ai,5 м/с2 0,69 0,61 0,52 0,41 0,35 0,26 0,17

5 ai,cp5 м/с2 0,65 0,57 0,47 0,38 0,31 0,22

6 ?ti,5 с 2,75 3,44 4,18 2,92 4,55 6,46

7 ti с 27,32 30,07 33,51 37,69 40,61 45,17 51,63

8 тпер с 1,00

9 Vпер5 км/ч 0,48

10 Vпер5 м/с 0,13

11 Vicp5 м/с 38,55 40,42 42,36 43,89 45,14 46,53

12 ?Si,5 м 105,97 139,09 177,14 128,33 205,55 300,57

13 S5 м 672,40 778,36 917,46 1094,59 1222,92 1428,48 1729,04

14 Sпер5 м 47,16

Строим график скоростных характеристик времени и пути разгона автомобиля (рисунок 6).

3.5.3 Практическое использование характеристики времени и пути разгона

По скоростной характеристике разгона автомобиля определяют следующие оценочные измерители тягово-скоростных свойств автомобиля: 1) Условная максимальная скорость Vy max в км/ч.

Данная скорость определяется как средняя скорость прохождения автомобилем последних 400 метров двухкилометрового участка:

где t2000 и t1600 - время разгона автомобиля на участках протяженностью соответственно 2000 м и 1600 м.

2) Время разгона автомобиля и на участках протяженностью 400 и 1000 м.

Время разгона до заданной скорости.

Vз = 100 км/ч -для легковых автомобилей. тз = 14,4 с.

Данные, определяемые по характеристике времени и пути разгона приведены в таблице 5.4.

4. Топливная экономичность автомобиля

4.1 Построение топливной характеристики автомобиля

Топливной экономичностью автомобиля называют совокупность свойств, определяющих расход топлива при выполнении автомобилем транспортной работы в разных условиях движения.

Топливной характеристикой установившегося движения -это зависимость путевого расхода топлива от установившейся скорости при движении автомобиля по ровного горизонтальной дороге на высшей передаче в коробке передач.

Статистической обработкой топливно-экономических характеристик двигателя внутреннего сгорания установлено, что удельный расход топлива определяется удельным расходом топлива при максимальной мощности двигателя ,степенью использования двигателя И и степенью использования частоты вращения Е, то есть:

КИ ,KE - - коэффициенты ,зависящие соответственно от степени использования мощности и частоты вращения двигателя.

Для карбюраторного двигателя :

Степень использования мощности определяется выражением :

Степень использования частоты вращения двигателя:

При построении графика топливной характеристики установившегося движения для заданной скорости автомобиля на высшей передаче определяется: · Обороты двигателя, соответствующие заданной в км/ч скорости:

где, - передаточное число трансмиссии на высшей передаче

· Значение эффективной мощности на валу двигателя, соответствующее полученным оборотам двигателя:

· Значение мощности, передающейся в трансмиссию автомобиля:

· Значение мощности, подводимой к ведущим колесам автомобиля на высшей передаче:

· Значения мощностей, затрачиваемых на преодоление сил дорожного сопротивления и сопротивление воздуха (здесь скорость в м/с):

· Значения степени использования мощности И и частоты вращения Е:

Путевой расход топлива (в л/100 км) определяется по формуле:

где gep - удельный расход топлива двигателем при максимальной мощности, выше ge min на 5…10%.

Для карбюраторных двигателей ge min лежит в пределах 260…310г/КВТ ч; принимаем ge min = 270 г/КВТ ч; gep=297 г/КВТ?ч (10 %), ?т - плотность топлива(бензина), ?т = 730 кг/м3.

Все данные сведены в таблицу 4.1.

Таблица 4.1 -Данные для построения топливной характеристики установившегося движения автомобиля.

V, км/ч ne, об/мин Ре ст, КВТ Ре, КВТ Рк, КВТ Р?, КВТ Рв, КВТ И Е ки ke Qs, л/100км

19,86 600 11,10 10,54 9,70 0,69 0,08 0,08 0,13 1,20 1,14 2,35

43,03 1300 29,30 27,84 25,61 1,57 0,85 0,09 0,27 1,19 1,05 3,12

66,21 2000 50,15 47,64 43,83 2,62 3,11 0,13 0,42 1,19 0,99 4,49

93,47 2823,53 73,76 70,07 64,46 4,20 8,75 0,20 0,59 1,16 0,96 6,80

112,55 3400 87,07 82,72 76,10 5,61 15,28 0,27 0,71 1,12 0,95 8,80

135,72 4100 96,79 91,95 84,59 7,72 26,79 0,41 0,85 1,04 0,97 11,37

158,89 4800 96,45 91,63 84,30 10,38 42,99 0,63 1,00 0,92 1,00 13,70

170,02 5136 91,78 87,19 80,22 11,87 52,67 0,80 1,07 0,90 1,02 15,33

Строим график зависимости топливной характеристики установившегося движения на высшей передаче ( рисунок 7).

Рисунок 7 - Топливная характеристика установившегося движения

4.2 Определение эксплуатационного расхода топлива

При определении эксплуатационного расхода топлива исходим из того, что при неустановившемся движении по дорогам с асфальтобетонным покрытием расход топлива оказывается на 10…15% выше, чем расход, определенный по топливной характеристике установившегося движения при скорости, соответствующей 2/3 от максимальной для автомобилей с карбюраторным двигателем. Определяя значения максимальной эксплуатационной скорости на высшей передаче надо учитывать ограничение скорости правилами дорожного движения, оказывающей влияние на значение максимальной эксплуатационной скорости.

Принимаем

1) Рассчитываем скорость ,при которой определяется эксплуатационный расход топлива

2) По графику топливной характеристики установившегося движения для эксплуатационной скорости определяется расход топлива.

3) Рассчитываем эксплуатационный расход топлива QЭ :

Заключение

В конце расчетов заполняем итоговые таблицы с основными параметрами, характеризующими тягово-скоростные и топливно-экономические свойства автомобиля.

Таблица 1-Данные, определяемые по тяговой характеристике. параметр Vmax Fk v Fk5max Fkmax Vmin F? Vk5 DV5 DF5 размерность км/ч КН КН КН км/ч КН км/ч - - значение 170 1,698 2,483 7,725 6,38 10,4 93,47 1,822 1,49

Таблица 2- Данные, определяемые по динамической характеристике. параметрь Va max Dv D5max Dmax F5? max h5 max Vmin D? Vk5 DV5 DD5 размерность км/ч - - - КН - км/ч - км/ч - - значение 170 0,082 0,132 0,432 0,0956.380,4793.51,825.25

Таблица 3 -Данные, определяемые по характеристике ускорений автомобиля. параметр axmax Vaxmax ax5max Vax5max Vmax размерность м/с2 км/ч м/с2 км/ч км/ч значение 3,12 30 1,08 66,2 170

Таблица 4- Данные, определяемые по характеристике времени и пути разгона. параметр Vymax t400 t1000 Vз тз размерность км/ч с с км/ч с значение 137 19,5 35 100 14,4

Таблица 5-Данные, определяемые по топливной характеристике. параметр VQK Qk Vэ QЭ размерность км/ч л/100км км/ч л/100км значение 120 9,5 113,3 9,9

автомобиль тяговый передача

1.Методическое пособие «Оценка тягово-скоростных и топливно-экономическич свойств автомобиля» / О.С. Руктешель Минск-2008.

2. ГОСТ 4754 - 97 “ Шины пневматические для легковых автомобилей, прицепов к ним, легких грузовых автомобилей и автобусов особо малой вместимости “.

3.Тарасик В.П. «Теория движения автомобиля» учебник для вузов БХВ-Петербург-2004

4.Теория автомобилей и двигателей /Тарасик В.П., Бренч М.П. Мн: ООО «Новое значение»-2004

Размещено на .ru