Оценка тягово-энергетических характеристик транспортных средств и принципы работы подвижного состава

Размещено на http://www.allbest.ru/

Размещено на http://www.allbest.ru/

Федеральное агентство по образованию

Государственное образовательное учреждение

Высшего профессионального образования

КУРСОВОЙ ПРОЕКТ

По дисциплине «Транспортные средства»

На тему:

«Оценка тягово-энергетических характеристик транспортных средств и принципы работы подвижного состава»

Москва 2009

Содержание

Введение

1. Железнодорожный транспорт

1.1 Техническая характеристика тепловоза ТЭП60

1.2 Определение массы состава пассажирского поезда

1.3 Расчет основного удельного сопротивления движению пассажирского поезда

1.4 Расчет тормозного пути

2. Автомобильный транспорт

2.1 Внешняя скоростная характеристика двигателя

2.2 Тяговый баланс автомобиля

Заключение

Список используемой литературы

ВВЕДЕНИЕ

В данном курсовом проекте автором рассматривается два вида транспорта - железнодорожного и автомобильного - с технической стороны.

Для оценки тягово-энергетических характеристик каждого из них были проведены необходимые расчеты. Так, для железнодорожного транспорта (тепловоз ТЭП60) была дана техническая характеристика, определена масса состава поезда, рассчитаны основное и дополнительное сопротивление, рассчитан тормозной путь. Для автомобильного транспорта (ЗИЛ 130) также была дана эксплуатационно-техническая характеристика, рассчитаны и построены внешняя скоростная характеристика двигателя и тяговый баланс автомобиля.

В результате проведенных автором работ были закреплены общелекционные знания устройства и принципов работы подвижного состава.

В ходе выполнения работы автор опирался на Правила тяговых расчетов на железнодорожном транспорте и на другую рекомендованную литературу.

В ходе курсового проекта выполнялись следующие задачи: закрепление общеинженерных знаний, основ и принципов теории, устройства и работы техники транспорта ее возможностей и технико-экономических характеристик, а также сравнительная оценка преимуществ отдельных видов транспортных средств, выходных параметров транспортных средств, определяющих их способность к перевозке пассажиров и грузов в конкретных условия, что необходимо для выбора вариантов применения техники.

1. Железнодорожный транспорт

1.1 Техническая характеристика подвижного состава

Тепловоз ТЭП60 -- пассажирский тепловоз, производившийся в СССР на Коломенском тепловозостроительном заводе с 1960 по 1985 год. Всего было построено 1241 тепловоза этой модели, которые по состоянию на апрель 2007 года всё ещё эксплуатируются Российскими железными дорогами и на железных дорогах других стран бывшего СССР.

После эры паровозов первыми тепловозами, приспособленными для пассажирской службы, стали тепловозы серии ТЭ7, а пассажирскими электровозами -- электровозы ВЛ60П. И тот, и другой локомотив по конструкции больше относились к грузовым локомотивам и в связи с особенностями конструкции экипажной части имели ограничение скорости движения. В связи с необходимостью замены пассажирских паровозов полноценными пассажирскими тепловозами и появился тепловоз ТЭП60.

Проектирование тепловоза велось под руководством заместителя главного конструктора по локомотивостроению Г. А. Жилина. Первый тепловоз был построен в апреле 1960 года. В январе 1961 года он поступил для испытаний на линию Москва -- Ленинград Октябрьской железной дороги. В 1960 году был построен второй такой тепловоз. Серия, присвоенная тепловозу, означала следующее: Т -- Тепловоз, Э -- с электрической тяговой передачей, П -- пассажирский, 60 -- 60-е годы.

Это был основной пассажирский тепловоз бывшего СССР. Дольше него выпускался только грузовой тепловоз ТЭ3 (около 30 лет). Качество техники обычно закладывается на стадии проекта. "Шестидесятник" имел простой и надежный дизель (хоть и двухтактный) из серии Д45, изначально проектировавшейся для дизельных подводных лодок. Конструкция тележки скопирована у французского пассажирского электровоза.

В результате получилась очень надежная и живучая машина, прослужившая долгие годы. Несколько лет ТЭП60 водил "Красную стрелу" (до замены его на электровоз ЧС2) и установил один из тогдашних рекордов скорости - 188 км/ч.

Серийный выпуск тепловоза был начат в 1961 году и продолжался до 1985 года. Был построен 1241 тепловоз. Первые тепловозы ТЭП60 работали некоторое время на линии Москва -- Ленинград, затем тепловозы этой серии начали обслуживать пассажирские поезда Ленинград -- Таллин, Лозовая -- Мелитополь. В разные годы тепловозы ТЭП60 поставлялись в депо Тюмень Свердловской дороги, Засулаукс Прибалтийской дороги; Витебск, Орша, Минск Белорусской дороги; Смоленск Московской дороги; Ленинград-Финляндский, Ленинград-Сортировочный-Московский, Волховстрой, Бологое Октябрьской дороги; Пологи, Пятихатки, Кривой Рог, Керчь, Днепропетровск Приднепровской дороги, Полтава Южной дороги, Барнаул Западно-Сибирской дороги; Волгоград, Саратов Приволжской дороги.

1.2 Технические особенности тепловоза ТЭП60



Техническая характеристика тепловоза ТЭП-60 приводится в таблице (табл. 1.).

Таблица 1

Техническая характеристика тепловоза ТЭП60

Показатель	Единицы измерения	Данные локомотива
Год начала-окончания выпуска	-	190-1985
Род службы	-	Пассажирский, односекционный, с 2 кабинами машиниста
Осевая формула (характеристика)	-	(3О-3О)
Род тока и напряжения в контактной сети	В	465/635, постоянный
Число и мощность тяговых электродвигателей	кВт	6*(305-310) в зависимости от модификации
Мощность при часовом режиме	кВт	2000
Сила тяги при часовом режиме (длительная сила тяги)	кгс	12500
Скорость при часовом режиме (скорость длительного режима)	км/ч	50
Конструкционная скорость	км/ч	160
Тип дизеля, тактность, число и расположение цилиндров		16 цилиндровый двухтактный 11Д45 серии ДН23/30
Мощность по дизелю	Л.С.	3000
Удельный расход топлива	г/л.с.ч.	170
Масса локомотива	т	126
Длина по осям сцепления автосцепок	мм	19250

Техническая характеристика пассажирских цельнометаллических вагонов приводится в таблице (табл. 2.)

Таблица 2

Технические характеристики пассажирских цельнометаллических вагонов

Показатель	Тип вагона
	Купейный с 4-х местными купе	Купейный с 4-х местными Купе повышенной комфортности	Мягкий с 2-х местными купе (СВ)	Некупейный со спальными местами (плацкартный)
Модель вагона	61-850	61-820	61-4165	61-826
Число спальных мест	36	36	14	54
Масса тары вагона без экипировки, тонн	47,6	50,3	48	47,6

1.3 Определение массы состава пассажирского поезда

Требуется определить массу состава пассажирского поезда, которая включает массу локомотива - тепловоза, снаряженного топливом, а также суммарную массу пассажирских вагонов брутто. Под массой брутто пассажирского вагона понимается сумма массы тары вагона без экипировки, масса находящихся в вагоне пассажиров из расчета 100 кг (0,1 т) на человека, включая бесплатный багаж, а также массу экипировки вагона - постельного белья, чайных принадлежностей и др.

Масса экипировки принимается равной 120 кг (0,12 т) для вагонов СВ и 150 кг (0,15 т) - для всех остальных категорий вагонов.

Масса брутто пассажирского вагона определяется исходя из его реальной загрузки: количество пассажиров в плацкартных вагонах максимальное - 100%, а в купейных - 78%.

Количество пассажиров в одном купейном вагоне:

(чел)

Количество пассажиров в одном плацкартном вагоне:

(чел)

Количество проводников в одном вагоне равно 2.

Определение массы состава пассажирского поезда:

(1)

где - масса состава пассажирского поезда;

- масса локомотива;

- суммарная масса пассажирских вагонов брутто.

(2)

где - масса тары вагона без экипировки;

- масса находящихся в вагоне пассажиров;

- масса экипировки вагона.

В составе поезда 1 купейный вагон повышенной комфортности модели 61-820, 5 купейных вагонов модели 61-850, 5 некупейных вагонов со спальными местами модели 61-826. Следовательно:

(т)

(т)

(т)

(т)

Тогда масса состава пассажирского поезда будет равна:

(т)

Вывод: масса локомотива равна 126 тонн, суммарная масса пассажирских вагонов брутто равна 574,55 тонн, общая масса состава пассажирского поезда составляет 700,55 тонн.

1.4 Расчет основного удельного сопротивления движению пассажирского поезда

Силы сопротивления движению поезда складываются из сил сопротивления движению локомотива и состава. Основное сопротивление имеется на всем пути движения поезда.

Основное сопротивление движению поезда создают, прежде всего, силы трения между отдельными частями подвижного состава, силы взаимодействия подвижного состав и пути, силы сопротивления воздушной среды (без учета ветра). Остальные составляющие имеют значительно меньшее влияние.

Основное сопротивление движению определяют по формуле:

(3)

где а, b, c - эмпирические коэффициенты.

Поскольку на сопротивление движению пассажирского поезда влияет большое число факторов, силы основного сопротивления движению определяют по эмпирическим формулам (табл. 3).

Таблица 3

Формулы для расчета удельного основного сопротивления движению локомотивов и вагонов, Н/кН

Вид подвижного состава	Движение	Звеньевой путь
Электровозы	под током
	без тока
Пассажирские вагоны	-

где - основное удельное сопротивление движению локомотива под током;

- основное удельное сопротивление движению локомотива без тока;

- основное удельное сопротивление движению пассажирского цельнометаллического вагона;

- нагрузка от оси вагона на рельсы, тонн.

Нагрузка от оси вагона на рельсы принимается равной удельной массе (брутто) пассажирского вагона, приходящегося на одну ось.

Основное удельное сопротивление всего состава пассажирского поезда может быть определено по формуле:

(4)

где - основное удельное сопротивление движению состава пассажирского поезда;

- масса брутто i-го вагона в составе поезда;

- основное удельное сопротивление движению i-го вагона, определенное по эмпирическим формулам табл. 3;

- масса брутто состава пассажирского поезда.

Основное сопротивление движению локомотива и состава по рассчитанным удельным силам определяют по следующим формулам:

(5)

где - основное сопротивление движению локомотива под током, Н;

- масса локомотива.

(6)

где - основное сопротивление движению локомотива без тока, Н

(7)

где - основное сопротивление движению состава пассажирского поезда, Н.

Основное удельное сопротивление движению пассажирского поезда, Н/кН, при движении электровоза под током определяется по формуле:

(8)

На холостом ходу, а также в ходе механического торможения основное удельное сопротивление движению пассажирского поезда, Н/кН, определяется по формуле:

(9)

Основное сопротивление движению пассажирского поезда в режиме тяги определяется по формуле:

(10)

Основное сопротивление движению пассажирского поезда в режиме холостого хода (и механического торможения) определяется по формуле:

(11)

В ходе выполнения курсового проекта необходимо построить кривые зависимости основного удельного сопротивления движению пассажирского поезда от скорости в режиме тяги ?0 и на холостом ходу ?0Х.

Проведем расчет показателей для v=10 км/ч.

Масса брутто одного вагона:

(т)

(т)

(т)

Нагрузка от оси вагона на рельсы:

(т)

(т)

(т)

Масса брутто состава пассажирского поезда:

(т)

Основное удельное сопротивление движению пассажирского цельнометаллического вагона:

Вагон 61-820 -

Вагон 61-850 -

Вагон 61-826 -

Основное удельное сопротивление движению локомотива под током:

Основное удельное сопротивление движению локомотива без тока:

Основное удельное сопротивление движению состава пассажирского поезда:

Основное сопротивление движению локомотива под током:

(Н)

Основное сопротивление движению локомотива без тока:

(Н)

Основное сопротивление движению состава пассажирского поезда:

(Н)

Основное удельное сопротивление движению пассажирского поезда при движении тепловоза под током:

(Н/кН)

Основное удельное сопротивление движению пассажирского поезда на холостом ходу:

(Н/кН)

Основное сопротивление движению пассажирского поезда в режиме тяги:

(Н)

Основное сопротивление движению пассажирского поезда в режиме холостого хода:

(Н)

Показатели для остальных скоростей рассчитываются аналогично. Все расчеты удобнее свести в таблицу (табл. 4.).

													x
10	1,55	1,5	1,5	2,03	2,545	1,39	2506,6	3142,6	7995,438	1,53	1,62	10502,1	11138
20	1,78	1,72	1,72	2,22	2,76	1,56	2741,3	3408	9065,25	1,72	1,82	11806,5	12473,3
30	2,05	1,98	1,98	2,47	3,045	1,77	3050	3760	10416,59	1,96	2,06	13466,5	14176,56
40	2,38	2,29	2,29	2,78	3,4	2,02	3432,7	4198,3	12105,77	2,26	2,37	15538,5	16304,09
50	2,76	2,65	2,65	3,15	3,825	2,30	3889,6	4723,1	14020,17	2,61	2,73	17909,8	18743,28
60	3,19	3,05	3,05	3,58	4,32	2,61	4420,6	5334,3	16216,1	3,01	3,14	20636,7	21550,44
70	3,67	3,51	3,51	4,07	4,885	2,96	5025,6	6032	18580,95	3,44	3,59	23606,6	24612,95
80	4,2	4,01	4,01	4,62	5,52	3,34	5704,8	6816,1	21339,94	3,94	4,10	27044,7	28156,03
90	4,78	4,56	4,56	5,23	6,225	3,76	6458	7686,6	24211,54	4,47	4,65	30669,5	31898,17

Таблица 4

По оси абсцисс указывается скорость v, км/час (масштаб - 10 км/час от нулевого значения до максимально разрешенной скорости на рассматриваемом направлении, т.е. до 90 км/час).

По оси ординат - основное удельное сопротивление движению пассажирского поезда ?0 (масштаб - 1 Н/кН).

Рис. 4. Основное удельное сопротивление движению пассажирского поезда по звеньевому пути

????? - основное удельное сопротивление движению пассажирского поезда при движении тепловоза в режиме тяги;

????? - основное удельное сопротивление движению пассажирского поезда на холостом ходу.

Расчет дополнительного удельного сопротивления движению пассажирского поезда

Дополнительное сопротивление возникает только на отдельных участках пути или в отдельные промежутки времени.

Дополнительное сопротивление движению создается силами, возникающими в условиях движения пассажирского поезда по уклонам, в кривых, трогания поезда с места, низких температурах, действии ветра, при работе подвагонных генераторов пассажирских вагонов.

Дополнительное удельное сопротивление от уклона определяют по формуле:

(12)

где - приведенный уклон пути, ‰.

Приведенный уклон принимается со знаком «+» для подъема и со знаком «-» для спуска. Таким образом, на подъеме с уклоном 10‰, поезд испытывает дополнительное сопротивление, равное 10Н, приходящееся на каждый килоньютон его веса.

Необходимо рассчитать дополнительное сопротивление движению пассажирского поезда, возникающее на всех заданных уклонах рассматриваемого направления.

Расчет дополнительного сопротивления движению пассажирского поезда, возникающее на всех заданных уклонах рассматриваемого направления приведен в таблице ( табл. 5).

Таблица 5

Дополнительное удельное сопротивление от уклона.

Участок пути	?i, Н
6-10 км	-3,8
27-29 км	-6,7
30-34 км	+5,6

Дополнительное сопротивление при движении пассажирского поезда по кривым участкам пути зависит от центрального угла кривой, а также ее длины и определяется по формуле:

(13)

Для всех кривых, предусмотренных для рассматриваемого направления, длина кривой принимается равной 1км.

Расчет дополнительное сопротивление движению пассажирского поезда, возникающее на заданных кривых участках рассматриваемого направления приведен в таблице ( табл. 6 ).

тепловоз автомобиль пассажирский двигатель

Таблица 6

Дополнительное удельное сопротивление на заданных кривых участках

Участок пути, км	?r
3 - й	24,4
8 - й	73,2
16 - й	73,2
30 - й	85,4

Удельное сопротивление при трогании поезда с места на горизонтальном прямолинейном пути определяют по эмпирической формуле в зависимости от средней нагрузки, приходящейся на ось пассажирского вагона , тонн:

(14)

Для расчета удельного сопротивления при трогании поезда с места средняя нагрузка, приходящаяся на ось вагона, может быть определена как частное от деления массы вагонного состава на общее количество осей пассажирских вагонов в составе поезда, получаем 574,55/44= 13

Расчет дополнительное сопротивление от трогания пассажирского поезда с места: ?тр = 28 / (13+ 7) = 1,4

Общее удельное сопротивление движению поезда представляет собой сумму основного и дополнительного удельных сопротивлений движению поезда.

При работе локомотива в режиме тяги:

(15)

В режиме холостого хода:

(16)

Общее сопротивление движению пассажирского поезда , Н, составит:

(17)

В курсовом проекте необходимо рассчитать общее сопротивление движению пассажирского поезда , Н, для следующих случаев:

· трогание поезда с места в начальном пункте заданного направления;

· движение по горизонтальному участку пути на максимальной скорости в режиме тяги локомотива;

· движение по горизонтальному участку пути на максимальной скорости в режиме холостого хода;

· движение по всем заданным участкам с кривыми радиусами и подъемами в режиме тяги;

· движение по всем заданным участкам со спусками в режиме холостого хода.

Результаты расчетов целесообразно свести в таблицу (табл. 7) и показать на графике:

Таблица 7

Общее сопротивление движению пассажирского поезда, Н

Участок пути, км	Основное сопротивление	Дополнительное сопротивление движению	Общее сопротивление движению
		Трогание с места	поворот	спуск	подъем
0	-	1,4	-	-	-	9611,6
1 - 2	4,47	-	-	-	-	30688,3
3	4,47	-	24,4	-	-	198204,1
4-5	4,47	-	-	-	-	30688,3
6-7	4,65	-	-	-3,8	-	5835,6
8	4,65	-	73,2	-3,8	-	508382,9
9-10	4,65	-	-	-3,8	-	5835,6
11-15	4,65	-	-	-	-	31924,1
16	4,65	-	73,2	-	-	534471,4
17-26	4,47	-	-	-	-	30688,3
27-29	4,65	-	-	-6,7	-
30	4,47	-	85,4	-	5,6	655439,7
31-34	4,47	-	-	-	5,6	69134,6



Ось абсцисс - км;

Ось ординат - значение общего сопротивления движению пассажирского поезда.

1.5 Расчет тормозного пути

Для определенного уклона пути и определенной массы поезда длину тормозного пути можно определить по формуле:

(18)

где - предтормозной путь (путь подготовки тормозов к торможению), м;

- действительный тормозной путь, м;

- скорость движения поезда в начальный момент торможения, км/ч;

- время подготовки тормозов, с;

и - соответственно начальная и конечная скорости движения поезда в i-ом интервале скоростей движения (принимается интервал в 10 км/ч);

- удельная тормозная сила;

- основное удельное сопротивление движению поезда при холостом ходе электровоза, кс/т;

Удельная тормозная сила определяется по формуле:

(19)

где - расчетный коэффициент трения тормозной колодки, определяемый для средней скорости на i-м интервале ;

- расчетный тормозной коэффициент, Н/кН.

Расчетный коэффициент трения тормозной колодки в зависимости от скорости для композиционных колодок определяется по формуле:

(20)

Расчетный тормозной коэффициент ?Р определяется по формуле:

(21)

где - сумма расчетных сил нажатия тормозных колодок всего поезда, тс;

Р - вес локомотива, т;

Q - суммарный вес вагонного состава, кН.

Суммарное расчетное нажатие тормозных колодок определятся умножением установленного расчетного нажатия тормозных колодок на одну ось на количество осей поезда. Для пассажирских вагонов, оборудованных композиционными тормозными колодками с массой тары от 42 до 47 тонн, от 47 до 52 тонн и 53 и более тонн, величины расчетных нажатий на одну ось соответственно равны 9, 10 и 11 тонн. Массы тары вагонов 61-820, 61-850 и 61-826 составляют соответственно 47,6, 50,3, 47,6 т, значит, расчетная сила нажатия тормозных колодок на одну ось для каждого вагона будет 10 т.

Для пассажирских поездов, оборудованных электропневматическими тормозами, время подготовки тормозов к торможению определяется по формуле:

(22)

Проведем расчет показателей для интервала скоростей - 90 - 80км/ч:

км/ч, =1700, = 4,47 Н/кН, уклон = -3,8‰

Расчетный коэффициент трения тормозной колодки:

Расчетный тормозной коэффициент:

Удельная тормозная сила:

(Н/кН)

Тормозной путь:

(м)

(м)

(м)

Показатели для остальных интервалов скоростей рассчитываются аналогично. Результаты сведены по данной в методических указаниях форме

Полученные тормозные пути суммируем и определяем действительный тормозной путь :

(м)

Предтормозной путь рассчитываем, задавшись наибольшей скоростью . Обычно задаются максимальной скоростью локомотива (90 км/ч по условию), и рассчитываются показатели и .

(с)

(м)

Тогда длина тормозного пути на первом спуске составит:

(м)

Длины тормозных путей на спуске и подъеме рассчитываются аналогичным образом и составляют:

на подъеме:



В результате расчетов получилось, что минимальные предтормозной и тормозной пути составляют при подъеме состава, а максимальные - на том спуске, который является более крутым. Чем больше угол наклона, тем большую скорость развивает транспортное средство, следовательно, тем труднее ему тормозить, а значит, тормозной путь увеличивается в зависимости от уклона и скорости.

2. Автомобильный транспорт

ЗИЛ-130 один из распространенных автомобилей, выпуск которых был освоен в 1964 году. Хотя в данное время автомобиль ЗИЛ-130 не выпускается, число таких машин в автохозяйствах достаточно высокое. Высокие цены на бензин и большой расход топлива двигателя автомобиля ЗИЛ-130 ограничивают его применение. Однако, учитывая экономическую ситуацию в стране и финансовые возможности автопредприятий, особенно в сельском хозяйстве, а именно: невозможность вовремя обновлять автомобильный парк, ЗИЛ-130 еще будет использоваться.

В городах, где существует сеть газонаполнительных станций, многие автохозяйства переводят ЗИЛ-130 на использование сжатого газа. Но слишком высокая стоимость газонаполнительных станций ограничивает их массовое внедрение.

Поэтому следует рассмотреть вариант установки более мощного дизельного двигателя, что позволит использовать а/м ЗИЛ-130 в составе автопоезда с 2-мя и более прицепами, тем самым понизить себестоимость перевозок. Данный вариант особенно актуален на уборке урожая, перевозка зерна с элеватора на мельницу и т. д., один такой автопоезд заменит два три одиночных серийных автомобиля. При этом также повысятся экологические показатели. Понизится количество отработанных газов на тонну перевозимого груза. Выброс вредных веществ (СО, NO, CH) в дизельных двигателях меньше, а при использовании современной топливной аппаратуры также снизить содержание сажи.

Допустим, что дизельный двигатель, требующий наименьшей переделки двигательного отсека автомобиля ЗИЛ-130, имеет крутящий момент 820 нМ, что на 100% больше чем у серийного двигателя. Установку данного двигателя можно без проблем произвести в любом автохозяйстве.

Таблица 2.1

Краткая эксплуатационно-техническая характеристика автомобиля ЗИЛ130

№п/п	Наименование данных	Единица измерения	Данные по автомобилю, принятому к расчету
1	2	3	4
	Общие данные
1	Тип автомобиля	-	Грузовой, бортовой
2	Год выпуска	-	1962
3	Колесная формула	-	4x2
4	Грузоподъемность (пассажировместимость)	кН (пасс.)	58,8
5	Собственный вес автомобиля (без груза) (Go)	кН	42,2
6	Полный вес автомобиля (Ga)	кН	103,2
7	Распределение нагрузки автомобиля по осям: а) с грузом на переднюю ось (G1); с грузом на заднюю ось (тележку) (G2); б) без груза на переднюю ось (G01); без груза на заднюю ось (тележку) (G02)	кН	25,74 77,45 42,16 20,78
8	База автомобиля (L)	мм	3800
9	База тележки	мм
10	Колея колес (В): передних задних	мм мм	1800 1790
11	Наименьший габаритный радиус поворота (Rmin)	м	8
12	Наименьший дорожный просвет	мм	2270
13	Габаритные размеры автомобиля: длина ширина высота	мм мм мм	6675 2500 2400
	Двигатель
14	Тип двигателя	-	ЗИЛ130,карбюраторный, V-образный,4-тактный, верхнеклапанный
15	Число цилиндров (i)	шт.	8
16	Диаметр цилиндра (d)	мм	100
17	Ход поршня (S)	мм	95
18	Рабочий объем цилиндров VH	л	6
19	Порядок работы цилиндров	-	1-5-4-2-6-3-7-8
20	Степень сжатия ()	-	6,5
21	Наибольшая эффективная мощность (Nemax)	кВт	110,3
22	Частота вращения коленчатого вала при Nemax (nN)	мин-1	3200
23	Наибольший крутящий момент (Memax)	Н*м	402
24	Частота вращения коленчатого вала при Memax (nM)	мин-1	1900
25	Литровая мощность (Nл)	кВт/л	18,38
26	Удельная мощность (Nуд)	кВт/кН	1,07
27	Минимальный удельный расход топлива (gemax)	г/(кВт*ч)	292
	Шасси
28	Тип сцепления	-	однодисковое сухое
29	Тип коробки передач	-	Пятиступенчатая, ручная
30	Передаточные числа коробки передач: i1 i2 i3 i4 i5 З.Х.	- - - - -	7,44 4,10 2,29 1,47 1,0 7,09
31	Передаточные числа дополнительной коробки (раздаточной): высшее низшее	- -
32	Тип главной передачи	-	Двойная: пара конических шестерен со спиральными зубьями и пара цилиндрических прямозубых шестерен
33	Передаточное число (i0) главной передачи	-	6,33
34	Тип привода ножного тормоза	-	задний
35	Тип рулевого механизма	-	Двухступенчатый: винт-гайка на циркулирующих шариках и рейка-зубчатый сектор; с гидроусилителем
36	Размер шин	мм (дюйм)	260-508
37	Давление воздуха в шинах: передних задних	Мпа Мпа	0,35 0,5
	Эксплуатационные данные
38	Максимальная скорость (Vamax)	км/ч	90
39	Контрольный расход топлива	л/100 км	29

Литровая Мощность (Nл) представляет собой отношение наибольшей эффективной мощности (Nemах) двигателя к рабочему объему (VH) цилиндров (литражу):

Удельная мощность двигателя (NУД) есть отношение наибольшей эффективной мощности к полному весу (Gа) автомобиля (кВт/кН), т.е.

2.1. Внешняя скоростная характеристика двигателя

Внешняя скоростная характеристика двигателя представляет собой зависимость эффективной мощности и крутящего момента двигателя от частоты вращения коленчатого вала при полной подаче топлива.

Эффективная мощность Ne (кВт) его может быть определена по эмпирической формуле:

(1)

где Nеmах - наибольшая эффективная мощность двигателя, кВт;

а, b, с - расчетные коэффициенты, зависящие от модели двигателя;

nе -частота вращения коленчатого вала, при которой определяется мощность, мин-1 ;

nN -частота вращения коленчатого вала при наибольшей мощности, мин-1;

Коэффициенты формулы (1): для четырехтактных карбюраторных двигателей а = b = с = 1.

Крутящий момент Ме (Н*м) двигателя определяют в зависимости от мощности Ne (кВт) и соответствующей частоты вращения nе (мин-1 ) коленчатого вала по формуле

(2)

Частота nе вращения коленчатого вала при работе двигателя изменяется от минимально устойчивой -nеmin принимаемой при расчетах 400-800 мин-1 , до максимальной частоты вращения, равной при наличии ограничителей или регуляторов частоты nN.

На карбюраторные двигатели легковых автомобилей и автобусов ограничители частоты вращения коленчатого вала не устанавливают, поэтому максимальная частота может быть равна nеmах = (1,05-1,20)х nN .

Однако на современных высокооборотных двигателях заводы не рекомендуют работать с частотой вращения коленчатого вала выше nN, поэтому для всех двигателей следует рассчитывать характеристики в диапазоне частот: nеmin-nN . Интервал частот вращения коленчатого вала выбирают с таким расчетом, чтобы для построения кривых иметь не менее 6-10 расчетных точек. Для двигателя грузового автомобиля 400, 800, 1200, 1600, 2000, 2400, 2800 и 3200 мин -1.

Так как а=b=c=1, то

Таблица 2.2

Расчет внешней скоростной характеристики двигателя

№ п/п					А
1	400	0,125	0,016	0,002	0,139	15,30	0,038	365,945
2	800	0,25	0,063	0,016	0,297	32,75	0,041	391,716
3	1200	0,375	0,141	0,053	0,463	51,06	0,043	407,178
4	1600	0,5	0,250	0,125	0,625	68,94	0,043	412,332
5	2000	0,625	0,391	0,244	0,771	85,09	0,043	407,178
6	2400	0,75	0,563	0,422	0,891	98,24	0,041	391,716
7	2800	0,875	0,766	0,670	0,971	107,07	0,038	365,945
8	3200	1	1	1	1	110,3	0,034	329,866

Пример расчета:

nе = 400 об/мин

nе /nN = 400/3200 = 0,125

a*(nе /nN) = 1*0,125 = 0,125

(nе /nN)2 = 0,125?= 0,016

b*(nе /nN)2 = 1*0,016 = 0,016

(nе /nN)3 = 0,125? = 0,002

c*(nе /nN)3 = 1*0,002=0,002

Nе = А*Nemax = 0,139*110,3 = 15,33 кВт

Nе/nе = 9,82/800 = 0,0123

Ме = 9570*(Nе/nе ) = 9570*0,038 = 365,945 Н*м

По результатам расчетов строится график внешней скоростной характеристики двигателя.

2.2 Тяговый баланс автомобиля

График тягового баланса автомобиля состоит из тяговой характеристики и зависимостей сил сопротивления движению от скорости автомобиля. Тяговая характеристика автомобиля представляет собой зависимость между силой тяги (Pк) И скоростью (Vа) движения автомобиля.

Силу тяги (Pк, Н) на ведущих колесах автомобиля рассчитывают по формуле

(3)

где Ме - крутящий момент двигателя, Н*м;

ik - передаточное число коробки передач;

io - передаточное число главной передачи;

rк - радиус качения колеса, м;

-к.п.д. трансмиссии.

Входящий в формулу (3) крутящий момент (Ме) берут из табл.2.2. Он зависит от частоты вращения (nе) коленчатого вала двигателя. Скорость движения автомобиля (Va) определяют по формуле

(4)

Радиус (rк) качения колеса, входяший в формулы (3), (4), приближенно определяется по формуле

(5)

где d-внутренний диаметр шины (диаметр обода колеса), м;

Н-высота профиля шины в свободном состоянии, м;

-коэффициент нормальной деформации шины.

Для шин дорожной проходимости коэффициент () можно принять равным 0,1-0,16 (в расчетах использую среднее арифметическое =0,13).

Величины d и Н определяют по маркировке шин, которая включает ширину профиля шины -В (первое число) и внутренний диаметр шины -d (второе число). Для шин грузовых автомобилей и автобусов допускается считать высоту и ширину профиля равными (Н=В),а для низкопрофильных шин легковых автомобилей Н=0,8 В.

Значения к.п.д. трансмиссии выбирают для автомобилей с двойной главной передачей 0,8-0,85 (используют среднее арифметическое 0,825).

Таблица 2.3

Расчет тяговой характеристики автомобиля

№ п.п.	nе, мин-1	Ме, Н*м	Передача
			I	II	III	IV	V
			Va, м/мин	Pк, Н	Va, м/мин	Pк, Н	Va, м/мин	Pк, Н	Va, м/мин	Pк, Н	Va, м/мин	Pк, Н
1	2	3	4	5	6	7	8	9	10	11	12	13
1	400	365,945	1,537	29621,37	2,789	16323,61	4,993	9117,33	7,779	5852,61	11,435	3981,37
2	800	391,716	3,074	31707,39	5,578	17473,16	9,987	9759,40	15,558	6264,77	22,870	4261,75
3	1200	407,178	4,611	32958,99	8,367	18162,89	14,980	10144,64	23,337	6512,06	34,305	4429,97
4	1600	412,332	6,148	33376,2	11,156	18392,80	19,974	10273,05	31,116	6594,49	45,740	4486,05
5	2000	407,178	7,685	32958,99	13,945	18162,89	24,967	10144,64	38,895	6512,06	57,175	4429,97
6	2400	391,716	9,222	31707,39	16,734	17473,16	29,961	9759,40	46,674	6264,77	68,610	4261,75
7	2800	365,945	10,759	29621,37	19,523	16323,61	34,954	9117,33	54,453	5852,61	80,045	3981,37
8	3200	329,866	12,296	26700,96	22,312	14714,24	39,948	8218,44	62,232	5275,59	91,481	3588,84

Расчет тяговой характеристики целесообразно вести непосредственно в табл. 2.3, начиная с прямой передачи (ik=1).

Примеры расчета:

nе = 400 мин-1

Ме = 365,945 Н*м

I передача:

Va = 0,377*(0,48*400)/(7,44*6,33) = 1,537 м/мин

Pк = (365,945*7,44*6,33/0,48)*0,825 = 29621,37 Н

II передача:

Va = 0,377*(0,48*400)/(4,10*6,33) = 2,789 м/мин

Pк = (365,945*4,10*6,33/0,48)*0,825= 16323,61 Н

III передача:

Va = 0,377*(0, 48*400)/(2,29*6,33) = 4,993 м/мин

Pк = (365,945*2,29*6,33/0,48)*0,825= 9117,33 Н

IV передача:

Va = 0,377*(0,48*400)/(1,47*6,33) = 7,779 м/мин

Pк = (365,945*1,47*6,33/0,48)*0,825= 5852,61 Н

V передача:

Va = 0,377*(0,48*400)/(1*6,33) = 11,435 м/мин

Pк = (365,945*1*6,33/0,48)*0,825= 3981,37 Н

По данным табл. 2.3 строят тяговую характеристику автомобиля (рис. 2).

Тяговую характеристику, дополненную кривыми и , называют графиком тягового баланса автомобиля.

Рис.2

Суммарная сила сопротивления дороги определяется по формуле

(6)

где -коэффициент суммарного сопротивления дороги;

Ga - полный вес автомобиля, кН.

Коэффициент суммарного сопротивления дороги рассчитывается так:

(7)

где f - коэффициент сопротивления качению;

- угол подъема дороги.

При расчете тягового баланса следует принять, что автомобиль движется по горизонтальной дороге (=0) с асфальтобетонным покрытием. Тогда коэффициент () суммарного сопротивления дороги (7) равен коэффициенту (f) сопротивления качению.

При скоростях движения автомобиля, превышающих 60-80 км/ч коэффициент (f) надо определять по эмпирической формуле

(8)

где fо - коэффициент сопротивления качению, относящийся к малым скоростям движения автомобиля;

Va- скорость движения автомобиля.

Сила суммарного сопротивления дороги в этих условиях такова:

(9)

Для дорог с асфальтобетонным покрытием, находящихся в хорошем состоянии, коэффициент (fо) можно принять равным 0,015.

Силу сопротивления воздуха (Pw) определяют по формуле

(10)

где Kw - коэффициент сопротивления воздуха;

F - лобовая площадь автомобиля, м2.

Приближенно можно принять для:

-грузовых автомобилей

F= В*На,

где В - колея автомобиля, м;

На - наибольшая высота автомобиля, м;

F=0,78*1,68*1,64 = 2,149 м2

Коэффициент (Kw) сопротивления воздуха для грузового автомобиля равен 0,65 Н*с2/м4.

В табл. 2.4 приводят расчет значений сил, определяемых для скоростей движения автомобиля от 0 до наибольшей скорости на высшей передаче. Промежуточные значения скорости (Vа) следует взять по табл. 2.3 для высшей передачи. По результатам строим зависимости силы и от скорости автомобиля (рис. 3).

Таблица 2.4

Расчет сил сопротивления движению

№ п/п
1	0	0	0	1,00	0,015	1,558	0	1,558
2	11,435	130,761	0,007	1,007	0,015	1,558	0,028	1,586
3	22,870	523,043	0,026	1,026	0,015	1,588	0,113	1,701
4	34,305	1176,848	0,059	1,059	0,016	1,639	0,254	1,893
5	45,740	2092,174	0,105	1,105	0,017	1,710	0,452	2,162
6	57,175	3269,021	0,163	1,163	0,017	1,801	0,706	2,507
7	68,610	4707,391	0,235	1,235	0,019	1,912	1,017	2,929
8	80,045	6407,282	0,320	1,320	0,020	2,044	1,384	3,428
9	91,481	8368,694	0,418	1,418	0,021	2,196	1,808	4,003

Колея автомобиля B=1,8 м

Наибольшая высота На=2,4

F=1,8*2,4=4,32 м?

Пример расчета показателей для Va = 11,435:

Va?=11,435?=130,761

Va?/20000=130,761/20000=0,007

1+ Va?/20000=1,007

= f = 0,015*1,007=0,15

= f*Ga = 0,015*103,2=1,558 кН

Pw = (0,65*2,4*1,8*130,761)/13000 = 0,028 кН

= 1,558+0,028 = 1,586 кН

Рис.3

На основе ранее построенного графика тяговой характеристики автомобиля и графика зависимости силы сопротивления воздуха и силы сопротивления дороги от скорости движения автомобиля получаем график тягового баланса автомобиля ЗИЛ 130 (рис.4)

Рис.4

Точка пересечения кривых и V передачи имеет координаты 91,5. Это скорость, при которой Рз (Р «запас») равна нулю. Скорости до точки пересечения являются «запасом».

Таким образом, для тяговой характеристики автомобиля при определенно заданном значении частоты вращения коленчатого вала ne , с уменьшением передаточного числа коробки передач ik скорость автомобиля Va увеличивается, а сила тяги Pk с определенного момента уменьшается. С увеличением скорости автомобиля Va увеличивается суммарная сила сопротивления дороги и сила сопротивления воздуха Pw , а значит увеличивается .

Кривая Рk выше кривой , а значит Рз, заключенный между этими кривыми представляет собой «запас» силы тяги, который можно использовать для преодоления повышенного сопротивления дороги или для разгона автомобиля. Если кривая Рk проходит ниже кривой , то автомобиль может двигаться только замедленно.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

В результате выполнения курсового проекта были решены основные поставленные ранее задачи: закрепление общеинженерных знаний, основ и принципов теории, устройства и работы техники транспорта ее возможностей и технико-экономических характеристик, сравнительная оценка преимуществ отдельных видов транспортных средств, выходных параметров транспортных средств, определяющих их способность к перевозке пассажиров и грузов в конкретных условия, что необходимо для выбора вариантов применения техники.

Среди многочисленных расчетов можно выделить основные, являющиеся результирующими. Для железнодорожного транспорта это: расчет массы состава поезда, которая составила 700,55 тонн; расчет основного удельного сопротивления движению состава пассажирского поезда, составившее 1,42 Н/кН; расчет основного и дополнительного сопротивления для скоростей от 10-90 км/ч; рассмотрены показатели движения поезда на спуске и подъеме; рассчитаны тормозные пути для разных скоростей и углов наклона полотна.

Для автомобильного транспорта также были рассчитаны такие показатели как: внешняя скоростная характеристика автомобиля, тяговый баланс автомобиля, выведена зависимость силы сопротивления дороги и суммы сил сопротивления дороги и воздуха от скорости автомобиля. Также было выполнено множество промежуточных расчетов, необходимых для получения основных показателей.

Кроме того, для обоих видов транспорта были даны краткие эксплуатационно-технические характеристики и построены необходимые графики, отражающие зависимости одних показателей от других.

Список использованной литературы

1. А.Г. Зарубин, А.А. Зубарев, П.Л. Семенков, Б.Ф. Хмелинин «Автомобили ЗИЛ» Часть I; издательство «Транспорт», Москва, 1970

2. "Краткий автомобильный справочник" 1994г. НИИАТ. АО "Трансконсалтинг";

3. "Энциклопедия автомобилей" издательства "За рулем" 2001 г.;

4. Электронный каталог запчастей АвтоКаталог AutoSoft

5. Краткий автомобильный справочник "-/ Гос. НИИ автомоб. трансп. ; [Подгот. А. Н. Понизовкин и др.], 224 с. ил. 24 см, 10-е изд., перераб. и доп. М. Транспорт 1985

6. «Тепловоз ТЭП60. Руководство по эксплуатации и обслуживанию», издательство «Транспорт», Москва, 1966.

7. http://www.1520mm.ru/locomotives/diesel/tep60.phtml

8. http://old-cars.org.ua/tag/rasxod-topliva/

9. http://www.rusactive.ru/useful/converter/

Размещено на Allbest.ru