Тяговый и топливно-экономический расчёт автомобиля

Размещено на http://www.allbest.ru/

Курсовой проект

По теме:

«Тяговый и топливно-экономический расчёт автомобиля»

1. Выбор параметров автомобиля

1.1 Двигатель

Подбор осуществляем исходя из условия движения с заданной максимальной скоростью V_max по хорошей дороге.

Из уравнения и графика баланса мощности автомобиля известно, что

, кВТ, (1.1)

кВТ

где G = G_a+G_т - полный вес автомобиля, Н;

G_a - собственный вес автомобиля, Н;

G_т - грузоподъемность автомобиля, Н.

Н,

G =42000+42000=84000 Н.

- коэффициент использования автомобиля; для грузовых автомобилей: при G_т < 10000 Н = 0,25…0,5; при G_т = 10000…20000 Н = 0,5…1,0; при G_т> 20 000 Н = 1,0…1,1.

Максимальная мощность двигателя

, кВт (1.2)

, кВт

Максимальная частота вращения вала двигателя определяется из соотношения

, мин^-1 (1.3)

, мин^-1

Для получения точки для построения кривой внешней характеристики двигателя проектируемого автомобиля воспользуемся формулой профессора Хлыстова:

, кВт, (1.4)

где п - текущие значения частоты вращения вала двигателя; коэффициент б принимаем равным 0,5.

Крутящий момент двигателя определяем при тех же значениях частоты вращения вала п из соотношения:

, (1.5)

Таблица 1.1 - Основные параметры двигателя

№ п/п	1	2	3	4	5	6	7	8	9	10	11
n, мин-1	700	950	1200	1450	1700	1950	2200	2450	2700	2950	3200
M, Н*м	251,85	260,06	265,89	269,11	269,37	267,64	263,75	256,84	250,35	237,42	220,16
Ne, кВт	18,46	25,87	33,41	40,86	47,95	54,65	60,76	65,89	70,78	73,34	73,77

1.2 Передаточное число главной передачи автомобиля

Скорость движения автомобиля выражаем через число оборотов в минуту двигателя п:

, (1.6)

где V - скорость движения автомобиля, м/с;

- диаметр качения колеса, м;

n - частота вращения вала двигателя, мин^-1;

i₀ - передаточное число главной передачи;

i_k - передаточное число коробки передач.

Значение i₀ определяем из условия движения автомобиля с заданной максимальной скоростью V_max на прямой передаче коробки передач, т.е. при i_k = 1.

, (1.7)

Подбор шин производим исходя из нагрузки, приходящейся на колесо автомобиля. При определении нагрузки на колесо руководствуемся таким распределением веса груженого автомобиля по осям: для автомобилей с колесной формулой 4x2 нагрузка на переднюю ось G_n= 0,3G.

Исходя из нагрузки, приходящейся на наиболее нагруженное колесо, выбираем по ГОСТу тип и размер шины, из него же становится известным номинальный диаметр шины D_N=970 мм.

Диаметр качения колеса D_k определяется из формулы:

м, (1.8)

м,

где д^/ - 0,93…0,95 - коэффициент смятия шин;

д^// - 1,02…1,04 - коэффициент увеличения диаметра шины при накачивании.

1.3 Передаточное число 1-й передачи коробки передач

Передаточное число на 1-й передаче i_K определяем из условия движения по наиболее тяжелой дороге при коэффициенте сопротивления Ш' = 0,30…0,35. Из уравнения тяжелого баланса известно, что при этих условиях движения Р_К = P_ш, т.е.

, (1.9)

откуда

, (1.10)

В данном случае М_max - максимальный крутящий момент двигателя, .

1.4 Передаточные числа промежуточных передач

Передаточные числа первой и прямой передач известны. Определяем промежуточные передаточные числа на основании геометрической прогрессии

- прямая передача.

2. Тяговый расчет автомобиля

2.1 График тягового баланса

При построении исходим из уравнения тягового баланса. При установившемся движении

(2.1)

где - тяговое усилие на ведущих колесах, Н;

- сила сопротивления дороги, Н;

- сила сопротивления воздуха, Н;

- скорость движения автомобиля, м/с.

2.2 График баланса мощности

Из уравнения баланса мощности известно, что

, (2.2)

или при установившемся движении

, Н, (2.3)

где - мощность, затрачиваемая на преодоление сопротивления дороги, кВт;

кВт

- мощность, затрачиваемая на преодоление сопротивления воздуха, кВт;

кВт

N_e - эффективная мощность двигателя, кВт;

N_mp - мощность, затрачиваемая на трение в трансмиссии, кВт;

N_k - мощность на ободе ведущего колеса, кВт;

2.3 График динамического фактора

Построение графика динамического фактора производим на основе уравнения динамического фактора:

, (2.4)

подсчеты сведем в таблицу 2.3

На график следует нанести также значения динамического фактора по сцеплению

, (2.5)



где - сила сцепления колес с дорогой, Н;

ц = 0,6…0,8 - коэффициент сцепления на сухой дороге.

2.4 График ускорений

Данный график показывает величину ускорения, которую может иметь проектируемый автомобиль при различной скорости движения на каждой передаче при условии движения по дороге, характеризуемой коэффициентом Ш.

Ускорение определим по формуле:

, м/с², (2.6)

м/с²,

где g - ускорение силы тяжести;

д - коэффициент учёта вращающихся масс, определяемый с достаточной точностью на всех передачах по формуле:

(2.7)

Для грузовых автомобилей принимаем: у₁ = 0,05; у₂ = 0,04.

Параметры ускорения автомобиля обратных значений

2.5 График времени разгона

Из курса теории известно, что время разгона автомобиля при изменении скорости от V₁ до V₂:

, (2.8)

Это интегральное уравнение решим графически, для чего построим вспомогательный график величин, обратных ускорениям

Зададимся масштабом шкал 1/j и V на этом вспомогательном графике.

Масштаб 0,1 c² /м = 1 мм, тогда m₁ = 0,1; масштаб V 1,0 м/с = 10 мм, тогда m₂ = 0,1

В итоге общий масштаб времени 1 мм² = m₁*m₂ = 0,1*0,1 = 0,01 с.

Задаваясь на вспомогательном графике пределами приращения скорости dV = V_n+1 - V_n, определим величину F_n каждой элементарной площадки, ограниченной кривыми 1/j, в пределах приращений скорости. Умножая эту площадь на масштаб времени, определим время разгона:

(2.9)

соответствующее приращению скорости от V_n до V_n+1.

Время разгона автомобиля

2.6 График пути разгона

Путь разгона:

(2.10)

Это интегральное уравнение также решим графически. Для этого, в качестве вспомогательного, используем график времени разгона Т = f(V).

Площадь, ограниченную кривой, разбиваем на ряд элементарных площадок с ординатами dt. Так же задаются масштабы шкал: масштаб времени разгона m₃, масштаб скорости m_2. Определяем масштаб пути разгона как произведение масштабов .

Так, если масштаб Т 1с = 1 мм, то m₃ = 1; масштаб V 1 м/c = 10 мм, то m₂ = 0,1, а масштаб S 1 мм² = 0,1 м

Определим величину каждой элементарной площадки F и умножая её на масштаб пути, получим путь автомобиля, проходимый им за время приращения времени dt:

(2.11)

Путь разгона автомобиля

3. Топливно-экономический расчет автомобиля

Топливно-экономический расчёт автомобиля включает построение двух графиков:

- график экономической характеристики автомобильного двигателя g = f(v);

- график экономической характеристики автомобиля Gs = f(v);

Для построения кривой экономической характеристики автомобильного двигателя воспользуемся теоретическими кривыми, графически выражающими зависимость удельного расхода топлива от нагрузки и от частоты вращения вала двигателя.

График позволяет определить коэффициент K_N, показывающий зависимость удельного расхода топлива от процента загрузки двигателя.

График дает величину коэффициента К_n, выражающего зависимость удельного расхода топлива от частоты вращения вала двигателя. Здесь за 100% принимается частота вращения n_N при максимальной мощности двигателя.



Зная удельный расход g_N при максимальной мощности, который задается как исходная величина, и имея коэффициенты K_N и К_n, можно определить значение g для любых условий движения, т.е. при любой скорости движения по любой дороге.

Для того чтобы получить величину коэффициента K_N, необходимо определить процент использования мощности двигателя при движении с различной скоростью по дорогам разного качества, т.е. с разным коэффициентом Ш.

Выбираем три типа дорог с коэффициентами Ш₁= 0,02, Ш₂ =0,025, Ш₃=0,04.

Для каждой дороги вычисляем мощность, затрачиваемую при движении с разной скоростью, приведенную к валу двигателя.

Из баланса мощности при установившемся движении известно, что

(3.1)

Результаты подсчётов сведём в таблицу.

Баланс мощности при движении на прямой передаче

По результатам подсчётов суммарной затрачиваемой мощности N_Ш + N_w, определяем процент использования мощности двигателя при каждом значении скорости V при движении на прямой передаче:

(3.2)

Для тех же условий движения подсчитаем процент использования частоты вращения вала двигателя:

% (3.3)

%, где n_N - частота вращения при максимальной мощности; n - частота вращения, соответствующая каждому значению V.

По проценту использования N и n на вспомогательных графиках находим значения коэффициентов K_N и K_n и данные сведём в таблицу.

Значения коэффициентов K_n и K_N

Тогда удельный расход топлива при любом режиме движения составит:

g = g_N K_N K_n, (3.4)

,

где g_N - задано.

Удельный расход топлива для трех типов дорог

При работе двигателя на полном дросселе при 100% используемой мощности удельный расход будет зависеть только от частоты вращения вала двигателя n, т.е.

(3.5)

Значения удельного расхода для этого случая подсчитаем и сведём в таблицу.

автомобиль топливный передача расход

Удельный расход топлива при полной его подаче

По данным таблиц строим график экономической характеристики автомобильного двигателя.

Приступаем к построению экономической характеристики автомобиля. Расход топлива в кг на 100 км пробега определим по формуле:

(3.6)

 кг/100 км

где V - скорость автомобиля, км/ч.

Все данные для этого подсчёта берём из предыдущих таблиц.

Расход топлива на 100 км пробега

Расход топлива на 100 км пробега автомобиля при полной подаче топлива составляет

(3.7)

Расход топлива на 100 км пробега при полной подаче топлива

Наибольшая точность тяговой и экономической характеристик может быть получена при дорожных испытаниях.

Заключение

В результате проведенных расчетов мною были определены основные параметры проектируемого автомобиля:

грузоподъемность 42000 Н

полный вес автомобиля 84000 Н

максимальная скорость 75 км/ч

максимальный крутящий момент 269,37 Н*м

максимальная мощность 73,77 кВт

колесная формула 4*2

максимальное тяговое усилие на ведущих колесах 28353,8 Н

максимальная мощность на ободе ведущего колеса 62,7 кВт

максимальное ускорение 0,901 м/с²

максимальное значение удельного расхода топлива 318 г./(кВт*ч)

максимальное значение расхода топлива 40,56 кг/100 км

Автомобиль ЗИЛ 130 (4x2) максимально соответствующий перечисленным параметрам.

По полученным данным построим кинематическую схему трансмиссии проектируемого автомобиля.

Список литературы

1. Черняев Л.А. «Расчет тяговых и топливных показателей автомобиля» Методические указания, Петрозаводск, 2009 г.

2. Токарев А.А. Топливная экономичность и тягово-скоростные качества автомобиля. М.: Машиностроение, 1982. 222 с.

3. Стандарт предприятия. Документы, текстовые учебные курсовые и дипломные проекты (работы). Общие требования и правила оформления. СТП ПетрГУ 001-89. Петрозаводск, 1990. 26 с.

4. Краткий автомобильный справочник НИИАТ. М.: Транспорт, 1984. 224 с.

5. Литвинов А.С., Фаробин Я.Е. Автомобиль. Теория эксплуатационных свойств. М.: Машиностроение, 1989. 240 с.

Размещено на Allbest.ru