Тяговый расчет и построение динамической характеристики автомобиля

Размещено на http://www.allbest.ru/

Содержание

1. Построение внешней скоростной характеристики двигателя

2. Определение максимальной скорости движения автомобиля по дороге, характеризуемой заданным коэффициентом суммарного сопротивления

3. Определение передаточных чисел трансмиссии

4. Построение динамической характеристики автомобиля

1. Построение внешней скоростной характеристики двигателя

Внешняя скоростная характеристика строится с помощью эмпирических зависимостей, если известны номинальная мощность , и номинальная частота вращения коленчатого вала

кВт

Где a, b, c -постоянные коэффициенты;

- номинальная мощность двигателя, кВт;

, - соответственно текущие значения мощности, кВт и частоты вращения коленчатого вала, об/мин.

Для карбюраторных двигателей a=b=c=1.0

Определение значений мощности при соответствующих числах оборотов.



Эффективный крутящий момент вычисляется по формуле:

Определение значений момента при соответствующих числах оборотов и мощности.

Определение максимального крутящего момента:

Отношение к называют скоростным коэффициентом :

Для построения внешней скоростной характеристики в области устойчивой работы двигателя рассчитываем значения мощности и момента при соответствующих значениях оборотов коленчатого вала с шагом через 300 об/мин.

Таблица 1

Число оборотов	Мощность	Крутящий момент
2100 об/мин	46.88 кВт	213.2 Н*м
2400 об/мин	53.35 кВт	212.3 Н*м
2700 об/мин	59.28 кВт	209.7 Н*м
3000 об/мин	64.5 кВт	205.3 Н*м
3300 об/мин	68.85 кВт	199.2 Н*м
3600 об/мин	72.16 кВт	191.4 Н*м
3900 об/мин	74.26 кВт	181.8 Н*м
4200 об/мин	75 кВт	170.5 Н*м

Для определения топливной экономичности двигателя строится кривая при полностью открытой дроссельной заслонке.

где - удельный эффективный расход топлива, соответствующий номинальной мощности двигателя, =350 г/(кВт*ч)

- текущее значение удельного эффективного расхода топлива, г/(кВт*ч)

- соответственно номинальное и текущее значения, частоты вращения коленчатого вала об/ мин

Значения коэффициентов a, b, c, входящих в формулу для карбюраторных двигателей следующие:

a=1.2; b=1; с=0.8

Построение графиков мощности, крутящего момента и удельного эффективного расхода топлива в зависимости от частоты вращения коленчатого вала производится с учетом следующих масштабных коэффициентов:

- масштабный коэффициент по частоте вращения коленчатого вала;

- масштабный коэффициент по мощности;

- масштабный коэффициент по удельному эффективному расходу топлива;

- масштабный коэффициент по крутящему моменту.

Пользуясь внешней скоростной характеристикой находим коэффициент приспособляемости двигателя по моменту:

где - максимальный крутящий момент двигателя, Н*м

- крутящий момент соответствующий номинальной мощности, Н*м

2. Определение максимальной скорости движения автомобиля по дороге, характеризуемой заданным коэффициентом суммарного сопротивления

Рассматривая случай равномерного движения автомобиля с максимальной скоростью без буксования ведущих колес относительно грунта, уравнение мощностного баланса можно представить в виде:

,

где - мощность, подводимая от двигателя к ведущим колесам автомобиля, кВт;

- номинальная мощность двигателя, кВт;

- механический КПД трансмиссии;

- мощность, расходуемая соответственно на преодоление суммарного сопротивления дороги и воздушной среды.

Мощность расходуемая на преодоление суммарного сопротивления дороги

,

где - полный вес автомобиля, который складывается из веса полезной нагрузки (грузоподъемности) и собственного веса, кН;

- максимальная скорость движения автомобиля, км/ч;

- суммарный коэффициент сопротивления дороги = 0.022

Мощность расходуемая на преодоление воздушной среды

, где

k - коэффициент сопротивления воздуха (коэффициент обтекаемости), ,

k = 0.3

F - лобовая площадь автомобиля, т.е площадь его проекции на плоскость перпендикулярную продольной оси автомобиля,

F = B*H,

где H - колея автомобиля = 1470 мм

В - наибольшая высота автомобиля = 1490 мм

F=1.47*1.49=2.1903

С учетом всех формул уравнение мощностного баланса будет выглядеть следующим образом:

Решение этого уравнения возможно либо по формуле Кардана, либо графическим способом, подставляя значения скорости движения автомобиля.



при =20 км/ч, 2.337 кВт

при =40 км/ч, 5.35 кВт

при =60 км/ч, 9.716 кВт

при =80 км/ч, 16.11 кВт

при =100 км/ч, 25.208 кВт

при =120 км/ч, 37.686 кВт

при =140 км/ч, 54.222 кВт

при =160 км/ч, 75.49 кВт

при =150 км/ч, 64.222 кВт

Максимальная скорость движения автомобиля: = 153.7 км/ч при мощности 68.25 кВт.

Построения зависимости производится с учетом масштабных коэффициентов:

- масштабный коэффициент по мощности;

- масштабный коэффициент по скорости.

3. Определение передаточных чисел трансмиссии

двигатель автомобиль трансмиссия динамический

Общее передаточное число механической ступенчатой трансмиссии равно произведению передаточных чисел отдельных входящих в неё узлов:

,

где - передаточное число коробки передач,

- передаточное число раздаточной коробки,

- передаточное число главной передачи.

Главная передача может быть одинарной, двойной или разнесенной. В данном случае применяется главная передача в виде одноступенчатого редуктора.

Пользуясь выражением для определения скорости поступательного движения автомобиля, определим передаточное число главной передачи:

,

где - номинальная частота вращения коленчатого вала двигателя, об/мин

- радиус качения колеса, м

- максимальная скорость движения автомобиля, км/ч =153.7 км/ч

- высшее передаточное отношение коробки передач =1

- передаточное отношение раздаточной коробки на высшей передаче(отсутствует в данном автомобиле)

Динамический радиус качения колеса определяется по формуле:

где Н - высота профиля шины, в дюймах,

d- диаметр обода, в дюймах,

- коэффициент деформации шины, =0.95

Передаточное число главной передачи равно

Пренебрегая влиянием сил инерции автомобиля и сопротивлением воздушной среды, уравнение движения можно представить в виде:

,

где - максимальная касательная сила тяги на ведущих колесах автомобиля, кН

- сила суммарного сопротивления движению по дороге с заданным коэффициентом суммарного сопротивления, кН

В развернутом виде эта формула:

, где

- максимальный крутящий момент двигателя, Н*м

- полный вес автомобиля, кН

Следовательно автомобиль может преодолеть максимальное сопротивление при трогании, если передаточное число первой передачи коробки передач будет:

Касательная сила тяги равняется:

Движение машины без буксования будет обеспечено при условии, что касательная сила тяги по двигателю меньше или равна силе тяги по сцеплению, т.е.:

,

Подставляя значения получим:

, где

- коэффициент перераспределения нагрузки на оси автомобиля при трогании с места и последующем разгоне, = 1.2

- сцепной вес автомобиля, кН

=

- коэффициент сцепления, =0.73

Из этого неравенства находим верхний предел передаточного числа коробки передач на первой передаче:

Передаточное число на первой передаче принимаем равным:

Минимальное число ступеней в коробке передач, при котором обеспечивается перекрытие кривых сил тяги автомобиля на смежных передачах, определяется по следующей формуле:



Полученное число округляем в большую сторону и принимаем .

Промежуточные передаточные числа коробки передач при известных значениях на первой и прямой передачах находятся из условия постоянства средней мощности в процессе разгона автомобиля на всех передачах.

Передаточное число передачи определяется:

,

где n - номер передачи, m - число передач.

- передаточное число на второй передаче,

- передаточное число на третьей передаче,

- передаточное число на четвертой передаче.

Передаточное число для заднего хода определяется компоновкой коробки передач и равняется:

4. Построение динамической характеристики автомобиля

При известных значениях передаточных чисел главной передачи и коробки передач определяются передаточные числа трансмиссии на различных передачах:

Скорость движения автомобиля на данной передаче при заданной частоте вращения коленчатого вала двигателя определяется по формуле:

,

где - текущее значение частоты вращения коленчатого вала, об/мин

; ;

; .

Касательная сила тяги, кН, на ведущих колесах автомобиля будет равна:

,

где , и т.д.

Для построения тяговой характеристики, представляющей графическую зависимость силы тягиот скорости движения машины , необходимо использовать скоростную характеристику двигателя. Беря из характеристики ряд промежуточных значений крутящего момента двигателя и соответствующей ему частоты вращения коленчатого вала , находим силу тяги и скорость движения для различных передаточных чисел трансмиссии на всех передачах.

Сила сопротивления воздушной среды не зависит от веса автомобиля и определяется по следующей формуле:

,

где V- скорость движения автомобиля, км/ч

Значения k и F определялись ранее: k=0.3; F=2.1903

Разность между силой тяги и силой сопротивления воздушной среды называют свободной силой тяги .

Универсальным параметром, оценивающим тяговые качества машин различных классов и грузоподъемности, является динамический фактор, представляющий собой отношение свободной силы тяги к полному весу автомобиля .

Все полученные значения заносим в таблицу, далее строим динамическую характеристику с учетом масштабных коэффициентов:

- масштабный коэффициент по скорости,

- масштабный коэффициент по динамическому фактору.

Размещено на Allbest.ru