Размещено на http://www.allbest.ru/

Расчёт основных параметров современного автомобиля

Реферат

Курсовая работа по дисциплине «Электрооборудование автомобилей» Бартко С.В, студента механического факультета группы ААХ-13а.

Курсовая работа содержит 23 страницы машинописного текста, 1 график, 10 таблиц и 1 лист графического документа формата А1.

В работе рассчитаны основные параметры минимально необходимого электрооборудования современного автомобиля. Выполнен выбор основных комплектующих электрооборудования автомобиля.

Генератор, аккумуляторная батарея, катушка зажигания, напряжение, электрическая схема, источник электрической энергии, потребитель электрической энергии, ток разрыва, индуктивность, сопротивление, коэффициент трансформации, стартер, конденсатор, система электростартерного пуска, первичная обмотка.

Содержание

Ведение

1. Задание на курсовую работу

2. Расчёт системы пуска ДВС

2.1 Расчёт и выбор стартерного электродвигателя

2.2 Расчёт и выбор стартерной аккумуляторной батареи (АКБ)

2.3 Расчёт коммутационных проводов системы электростартерного пуска

3. Расчёт элементов батарейной системы зажигания

4. Расчёт параметров генератора

5. Расчет параметров шкива генератора

Вывод

Литература

1. Задание на курсовую работу

Курсовая работа выполняется согласно 03 варианта задания (Таблица 1)

Таблица 1

№ п/п	Наименование параметра	Единицы измерения	Значение параметров
1	Максимальная мощность ДВС	кВт (л.с.)	30(22)
2	Частота вращения коленчатого вала при максимальной мощности	об/мин	4000-4200
3	Рабочий объём цилиндров	куб. дм	0,887
4	Степень сжатия		6,2
5	Количество цилиндров	шт.	V4БК
6	Модель двигателя		МеМЗ-966В
7	Марка автомобиля		ЗАЗ-966В

2. Расчет системы пуска ДВС

2.1 Расчет и выбор стартерного электродвигателя

Пусковая мощность ДВС определяется из следующей зависимости:

(Вт) (3.1)

где: n_min - минимальная пусковая частота вращения, об/с; определяется в зависимости от предельно низкой пусковой температуры (рисунок А.1, таблица А.1);

Mc - момент сопротивления, соответствующий минимальной пусковой частоте вращения, Н м.

Момент сопротивления пуску определяется по эмпирической формуле, учитывающей основные факторы, препятствующие пуску:

где: V_h - рабочий объем цилиндров ДВС, м³:

- степень сжатия,

_h - коэффициент неравномерности вращения коленчатого вала (рисунок А.2)

k_м - коэффициент, равный 3,8 для карбюраторных двигателей и 2,8 для дизельных:

v - кинематическая вязкость масла двигателя в начале пуска, Ст.

Кинематическая вязкость определяется согласно пункта (2)

(Система смазки ДВС -масло зимнее М-8Г₁, вязкость масла v=55 Ст).

n_пp - средняя частота вращения коленчатого вала в режиме установившегося прокручивания, об/с.

В момент пуска ДВС в формуле (3.1) n_min= n_пp.

Пусковую мощность на валу стартера определяют по формуле:

(Вт) (3.3)

где: _зп - коэффициент полезного действия (КПД) механической зубчатой передачи, принимаемый для корригированного эвольвентного зацепления 0,85.

Электрическая мощность, потребляемая стартерным электродвигателем, определится из выражения

(Вт) (3.4)

где: _ст - КПД стартерного двигателя в режиме номинальной мощности Как правило, значения _ст изменяются от 0.4 у стартеров малой мощности (около 10³ Вт) до 0,6 у стартеров мощностью до (10 ...12) 10³ Вт.

После определения номинальной мощности стартера, выбирают стартер из числа выпускаемых отечественной и зарубежной промышленностью (таблица 2.1).

Таблица 2.1 Технические характеристики пускового электростартера

Тип стартера	Номин. напр., В	Номин. мощн. кВт	Марки автомобилей, в которых используются стартеры
СТ368	12	0,81	ЗАЗ-966В, ЛуАЗ-969М модификации

2.2 Расчет и выбор стартерной аккумуляторной батареи

При расчете аккумуляторной батареи, используют электрические характеристики выбранного стартера.

Номинальная емкость аккумуляторной батареи определяется из следующей зависимости:

(3.5)

где: Р_мах - максимальная расчетная мощность электропусковой системы, кВт;

L_отн - относительная энергия аккумуляторной батареи (определяется от значения Р_мах из рисунка А.3), Вт ч/кВт;

U_ном - номинальное напряжение аккумуляторной батареи, В.

С достаточным приближением в качестве Р_мах можно использовать значение P₁ из формулы 3.4.

После определения необходимой номинальной емкости аккумуляторной батареи, выбирают аккумулятор исходя из характеристик автомобильных аккумуляторных батарей (таблица 2.2)

Таблица 2.2 Технические характеристики аккумуляторной батареи

Тип АКБ	Номин. емк., А ч	Ток 10-час разр., А	Марки автомобилей, в которых используются
6СТ-55Э	55	5,0	ЗАЗ-368А, ЗАЗ-368М ВАЗ (все модификации)

Данный расчет подтвердился, т.к. номинальная емкость АКБ соответствует штатной.

2.3 Расчет коммутационных проводов системы электростартерного пуска

Расчет коммутационных проводов осуществляют из условия максимально допустимого падения напряжения на контактах, проводах и массе. Максимальное сопротивление электрическому току в коммутационной цепи определится:

(Ом) (3.6)

где: U_max - максимально допустимое значение падения напряжения при 1000-амперном постоянном токе. В;

I_исп = 1000 А.

В автомобиле ЗАЗ-966В, при 200 -амперном постоянном токе. В; . Это определяется из пропорции:

1000А - 4В

200А - хВ

В

Максимальное сопротивление медных соединительных проводов определяют из условия, что оно составляет не более половины значения, полученного из формулы 3.6, то есть:

(Ом)

После определения значения r_м, по конструкционным параметрам и условиям компоновки оценивают суммарную длину коммутационных проводов. После этого, рассчитывают минимальное сечение провода из выражения:

(3.7)

где L_пp - суммарная длина коммутационных проводов от аккумуляторной батареи к стартерному электродвигателю и от аккумуляторной батареи к массе ДВС, м;

с_м - удельное электрическое сопротивление меди (марка МО), 1,810^-8Ом м при 18° С;

S_np - площадь поперечного сечения проводника, м².

Необходимо определить определяют диаметр проводников.

(мм)

Диаметр проводов:

(мм)

После расчета основного оборудования электростартерного пуска составляют его принципиальную схему с учетом коммутационного оборудования для дистанционного пуска, автоматического отключения и блокировки стартера и подбирают это оборудование. Принципиальную схему элекгростартерного пуска приводят в тексте пояснительной записки с описанием принципа действия.

3. Расчет элементов батарейной системы зажигания

Из элементов батарейной системы зажигания в настоящей курсовой работе рассчитывают катушку зажигания, параметры прерывательного механизма и центробежного автомата системы опережения зажигания.

Определение параметров катушки зажигания:

Основными требованиями, предъявляемыми к катушке зажигания, являются: обеспечение высокого напряжения, достаточного для гарантированного пробоя искрового промежутка; обеспечение искрового разряда в свече необходимой энергии и длительности; простота конструкции и низкая стоимость.

В качестве расчетной схемы принята представленная на рисунке 1 схема эквивалентного замещения элементов системы зажигания.

Рисунок 1 Расчетная схема системы зажигания

Напряжение во вторичной обмотке катушки определится из условия:

U₂=U_пр·K_з+1,5=8*1,5+1,5=13,5 (кВ) (4.1)

где: U_пp - напряжение, необходимое для пробоя искрового промежутка свечи зажигания, кВ;

К_з - коэффициент запаса по напряжению, для батарейной системы принимают 1,4 - 1,6;

1,5 - напряжение, необходимое для преодоления искрового промежутка в распределителе зажигания, кВ.

Для определения U_пp используют зависимости величины этого параметра от частоты вращения двигателя при различных режимах его работы: при пуске, при разгоне, при максимальной мощности (рисунок А.4), при n=4500 об/мин

Минимально допустимое значение коэффициента трансформации определяют из соотношения:

k_{Т min} = U₂ / U_1max = (В) (4.2)

где: U_1max - максимально допустимое напряжение на первичной обмотке катушки зажигания в момент размыкания контактов прерывателя, В; из условия работоспособности контактов прерывателя U_1max не должно превышать 300...400 В.

Используя график на рисунке А.4 и зависимость (1), определяют необходимые значения пробивного напряжения во вторичной обмотке при минимальных и максимальных оборотах двигателя.

U₂=U_пр·K_з+1,5 = (кВ), при n=4500 об/мин

(кВ)

U₂=U_пр·K_з+1,5 = (кВ), при n =900 об/мин

U_прmin =8 (кВ)

Определяют постоянную времени для системы с активным и индуктивным сопротивлениями:

где: L₁ - индуктивность первичной обмотки катушки зажигания, Гн;

R₁ - активное сопротивление цепи первичной обмотки катушки зажигания, Ом.

Постоянную времени для системы с активным и индуктивным сопротивлением можно определить из условия бесперебойного искрообразования на максимальных частотах вращения коленчатого вала двигателя

(с) (4.3)

где U_2nmax - необходимое напряжение во вторичной обмотке при максимальных оборотах двигателя, В;

U_2nmin - необходимое напряжение во вторичной обмотке при минимальных оборотах двигателя, В;

k_дnmin - коэффициент дуги, учитывающий снижение силы тока разрыва в результате потерь на искрообразование в контактах при минимальных оборотах; в расчете принимается k_дnmin= 0,85…0,9.

t_з - время замкнутого состояния контактов

(с)

ф_з - относительное время замкнутого состояния контактов; 0,6...0,7

Т - период работы прерывателя,

где z - число цилиндров;

n_д - частота вращения коленчатого вала двигателя

Зная индуктивность первичной обмотки катушки зажигания и постоянную времени, определяют сопротивление цепи первичной обмотки:

(Ом)

Таблица 3.1 Предельно допустимые значения силы тока разрыва

Номинальное напряжение, В	Предельная сила тока разрыва, А
	При пуске	В рабочем режиме
12	6,0	3,5

При установившемся режиме работы двигателя сопротивление первичной цепи катушки зажигания складывается из сопротивление собственно обмотки в горячем режиме R_wг и дополнительного нагрузочного сопротивления, включенного последовательно с первичной обмоткой R_д

R₁ = R_wг + R_д. (4.5)

Величину R_wг находят из соотношения:

R_wг = R_w [1 + б_м (t_p - 20)],

где R_w - сопротивление первичной обмотки при 20° С, Ом;

б_м - температурный коэффициент сопротивления меди, примерно равный 4?10^-3 град^-1;

t_p - рабочая температура катушки зажигания в "горячем" режиме (100...120°С).

Величину R_w определяют по параметрам пускового режима, когда R₁=Rw:

 (Ом)

(Ом)

где - номинальное напряжение батареи, В;

k_дп - коэффициент дуги, учитывающий снижение силы тока разрыва в результате потерь на искрообразование в контактах при пуске ДВС; в расчете принимается 0,80... 0,85;

I_pn - ток в первичной обмотке катушки зажигания в момент размыкания контактов в режиме пуска ДВС, А; можно использовать значения 0,8 I_р из таблицы 4.1.

Далее по формуле 4.5 определяем:.

По полученным значениям определяют мощность тепловых потерь в первичной обмотке катушки зажигания

Определение величины коэффициента тока:

Определение значений коэффициента тока при различных величинах коэффициента трансформации заключается в построении графической зависимости , причём первое значение принимают полученным из формулы 4.2, а затем увеличивают каждое последующее значение на 10% от предыдущих до момента начала снижения . После этого осуществляют 4…5 дополнительных расчетов для определения . Значения приведены в (таблице 3.2).

Таблица 3.2 исходные данные для построения зависимости

i	1	2	3	4	5	6	7
	62	68,2	75	82	90	99,851	109,83

Аналитическое выражения для функции представляет собой следующую зависимость:

где - коэффициент магнитной связи, принятый для катушек с разомкнутым магнитным контуром, равный 0,85…0,90,

- эквивалентная ёмкость, Ф,

- эквивалентное сопротивление потерь.

Определение эквивалентной ёмкости:

где - ёмкость в цепи первичной обмотки катушки зажигания, принятая (0,2…0,35)10 Ф;

- ёмкость в цепи вторичной обмотки катушки зажигания, равная (сумме емкостей катушки и шунтирующих элементов вторичной цепи: провода, свечи, распределителя зажигания и т.д.), Ф;

- принимается равной (30...50)10Ф;

-для четырехцилиндрового двигателя принимается равной [1, с 12].

Расчёт для каждого значения , приведенного в таблице 2:

Определение эквивалентного сопротивления потерь:

где - сопротивление потерь во вторичной цепи катушки зажигания за исключением шунтирующего сопротивления нагара свечей зажигания, Ом,

- шунтирующее сопротивление нагара свечей зажигания, Ом, данную величину можно принять равную 1 Ом, значения вычисляются по эмпирической формуле:

;

Оптимальным для существующих систем зажигания при индуктивности L₁ = 6,5…9,5 Гн коэффициент трансформации, равный отношению числа витков вторичной обмотки к числу витков первичной обмотки, является 55…95.

Определение значения коэффициентов трансформации осуществляется согласно формуле (4.6):

Исходя из полученных данных производится построение зависимости , график 2.

Рисунок 2. График зависимости коэффициента тока от коэффициента трансформации

По полученным результатам выбирают стандартную катушку зажигания (таблица 3.3)

Таблица 3.3 Параметры выбранной катушки зажигания

Катушка	Параметры
	RW,Ом	Rд,Ом	L1, мГ	W1, вит	W2, вит
Б-115	1,3-2.0	1,0-1,1	9,0-9,5	330	22500

4. Расчет параметров генератора

Генератор - основной источник тока электрической энергии на автомобиле, который обеспечивает питание потребителей и заряд АКБ при работе двигателя.

Генератор подбирается на основе суммарной мощности или суммарной силы тока, потребляемой потребителями, причём при суммировании учитывается относительное время их работы на автомобиле. Значение мощности потребителей увеличивается на коэффициент времени их работы . Если потребитель включен постоянно напротяжении всего времени движения, то . К потребителям, которые постоянно включены при движении на автомобиле по городу зимой, при обильных осадках и в ночное время суток, относят систему зажигания, фары ближнего света, двигатель отопителя, двигатель стеклоочистителя, габаритные фонари, лампа освещения номерного знака. Потребляемая мощность и сила тока всех потребителей, установленных на автомобиле приведена в (таблице 4.1)

Таблица 4.1 потребители электрической энергии бортовой сети автомобиля

Потребитель		Мощность, Вт	Потребляемый ток, А
Фары ближнего света	1	2x40	2x2,85
Система зажигания	1	20	1,4
Фары дальнего света	1	2х45	2х3,2
Габаритные фонари	1	4х4	4х0,285
Лампа номерного знака	1	2х5	2х0,36
Освещение приборов	1	4	0.285
Двигатель стеклоочистителя	0.25	20	1,43
Двигатель отопителя	0.5	280	20
Сигнал поворота	0,1	4х21	4х1,5
Боковой повторитель поворота	0,1	2х4	2х0,285
Сигнал торможения	0,1	2х21,5	2х1,535
Разрядка АКБ

Сначала определяется суммарная сила потребляемого тока постоянно включенными потребителями и сила тока при кратковременном включении .

Таблица 4.2 Технические характеристики генератора переменного тока

Тип изделия	Номин. Напряж., В	Выпрямл енный ток, А	Масс а. кг	Рекоменд. регулятор напряжен.	Область использования
Г502-А	14	30	3,2	РР310-В	ЗАЗ-968А, ЛуАЗ-9б9М и модиф

Проверка условия обеспечения нужной силой тока генератором на холостом ходу коленчатого вала автомобиля:

Согласно потребляемой силы тока, потребляемой бортовой сетью автомобиля, выбран генератор Г502-А током максимальным током отдачи 25-32 А.Но учитывая, что частота вращения коленчатого вала на холостом ходу , а частота вращения шкива генератора составляет . Из таблицы (4.3) видно, что минимальная отдача тока генератора осуществляется при . Отсюда можно сделать вывод, что на холостом ходу АКБ будет разряжаться.

Тип генератора	Номин. напряж., В	Nmin, об/ мин не более	Nmax, об/мин не более
Г502 -А	14	800	4200

5. Расчет параметров шкива генератора

- мощность на ведущем валу

- частота вращения ведущего вала на холостом ходу

- частота вращения вала генератора, при которой генератор начинает давать зарядку

Частота вращения колен вала ДВС на холостом ходу равняется ,а частота вала генератора, при котором он начинает отдавать ток является - .

Передаточное число привода генератора при холостых оборотах равняется:

При максимальной частоте вращения коленчатого вала ДВС равняется .

Максимальная частота вращения вала генератора при максимальных оборотах равняется .

Передаточное число привода генератора при максимальных оборотах равно:

Принимаем большее значение. Исходя из наших расчетов при минимальной частоте вращения колен вала и передаточным числом привода генератора мы установили, что при данной частоте вращения генератора, на холостом ходу у нас не будет происходить саморазряд АКБ.

При передаточном числе 1,9 генератор будет работать с частотой ,что удовлетворяет все потребности в энергопотреблении автомобиля.

Вывод

В данной курсовой работе получены следующие основные результаты:

1. Проведен расчет и выбор основных элементов системы пуска ДВС.

2. Проведено определение параметров катушки зажигания.

3. Выполнен расчет параметров и выбор генератора.

4. Выполнен расчет основных параметров приводного шкива генератора.

Литература

генератор батарейная система зажигания

1. Методические указания к выполнению курсовой работы по дисциплине «Электрическое и электронное оборудование автомобилей / Сост.: В.В. Криволап, Макеевка: ДонНАСА, 2006. - 23 с.

2. Васильева Л.С. «Автомобильные эксплуатационные материалы» -«Транспорт», 1986.

3. Банников С.П. электрооборудование автомобилей. М.: Транспорт, 1977. - С. 176-207.

4. Теория, конструкция и расчет автотракторного электрооборудования. / Под редакцией М.Н. Фесенко. - М.: Машиностроение. 1979. - 344 с.

5. Ильин Н.М. Электрооборудование автомобилей. - М.: Транспорт. 1973. - С. 132-143.

6. Ютт В.Е. Электрооборудование автомобилей. - М.: Транспорт, 2000.

7. Ходасевич А.Г., Ходасевич Т.И. Справочник по устройству и ремонту электронных приборов автомобилей. Вып.. 1. Электронные системы зажигания. - М.: Ангелком, 2001. 208 с.

Размещено на Allbest