Тяговый расчет автомобиля

 

Введение………………………………………………………………………….. 2

1.параметры автомобиля………………………………………………………….3

2.Определение параметров двигателя …………………………………………..4

3.Внешняя скоростная характеристика автомобиля ……..…………………… 5

4.Определение передаточных чисел ..………………………………………….. 7

5. Определение динамических показателей автомобиля ………….………….. 9

6. Определение ускорения автомобиля, времени и пути разгона…….……... 13

7. Мощностной баланс автомобиля………………………………...…………..17

8. Топливная экономичность ………………………………………………......18

9. Определение времени движения на переход и расход топлива…………...20

Приложение……………………………………………………………………...21

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Введение

         Тягово-скоростными свойствами автомобиля называют совокупность

свойств определяющих возможные по характеристикам двигателя или сцепления ведущих колес с дорогой, диапазоны изменения скоростей движения и предельные интенсивности разгона и торможения автомобиля при его работе на тяговом режиме работы в различных дорожных условиях.                   Тяговым принято считать режим, при котором от двигателя к ведущим

колесам подводиться мощность, достаточная для преодоления внешних

сопротивлений движения.

       Показатели  тягово-скоростных свойств автомобиля (максимальная скорость, ускорение при разгоне или замедлении при торможении, сила тяги на крюке, эффективная мощность двигателя, подъем, преодолеваемый в различных дорожных условиях, динамический фактор, скоростная характеристика) определяются проектировочным тяговым расчетом.

      Он предполагает определение конструктивных параметров, которые могут обеспечить оптимальные условия движения, а также установление предельных дорожных условий движения для каждого типа автомобиля. Тягово-скоростные свойства и показатели определяются при тяговом расчете автомобиля.

 

 

Задание:

Выполнить проектный расчет автомобиля и решить следующие задачи.

 

1.Определить основные конструктивные параметры автомобиля, обеспечивающие заданную производительность.

2. Оценить тяговую скорость автомобиля.

3. Определить топливную экономичность автомобиля, работающего в конкретных условиях.

 

1. Параметры автомобиля

Заданные параметры:

Легковой автомобиль, карбюраторный двигатель;

Колесная формула – 4Х2;

Максимальная скорость – Vmax=130 км/ч;

Максимальная грузоподъемность – Гтах=130 кг;

Тип трансмиссии – механическая.

 

Принятые параметры

Масса автомобиля - mо=1,1 т;

Габаритные размеры:

Ширина – В=1,5 м;

Высота – Н=1,5 м;

Площадь поперечного сечения автомобиля находим по формуле:

F=0,78*B*Н                                                                                             (1)

F=1,755 м²;

Находим коэффициент полезного действия по формуле

ŋтр=ŋс*ŋк(1-ς),                                                                                    (2)

где ŋс=0,98; ŋк=0,97; ς=0,01

ŋтр=0,94

 Определение массы автомобиля

та=то+тгр+75*п,                                                                                (3)

где п – число пассажиров;

та=1605 кг (1,605 т).

Определение радиуса колеса

Rк=0,5d+λHш,                                                                                          (4)

где λ=0,8; Нш - высота шин = 0,113 м,

Rк=0,225 м

2. Определение параметров двигателя

Nev=Nk/ ŋтр=ψ*ma*q*Vmax+kFVmax,                                                    (5)

где ψ – коэффициент сопротивления с дорогой;

ψ=fcosα+sinα, ψ=f=0,015

f –Коэффициент качения;

k=0,25

Nev=30812,7 Вт

Мощность двигателя

Neтах=Nev max/A(nmax/nNemax)+B(nmax/nNemax)²-C(nmax/nNemax)³            (6)

где А=В=С=1 для карбюраторного двигателя

Neтах=23,225 кВт

 

 

 

 

 

 

 

 

 

3. Внешняя скоростная характеристика автомобиля

Тягово-динамические качества автомобиля при движении с различной скоростью зависят от изменения мощности и крутящего момента двигателя, получаемого при полном открытии дроссельной заслонки, поэтому основой дальнейших расчетов служит внешняя скоростная характеристика двигателя.

   Внешнюю скоростную характеристику  рассчитывают и строят, используя  эмпирическое уравнение С. Р. Лейдермана.

Текущее значение мощности Nei находят по формуле

Nei=Nemax[A(nmax/nNemax)+B(nmax/nNemax)²-C(nmax/nNemax)³ ]              (7)

Для удобства расчетов отношение nmax/nNemax заменяют на Хi,

и тогда:

Nei=Nemax[A*Xi+B(Xi)²-C(Xi)³ ]                                        (8)

Момент, соответствующий принятой частоте вращения, подсчитывают по формуле:

Mei=30/π*Nei/ni;                                                                                      (9)

Удельный расход топлива рассчитываем по формуле:

gei=gє(1,22-1,22*Xi+Xi²),                                                                         (10)

где gє=300 гр/кВт-ч;

Часовой расход топлива находим по формуле:

Gm= gei*Nei                                                                                              (11)

Данные расчетов заносим в таблицу 1 и по ее результатам строим внешнюю скоростную характеристику (рис 1 в приложении).

Таблица 1

№	Относительное значение Xi	Частоты вращения ni, мин^-1	Эффективная мощность Nei, кВт	Эффективный крутящий момент Mei	Удельный расход топлива gei, гр/кВтч	Часовой расход топлива G, кг/ч
1	0,2	1000	7,3	70,08	304,8	2,22504
2	0,4	2000	15,61	74,93	267,6	4,177236
3	0,6	3000	23,42	74,94	254,4	5,958048
4	0,8	4000	29,21	70,1	265,2	7,746492
5	1	5000	31,47	60,42	300	9,441
6	1,2	6000	28,7	45,92	358,8	10,29756

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

4. Определение передаточных  чисел

 Определение чисел главной передачи

Передаточное число главной передачи находят по формуле максимальной скорости движения на прямой передаче:

Vmax=π/30*(nNemax*Rk/io);                                                                     (12)

Отсюда:

io= π/30*(nNemax*Rk/Vmax);                                                                    (13)

io=3,72.

 Определение чисел коробки перемены передач

Пренебрегая сопротивлением воздуха для малых скоростей движения автомобиля на первой передаче, из уравнения тягового баланса имеем:

Pkmax ≥ Pφmax, т.е.

(Memax* io*ik/Rk)* ŋтр ≥ ma*g* ψ                                                     (14)

Из неравенства (14) имеем

ik1=( ma*g* ψ)/( Memax* io*Rk);                                                         (15) 

ik1=5,9

Соотношение передаточных чисел коробки переключения передач у автомобилей выбирают из соображений обеспечения наиболее интенсивного поэтапного разгона. Для плавного перехода с одной передачи на другую необходимо, чтобы скорости при различных частотах коленчатого вала были одинаковыми.

Поэтому:

 ik1/ ik2= ik2/ ik3= ik3/ ik4=q;  т.е.                                                             (16)

ряд изменения передаточных чисел коробки перемены передач должен соответствовать геометрической прогрессии, где q – знаменатель.  Знаменатель геометрической прогрессии находим из выражения:

q=³√ ik1                                                                                                      (17)

q=1,8;

ik2= ik1/q; ik2=3,3;

 ik3= ik2/q; ik3=1,8;

ik4=1;

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

5. Определение динамических показателей автомобиля

Основными динамическими показателями автомобиля являются касательная сила тяги на ведущих колесах, динамический фактор, скорость движения, ускорение время и путь разгона. Последние три параметра характеризуют быстроту разгона автомобиля и определяют его приемистость. Параметры динамичности автомобиля определяются по универсальной динамической характеристике и заданному дорожному сопротивлению для горизонтального участка дороги с твердым покрытием.

 

Динамическая характеристика

Для сравнительной оценки тяговых качеств автомобиля, независимо от  массы используется динамический фактор.

Динамический фактор равен отношению тягового запаса автомобиля к массе:

Д=Рт-Рв/G=((Memax* io*ik* ŋтр/Rk)-kFVa²)/mg                                   (18)

Порядок расчета динамической характеристики следующий:

1) Используя данные внешней скоростной характеристики ni, Mei, динамическую характеристику строят для всех передач, учитывая Rk, io, ik;

2) Скорость движения автомобиля определяется по формуле:

Va=0,105*(ni*Rk/ io* ik);                                                                           (19)

3) Тяговую силу на колесах  находим  по формуле:

Pm=Memax* io*ik* ŋтр/Rk                                                                      (20)

4) Величину силы сопротивления встречного ветра определяем по формуле:

Pв= kFVa²;                                                                                                (21)

5) Динамический фактор:

Д=Рт-Рв/G=((Memax* io*ik* ŋтр/Rk)-kFVa²)/mg;

Данные расчетов заносим в таблицу 2 и по ее результатам строим динамическую характеристику. На рисунке 2, в приложении, наносятся основные данные динамической характеристики, определяют динамические качества автомобиля.

 

Таблица 2

1 передача
Va	1,22	2,44	3,66	4,88	6,1	7,32
Pт	5,67	6,062	6,063	5,672	4,888	3,715
Pв	0,0007	0,0026	0,0059	0,0105	0,0163	0,0235
Pт-Pв	5,6693	6,0594	6,0571	5,6615	4,8717	3,6915
Д	0,360436	0,385237	0,385091	0,35994	0,309727	0,234694
До	0,5262	0,5624	0,5622	0,5255	0,4522	0,3427
2 передача
Va	2,18	4,36	6,54	8,72	10,91	13,09
Pт	3,171	3,391	3,391	3,172	2,734	2,078
Pв	0,0021	0,0083	0,0188	0,0336	0,0522	0,0752
Pт-Pв	3,1689	3,3827	3,3722	3,1384	2,6818	2,0028
Д	0,201469	0,215061	0,214394	0,19953	0,1705	0,127332
До	0,2941	0,314	0,313	0,2913	0,2489	0,1859