Тяговый расчет автомобиля

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2.РАСЧЕТ ЭКСПЛУАТАЦИОННЫХ СВОЙСТВ АВТОМОБИЛЯ.

 

2.1 Динамическая характеристика.

 

Динамическая  характеристика выражается графиком зависимости  динамического фактора от скорости движения автомобиля.

Значения  динамического фактора определяют по формуле

 

D_а = ( P_т- P_в) / G_а,                                       (2.1.1)

 

Где P_т – тяговая сила автомобиля, Н;

P_в – сила сопротивления воздуха, Н;     

G_а – полный вес автомобиля, Н.

 

D_а = ( 49860,52– 2,107) / 127922,4=0,39

 

P_т= М_е∙_∙u_тр∙h_тр/ r,  (2.1.2)

 

P_в= k_В∙F V²,(2.1.3)

 

где u_тр – передаточное число трансмиссии;

h_тр – к.п.д. трансмиссии (примерные значения приведены ниже);

r – радиус колеса, м;

k_В∙ – коэффициент сопротивления воздуха, Н ∙ с² / м⁴;

Fw– лобовая площадь автомобиля, м²;

V – скорость движения автомобиля, м/с;

m_a – полная масса автомобиля, кг;

g– ускорение свободного падения (g = 9,81 м/с²).

 

P_т= 758,409∙36,524∙0,9/0,5=49860,52(Н), 

 

P_в= 0,6∙6,8∙0,719²=3198,72(Н),

 

u_тр =u_к∙u_о,

 

где u _к - передаточное число коробки передач;

u_о – передаточное число главной передачи.

 

u_тр =7,791∙4,688=36,524

 

 

Скорость автомобиля определяют по формуле

 

      V = 0,105∙n_е∙r / u_тр, м/с(2.1.6)

 

V = 0,105∙500∙0,5 /36,524=0,719(м/с).

 

Таблица2.1.1 – Параметры динамической характеристики

 

nе	об/мин	500	1000	1500	2000	2500
Ме	Нм	758,409	810,713	810,713	758,409	653,801
Первая передача трансмиссии  uтр = 36,524
Pт	н	49860,52	53299,17	53299,17	49860,52	42983,21
Pв	н	2,107	8,43	18,967	33,719	52,686
Dа	-	0,39	0,417	0,417	0,39	0,336
V	м/с	0,719	1,437	2,156	2,875	3,594
Вторая передача трансмиссии uтр = 18,424
Pт	н	25151,22	26885,78	26885,78	25151,22	21682,09
Pв	н	8,282	33,129	74,541	132,517	207,058
Dа	-	0,197	0,21	0,21	0,196	0,168
V	м/с	1,425	2,85	4,274	5,699	7,124
Третья передача трансмиссии uтр = 9,294
Pт	н	12687,07	13562,04	13562,04	12687,07	10937,13
Pв	н	32,55	130,199	292,948	520,797	813,745
Dа	-	0,099	0,105	0,104	0,095	0,079
V	м/с	2,825	5,649	8,474	11,298	14,123
Четвертая передача трансмиссии uтр =4,688
Pт	н	6399,759	6841,121	6841,121	6399,759	5517,034
Pв	н	127,922	511,686	1151,294	2046,744	3198,038
Dа	-	0,049	0,049	0,044	0,034	0,018
V	м/с	5,599	11,199	16,798	22,398	27,997

 

По данным таблицы 2.1.1строим график динамической характеристики совместно с номограммой нагрузок.

     По мере изменения  веса транспортной машины от G_а до G динамический фактор его изменяется, и его величину можно определить по формуле

 

 

 

где G_а – полный вес автомобиля, Н;

G – фактический вес автомобиля, Н.

 

 

2.2 Ускорения при разгоне.

 

Одним из показателей динамических качеств автомобиля при неравномерном движении служит ускорение при разгоне.

Ускорение автомобиля при разгоне  определяют по формуле

  а = (D_а- y)∙g/d_вр,м/с          (2.2.1)

 

где d_вр – коэффициент учета вращающихся масс;

y – коэффициент сопротивления дороги ( в расчетах необходимо принять

y = 0,018 (y_v по заданию)).

 

а = (0,39–0,018)∙9,81/1,342=2,718(м/с²)

 

d_вр = 1,03+0,04 ∙u_кп².(2.2.2)

 

d_вр = 1,03+0,04 ∙7,791²=1,342

 

Значения ускорений автомобиля определяют для всех передач трансмиссии и вносят в таблицу 2.2.1.

 

Таблица 2.2.1- Параметры для построения графика ускорений

Первая передача трансмиссии  uтр =36,524dвр =1,342
V	м/с		0,718		1,437	2,156	2,875	3,593
а	м/с2		2,718		2,914	2,914	2,716	2,322
Вторая  передача трансмиссии   uтр = 18,424dвр =1,187
V		м/с		1,425	2,85	4,274	5,699	7,124
а		м/с2		1,475	1,585	1,583	1,467	1,238
Третья  передача трансмиссии uтр =9,294dвр =1,109
V	м/с		2,825		5,649	8,476	11,298	14,123
а	м/с2		0,716		0,769	0,758	0,682	0,541
Четвертая  передача трансмиссии   uтр = 4,688dвр = 1,07
V		м/с		5,599	11,2	16,798	22,398	27,997
а		м/с2		0,284	0,289	0,243	0,147	0,001

 

В таблице 2.2.1 значения скоростей движения транспортной машины V и передаточных чисел трансмиссии переносят из таблицы 2.1.1.

     По данным таблицы  2.2.1 строим график ускорений, который представляет собой зависимость ускорений транспортной машины от скорости ее движения     

 

2.3 Топливная экономичность автомобиля.

 

Топливную экономичность автомобиля (ее основной показатель q_п) определяют для случая, когда автомобиль движется на высшей передаче трансмиссии, на которой возможно движение по заданному участку трассы, характеризуемому коэффициентом сопротивления дороги y_v при максимальной скорости . Возможность движения определяется по графику динамической характеристики. Пока выполняется условие y£ D, т.е. пока коэффициент суммарного дорожного сопротивления не превышает значения динамического фактора, движение возможно.

Одним из показателей топливной экономичности  автомобиля является путевой расход топлива, который определяется по формуле

 

q_п= 1,1g_emin∙К_N∙К_ω∙(N_y +N_в) ,  (2.3.1)

                  36∙V∙r_т∙h_тр

 

где q_п – путевой расход топлива, л / 100 км;

g_emin– минимальный  удельный эффективный расход топлива, г/кВтч(для дизельных двигателей. . . . .220…260);

К_N – эмпирический коэффициент, зависящий от степени использования мощности;

К_ω – эмпирический  коэффициент, зависящий от частоты вращения коленчатого вала двигателя;

N_y - мощность, затрачиваемая на сопротивление дороги, кВт;

N_в– мощность,  затрачиваемая на сопротивление воздуха, кВт;

r_т – плотность топлива, кг/дм³(дизель. . . . . . . . . . . .0,86).

 

q_п==21,614(л / 100 км).

 

Эмпирические  коэффициенты К_N и К_w определяются по следующим зависимостям для дизельных двигателей

 

      К_N =3,27-8,22U+9,13U² -3,18U³,(2.3.2)

 

     К_N =3,27-8,22∙0,371+9,13∙0,371² -3,18∙0,371³=1,315

 

Значения коэффициента К_n для любого типа двигателя определяют по зависимости

К_ω = 1,25 - 0,99(n_е/n_N) + 0,98(n_е/n_N)² - 0,24(n_е/n_N)³.  (2.3.3)

 

К_ω = 1,25 - 0,99*0,2 + 0,98*0,2² - 0,24*0,2³=1,089

 

В выражениях (4.3.10) и (4.3.11) параметр U называется степенью использования мощности и определяется по формуле

 

     U = (N_y + N_в)/N_т,

 

U = (12,893+0,366)/35,737=0,371

 

где N_т – тяговая мощность автомобиля, кВт.

Тяговую мощность автомобиля определяют по формуле

 

N_т = N_е∙h_тр.(2.3.4)

 

N_т = 39,707∙0,9=35,737(кВт)

 

Отношение n_е/n_Nв формуле (4.3.12) берут из таблицы 4.2.2.

Мощность N_y, затрачиваемую на сопротивление дороги, и мощностьN_в, затрачиваемую на сопротивление дороги, определяют по следующим формулам

 

      N_y = Ga∙y_v∙V∙10^-3,          (2.3.5)

 

N_y = 127922,4∙0,018∙5,599∙10^-3=12,893(кВт)

 

N_в= Рв∙V∙10^-3,  (2.3.6)

 

N_в= 1,225∙5,599∙10^-3=0,366(кВт)

 

Значения  определенные выше заносим в таблицу 2.3.1

 Таблица 2.3.1 – Параметры для построения графика топливной

 экономичности

nе/n	-	0,2	0,4	0,6	0,8	1,0
Ne	кВт	39,707	84,891	127,337	158,829	171,152
Nт	кВт	35,737	76,402	114,603	142,946	154,037
V	м/с	5,599	11,199	16,798	22,398	27,997
Ny	кВт	12,893	25,786	38,68	51,573	64,466
Nв	кВт	0,366	2,925	9,871	23,399	45,7
U	-	0,371	0,376	0,424	0,524	0,715
КN	-	1,315	1,302	1,184	1,011	0,898
Кω	-	1,089	0,995	0,957	0,962	1
qп	л/100км	30,788	30,161	29,746	29,583	30,788

 

По данным таблицы 2.3.1 строят график расхода топлива.

 

 

2.4 Устойчивость автомобиля.

 

Наиболее  вероятна и наиболее опасна потеря поперечной устойчивости автомобиля, которая оценивается следующими показателями:

V_з – максимальная (критическая) скорость движения автомобиля по окружности, соответствующая началу его скольжения, м/с (в дальнейшем – критическая скорость автомобиля  по условию заноса);

V_о – максимальная  (критическая) скорость движения автомобиля  по окружности, соответствующая началу его опрокидывания, м/с (в дальнейшем – критическая скоростьавтомобиля по условию опрокидывания);

bз  - максимальный    (критический)  угол косогора, соответствующий началу поперечного скольжения колес автомобиля, град. (в дальнейшем – критический угол по условию заноса);

b_о – максимальный  (критический)  угол косогора, соответствующий началу поперечного опрокидывания автомобиля, град. (в дальнейшем – критический угол по условию опрокидывания).      

Критическая скорость автомобиляпо условию заносаопределяют по следующей формуле

 

V_з = ,         (2.4.1)

 

гдеV_з – критическая скорость автомобиля по условию заноса, м/с;

R – радиус поворота,м (в расчетах принять R=100 м);

j – коэффициент сцепления шин с дорогой (в расчетах принять j = 0,8);

g – ускорение свободного падения, м/с².

 

V_з = =28 (м/с).

 

Критическая скоростьавтомобиля по условию опрокидывания определяют по формуле

 

V_o=,  (2.4.2)

 

гдеV_o – критическая скорость автомобиля по условию опрокидывания, м/с;

К_ср – средняя колея автомобиля, м;

h_ц – высота центра тяжести автомобиля, м.

 

V_{o =}=25( м/с).

 

Критический угол по условию заноса определяют по формуле

 

b_з = аrctgj, град  (2.4.3)

 

b_з = аrctg 0,8=39^о

 

Критический угол по условию опрокидывания определяют по формуле

 

b_о = аrctg∙(К_ср/2∙h_ц), град     (2.4.4)

 

b_о = аrc tg∙0,65=33^о

 

Возможность автомобиля противостоять опрокидыванию зависит от отношения К_ср/2h_ц, которое называется коэффициентом поперечной устойчивости и обозначается h_поп.

Значения  коэффициента поперечной устойчивости для грузового автомобиля 0,55…0,8.

 

2.5 Тормозные свойства автомобиля.