Эксплуатационные свойства автомобиля

Размещено на http://www.allbest.ru

Министерство образования и науки РФ

Сибирская государственная автомобильно-дорожная академия (СибАДИ)

Кафедра «Автомобили и тракторы»

КУРСОВАЯ РАБОТА

по дисциплине

«Теория автомобилей и тракторов»

Выполнил: студент группы

НТС-12А1 Иванов Д.С.

Проверил: Зарщиков А. М.

Омск 2015

СОДЕРЖАНИЕ

Введение

1. Задание на проект

2. Внешние скоростные характеристики и зависимости

2.1 Внешние скоростные характеристики

2.1.1 Мощность двигателя

2.1.2 Крутящий момент двигателя

2.1.3 Удельный расход топлива

2.1.4 Часовой расход топлива

2.2 Зависимости

2.3 Построение балансов

2.3.1 Силовой баланс

2. 3.2 Мощностной баланс

2.4 Динамическая характеристика и ускорения

2.4.1 Динамическая характеристика

2.4.2 Ускорение

2.4.3 Время и путь разгона

2.5 Определение топливной экономичности

2.5.1 Потребная мощность

2.5.2 Мощность при различных степенях загрузки

2.5.3Часовой расход топлива при различной загрузке

2.5.4 Построение графика изменения скорости движения автомобиля на маршруте

2.5.5 Построение графика часового расхода топлива на маршруте

Заключение

Библиографический список



ВВЕДЕНИЕ

Цель курсовой работы заключается в получении практических навыков по определению и анализу эксплуатационных свойств автомобиля.

В курсовом проекте по формулам из курса «Теория эксплуатационных свойств автомобиля» определяются характеристики автомобиля: внешние скоростные, силового и мощностного балансов, динамическая, ускорения, времени и пути разгона, топливной экономичности. Полученные данные сводятся в таблицы и строятся соответствующие графики.



1. ЗАДАНИЕ НА ПРОЕКТ

Исходные данные для проекта

Таблица 1

№	Наименование параметра	Обозначение	Единицы измерения	Численные значения
1	Тип двигателя (дизель, карбюратор)		Дизель
2	Макс. скор. движения автомобиля	Vmax	км/ч	100
3	Полный вес автомобиля (гружен.)	Rz	Н	186390
4	База одиночного трансп. средства	L	м	4,59
5	Макс. мощность двигателя	Ne max	кВт	205,63
6	Угловая скор. коленчатого вала при макс. Мощности двигателя Ne max	щN	рад/с	251,2
7	Радиус качения колеса	rк	м	0,452
8	КПД трансмиссии	з		0,89
9	Фактор обтекаемости	кF	Н·с2/м2	2,7
10	Постоянная для определения д	d		1,8	1,3	1,1	1,06	1,04
11 12 13	Постоянные коэффициенты в формуле Лейдермана	a b c		0,5 1,5 1
14	Удельный расход топлива при Ne max	gN	г/кВт·ч	290
15	Плотность топлива	г	кг/л	0,82
16	Передаточное число главной передачи (расчетное значение)	i0		455
17	Передаточное число раздаточной коробки	iрк		1,23
18	Количество передач в коробке передач	m		5
19 20 21 22 23	Передаточные числа коробки передач (по прототипу)	i1 i2 i3 i4 i5		6,17 3,4 1,79 1 0,73
24 25 26 27	Время переключения передач	t1-2 t2-3 t3-4 t4-5	с	3 1,3 1,3 1,3
28 29 30 31 32	Угловые скорости коленчатого вала взятые для расчета характеристик двигателя и автомобиля	щ1 щ2 щ3 щ4 щ5	рад/с	50,24 100,5 105,7 200,9 251,2
36	Коэффициент сопротивления качению (асфальт - на первом и втором участке)	f0		0,015
37	Коэффициент сопротивления подъему (первый участок - в гору)	i		0,07

скоростной автомобиль силовой разгон топливный

Таблица 2

Прототип автомобиля	Параметр
МАЗ 500 Грузовик Диз.	Ne max щN Vmax	кВт рад/с км/ч	205,63 251,2 100



2. ВНЕШНИЕ СКОРОСТНЫЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ ДВИГАТЕЛЯ И ЗАВИСИМОСТИ

2.1 Внешние скоростные характеристики

= 1, где

N_e - мощность двигателя в любом режиме движения, кВт, при текущем значении угловой скорости коленчатого вала щ_e;

N_100% - мощность двигателя при полной подаче топлива и том же значении угловой скорости коленчатого вала щ_e.

2.1.1 Мощность двигателя

, где

N_{e max} = N_{V max} - максимальная мощность двигателя, кВт; при скорости вращения коленчатого вала щ_N , рад/с;

- запас мощности, кВт;

N_f - мощность сопротивления качению:

N_{w -} мощность сопротивления воздуху.

где, V_max - максимальная скорость автомобиля, км/ч;

3,6 и 46,7 - коэффициенты, переводящие скорость из км/ч в м/с;

1000 - деление на тысячу переводит ватты в киловатты;

- полный вес автомобиля, Н;

-коэффициент сопротивления качению (равен коэффициенту сопротивления качению ), который находится по формуле (V, км/ч):

где - максимальная мощность двигателя, кВт

- текущее значение угловой скорости коленчатого вала, рад/с

- максимальное значение угловой скорости коленчатого вала, рад/с

a, b, c- постоянные коэффициенты

, где

- коэффициент сопротивления воздуха;

- лобовая площадь автомобиля, принимается, как 80% от произведения ширины автомобиля (без учета выступающих малогабаритных деталей) на высоту;

kF - фактор обтекаемости:

f₀ = 0,015;

- КПД трансмиссии.



Rz, кг	Rz, Н	f0	Vmax	f	kF	з	a	b	c	щ	n, об/мин
19000	186390	0,015	100	0,021	2,7072	0,89	0,5	1,5	1	251,2	2400

щe	Ne, кВт
50	31,26
100	77,32
150	128,31
200	174,37
251	205,63

Рис. 1. Мощность двигателя

2.1.2 Крутящий момент двигателя

, где

N_e - мощность двигателя по графику, кВт;

1000 - коэффициент для перевода мощности из кВт в Вт;

М_e - крутящий момент, Н·м;

щe	Me, кВт
50	622,12
100	769,46
150	851,32
200	867,69
251	818,57

Рис. 2. Крутящий момент двигателя

2.1.3 Удельный расход топлива

, где



g_N - удельный расход топлива при N_{e max} , г/кВт;

К_щ - коэффициент, учитывающий скоростной режим работы двигателя, определяется по эмпирической зависимости:

К_N - коэффициент, учитывающий степень загрузки двигателя. Для дизельного двигателя:

где р - степень загрузки двигателя. Для внешней скоростной характеристики р = 1, поэтому - К_N = 1 .

щe	gN	Kщ	p	KN	ge
50	290	1,109	1	1	321,55
100		1,001	1	1	290,35
150		0,947	1	1	274,69
200		0,947	1	1	274,57
251		1,000	1	1	290,00



Рис. 3. Удельный расход топлива

2.1.4 Часовой расход топлива

,

где N_e - кВт, часовой расход топлива

G_t - кг/ч, а удельный расход топлива

g_e- г/кВт·ч. Коэффициент 1000 переводит граммы g_e в килограммы G_t.

щe	Gt,кВт
50	10,05
100	22,45
150	35,25
200	47,88
251	59,63



Рис. 4. Часовой расход топлива

2.2 Зависимости

Скорость движения автомобиля, км/ч:

, где

щ_{e -} текущая угловая скорость коленчатого вала, рад/с;

r_k - радиус качения колеса, м;

i_рк - передаточное число раздаточной коробки;

i₀ - передаточное число главной передачи;

i_k - передаточные числа коробки передач.

V1	V2	V3	V4	V5
2,37	4,29	8,16	14,60	20,00
4,73	8,59	16,31	29,20	40,00
7,10	12,88	24,47	43,80	60,00
9,47	17,18	32,63	58,40	80,00
11,83	21,47	40,78	73,00	100,00

Сила тяги на ведущих колесах, Н:

, где

Pk1	Pk2	Pk3	Pk4	Pk5
42319,96	23320,56202	12277,59	6858,989	5007,062
52343,11	28843,85303	15185,44	8483,486	6192,945
57911,53	31912,34803	16800,91	9385,985	6851,769
59025,21	32526,04703	17124,01	9566,484	6983,534
55684,16	30684,95003	16154,72	9024,985	6588,239

- КПД трансмиссии;

M_e - крутящий момент двигателя, Н м (см. 2.1.2).

Мощность на ведущих колесах, кВт:

,

или, что то же самое:

.

где N_з - мощность потерь на трение в трансмиссии, кВт.

Ne, кВт	Nk, кВт	щe	Nз
31,26	27,8170103	50	3,43805745
77,32	68,8104991	100	8,50466842
128,31	114,196147	150	14,1141306
174,37	155,189636	200	19,1807415
205,63	183,006646	251	22,618799

2.3 Построение балансов

2.3.1 Силовой баланс

Сила сопротивления качению:

, где

R_z - полный вес автомобиля, Н;

f - коэффициент сопротивления качению (см. 2.1.1)

При V = 90 км/ч

Pf1	Pf2	Pf3	Pf4	Pf5
2796,47619	2797,912157	2803,29	2819,689	2840,584
2798,35478	2804,098628	2825,61	2891,204	2974,784
2801,48575	2814,409413	2862,81	3010,397	3198,452
2805,86911	2828,844513	2914,89	3177,267	3511,588
2811,50486	2847,403926	2981,85	3391,813	3914,19

Сила сопротивления уклона (в данном случае подъему):



= 190461,15• 0,07 = 130473 H, где

P_i - сила сопротивления уклона, Н;

i - величина уклона дороги (указана на дорожных знаках в процентах).

Сила сопротивления воздуха:

, где

P_w -- сила сопротивления воздуха, Н;

к·F - фактор обтекаемости.

V - скорость автомобиля, км/ч;

Pw1	Pw2	Pw3	Pw4	Pw5
1,16603711	3,83994378	13,8540464	44,38975	83,2984615
4,66414844	15,3597751	55,4161857	177,559	333,193846
10,494334	34,5594941	124,686418	399,50775	749,686154
18,6565938	61,4391006	221,664743	710,236	1332,77538
29,1509278	95,9985946	346,351161	1109,7438	2082,46154



Рис. 5. Силовой баланс автомобиля

2.3.2 Мощностной баланс

Мощность сопротивления качению:

,

При V = 2,26 км/ч и f = 0,015 соответственно:

Nf1	Nf2	Nf3	Nf4	Nf5
2,572806321	4,66888676	8,86827654	15,874215	21,7455
5,145612642	9,33777353	17,7365531	31,74843	43,491
7,718418963	14,0066603	26,6048296	47,622645	65,2365
10,29122528	18,6755471	35,4731061	63,49686	86,982
12,8640316	23,3444338	44,3413827	79,371075	108,7275

Мощность сопротивления уклону:

При V = 2,26 км/ч:

Ni1	Ni2	Ni3	Ni4	Ni5
8,58	15,5629559	29,5609218	52,91405	72,485
17,15	31,1259118	59,1218436	105,8281	144,97
25,73	46,6888676	88,6827654	158,74215	217,455
34,30	62,2518235	118,243687	211,6562	289,94
42,88	77,8147794	147,804609	264,57025	362,425

Мощность сопротивления воздуху:

При V = 2,26 км/ч:

Nw1	Nw2	Nw3	Nw4	Nw5
0,00076808	0,00459013	0,03145596	0,18041059	0,46376017
0,00614464	0,03672106	0,25164767	1,44328472	3,71008137
0,02073816	0,12393359	0,8493109	4,87108595	12,5215246
0,04915713	0,29376852	2,0131814	11,5462778	29,680651
0,09601002	0,57376663	3,93199492	22,5513238	57,9700214

Мощность сопротивления инерции:

, где

- мощность сопротивления качению

- мощность сопротивления воздуху

Nj1	Nj2	Nj3	Nj4	Nj5
2,5735744	4,6734769	8,8997325	16,0546256	22,2092602
5,15175728	9,37449459	17,9882007	33,1917147	47,2010814
7,73915713	14,1305939	27,4541405	52,4937309	77,7580246
10,3403824	18,9693156	37,4862875	75,0431378	116,662651
12,9600416	23,9182005	48,2733776	101,922399	166,697521

Мощность двигателя:

N_e = N_f + N_i + N_w + N_j + N_з, где

N_e - мощность двигателя (кВт) отображенная на внешней скоростной характеристике.

N_з - мощность расходуемая на трение в трансмиссии.

Ne1	Ne2	Ne3	Ne4	Ne5
17,16	28,35	50,80	88,46	120,34
35,96	58,38	103,60	180,72	247,88
55,32	89,06	157,71	277,84	387,09
74,17	119,37	212,40	380,92	542,45
91,42	148,27	266,97	491,03	718,44

Рис. 6. Мощностной баланс автомобиля

2.4 Динамическая характеристика и ускорениями

2.4.1 Динамическая характеристика

Динамический фактор:

, где

R_z - полный вес автомобиля, Н;

P_k - сила тяги на ведущих колесах, Н;

P_w - сила сопротивления воздуха, Н.

При P_к = 39569,35 Н:

Градуируем

, где

R_z0 - вес порожнего автомобиля (вес при собственной массе), Н.

При D = 0,22:

Коэффициент суммарного дорожного сопротивления по горизонтальному асфальту ш₁ = f (см. выше п. 2.3)

Коэффициент суммарного дорожного сопротивления по наклонной дороге ш₂ = f + i

При ш₁ = 0,015

ш₂ = 0,0151 + 0,07 = 0,09

Ш1=f	ш2=f+i	D	D0y
0,0150	0,0850	0,02	0,033
0,0150	0,0850	0,04	0,066
0,0150	0,0850	0,06	0,099
0,0151	0,0851	0,08	0,132
0,0152	0,0851	0,1	0,166
0,0153	0,0852	0,12	0,199
0,0155	0,0852	0,14	0,232
0,0157	0,0853	0,16	0,265
0,0159	0,0854	0,18	0,298
0,0162	0,0855	0,2	0,332
0,0165	0,0856	0,22	0,365
0,0168	0,0857	0,24	0,398
0,0171	0,0858	0,26	0,431
0,0175	0,0859	0,28	0,465
0,0179	0,0860	0,3	0,498
0,0183	0,0861	0,32	0,531
0,0188	0,0867	0,34	0,564
0,0193	0,0883	0,36	0,597
0,0198	0,0899	0,38	0,631
		0,4	0,664

D1	D2	D3	D4	D5
0,227	0,125	0,066	0,037	0,026
0,281	0,155	0,081	0,045	0,031
0,311	0,171	0,089	0,048	0,033
0,317	0,174	0,091	0,048	0,030
0,299	0,164	0,085	0,042	0,024

Рис. 7. Динамическая характеристика автомобиля

2.4.2 Построение графика ускорения

, где

D и ш берутся из динамической характеристики для груженого автомобиля и горизонтальной дороги;

g - ускорение свободного падения, ? 9,81м/с²;

д - коэффициент учета вращающихся масс.

При D = 0,222, д = 1,86:

j1	j2	j3	j4	j5
1,118	0,581	0,268	0,113	0,059
1,402	0,736	0,348	0,153	0,082
1,559	0,822	0,391	0,169	0,082
1,590	0,839	0,396	0,161	0,061
1,495	0,785	0,363	0,128	0,017

Коэффициент дорожного сопротивления при движении по горизонтальному асфальту , ш1
ш1	ш2	ш3	ш4	ш5
0,015	0,015	0,015	0,015	0,015
0,015	0,015	0,015	0,015	0,016
0,015	0,015	0,015	0,016	0,017
0,015	0,015	0,016	0,016	0,018
0,015	0,015	0,016	0,017	0,020

Коэффициент дорожного сопротивления при движении в гору с установленным углом , ш2
ш1	ш2	ш3	ш4	ш5
0,0850	0,0850	0,0850	0,0851	0,0852
0,0850	0,0850	0,0852	0,0855	0,0860
0,0850	0,0851	0,0854	0,0862	0,0872
0,0851	0,0852	0,0856	0,0870	0,0888
0,0851	0,0853	0,0860	0,0882	0,0910

Рис. 8. График ускорения автомобиля

2.4.3 Время и путь разгона

Скорость движения автомобиля при переключении передачи:

, где

t_п - время переключения передачи;

ш - коэффициент суммарного дорожного сопротивления;

д_в - коэффициент учета вращающихся масс при выбеге (д_в = 1,03).

При t_п = 3



ДVn
1,54
0,67
0,67
0,67

Определим V₁, V₂, ... , V₂₀ на примере первой передачи:

V₁ = начальной V₁,

разность начальной и конечной скоростей первой передачи:

V_1нач -- V_1кон = 11,29 -- 2,26 = 9,03 км/ч;

Разделим на три интервала первую кривую ускорения(«/3»):

9,03/3 = 3,01;

Прибавим «/3», чтобы получить V₂:

V₂ = V₁ + “/3” = 2,26 + 3,26 = 5,52 км/ч;

V₃ = V₂ + “/3” = 4,27 + 2,019 = 6,66 км/ч;

V₄ = V₃ + “/3” = 8,28 + 3,01 = 10,96 км/ч;

V₅ = V₄ + ДV_n = 11,29 -- 0,668 = 9,22 км/ч;

V_2кон = V₈.

Аналогичным образом получим все остальные скорости:

V1	2,37
V2	5,52
V3	8,68
V4	11,83
V5	10,29
V6	14,02
V7	17,74
V8	21,47
V9	20,80
V10	27,46
V11	34,12
V12	40,78
V13	40,11
V14	51,08
V15	62,04
V16	73,00
V17	72,33
V18	81,55
V19	90,78
V20	100,00

Определим ДV:

V₂ - V₁ = 5,52 - 2,37 = 3,16 км/ч;

V₆ -V₅ = 14,02 - 10,29 = 3,73 км/ч;

V₁₀ -V₉ = 27,46 - 20,80 = 6,66 км/ч;

V₁₄ - V₁₃= 51,08 - 40,11 = 10,96 км/ч;

V₁₈ - V₁₇ = 81,55 - 72,33 = 9,22 км/ч;

ДV
3,16
3,73
6,66
10,96
9,22

Определим V_ср:

(V1 + V2)/2 = 3,77 км/ч;

Vср
3,944
7,099
10,254

Определим j_ср графически:

	Jср		Jср
Jср1	1,26	Jср10	0,304
Jср2	1,48	Jср11	0,3
Jср3	1,46	Jср12	0,285
	переход		переход
Jср4	1,1	Jср13	0,11
Jср5	1,05	Jср14	0,09
Jср6	1,1	Jср15	0,05
	переход
Jср7	0,61
Jср8	0,62
Jср9	0,58
	переход

Время прохождения интервала:

Дt = ДV/(3,6 • j_ср);



	Дt		Дt
Дt1	0,664	Дt9	13,670
Дt2	1,229	Дt10	14,970
Дt3	1,802	Дt11	20,683
Дt4	4,802	Дt12	27,748
Дt5	5,748	Дt13	29,048
Дt6	6,652	Дt14	61,217
Дt7	7,952	Дt15	119,122
Дt8	10,716

Путь, проходимый автомобилем за время переключения передач:

ДS_n = V_ср • t_n / 3,6;

ДS_n1 = 9,79 • 1,3 / 3,6 = 3,56 м.

ДSср
3,56
5,48
8,27
13,72

Путь, который проделал автомобиль за время прохождения интервала:

ДS_n = V_ср • Дt / 3,6;

	ДS		ДS
ДS1	0,762	ДS9	245,962
ДS2	3,301	ДS10	257,081
ДS3	8,679	ДS11	483,413
ДS4	18,806	ДS12	993,051
ДS5	38,634	ДS13	1009,516
ДS6	68,697	ДS14	1986,779
ДS7	75,777	ДS15	4114,446
ДS8	150,179

Рис. 9. Время разгона автомобиля

Рис. 10. Путь разгона автомобиля

2.5 Определение топливной экономичности автомобиля

2.5.1 Потребная мощность

, где

N_{f -} мощность сопротивления качению, кВт (см. п. 2.4);

N_i - мощность сопротивления уклону, кВт (см. п. 2.4);

N_w -- мощность сопротивления воздуху, кВт (см. п. 2.4).

Ne потр1		Ne потр2
2,89165663		12,5276354
10,53314		45,5060746
30,8473489		130,490905
84,31813235		322,134087
187,300586		594,519687

Потребная мощность при движении по уклону:

;

Потребная мощность при движении по горизонтальной дороге:

;



Рис. 11. Потребная мощность двигателя

Рис. 12. Линии связи

2.5.2 Мощность при различных степенях загрузки

N_e = p • N_100%, где

N_100% - мощность двигателя при полной подаче топлива и том же значении угловой скорости коленчатого вала щ_e;

p - степень загрузки.

При p = 1:

N_e = 1 • 31,93 = 31,93 кВт.

p	N100%	?e, рад/с	Ne1	Ne2	Ne3	Ne4	Ne5
1	205,63	50,24	31,26	25,00	18,75	12,50	6,25
0,8		100,48	77,32	61,85	46,39	30,93	15,46
0,6		150,72	128,31	102,65	76,99	51,32	25,66
0,4		200,96	174,37	139,50	104,62	69,75	34,87
0,2		251,20	205,63	164,50	123,38	82,25	41,13

Рис. 13. Загрузка двигателя

2.5.3 Часовой расход топлива при различной загрузке двигателя

Коэффициент, учитывающий степень загрузки дизельного двигателя:

, где

р -- степень загрузки двигателя.

При p = 0,2:

K_N = 1,2 + 0,14 • 1 - 1,8 • 1² + 1,46 • 1³ = 1;

Удельный расход топлива

, где

g_N - удельный расход топлива при N_{e max} , г/кВт;

К_щ - коэффициент, учитывающий скоростной режим работы двигателя, определяется по эмпирической зависимости:

При щ_e = 56 рад/с, p = 1:

KN		K?		gN	g1	g2	g3	g4	g5
1,000		1,11		290	321,55	291,81	305,91	341,31	375,47
0,908		1,00			290,35	263,50	276,23	308,19	339,03
0,951		0,95			274,69	249,28	261,33	291,56	320,75
1,061		0,95			274,57	249,18	261,22	291,44	320,61
1,168		1,00			290,00	263,18	275,89	307,82	338,63

Часовой расход топлива:

, где

размерность N_e - кВт, часовой расход топлива G_t - кг/ч, а удельный расход топлива g_e- г/кВт·ч. Коэффициент 1000 переводит граммы g_e в килограммы G_t.

При N_e = 31,93 рад/с, g_e = 255:

Gt1	Gt2	Gt3	Gt4	Gt5
10,05	7,30	5,74	4,27	2,35
22,45	16,30	12,81	9,53	5,24
35,25	25,59	20,12	14,96	8,23
47,88	34,76	27,33	20,33	11,18
59,63	43,29	34,04	25,32	13,93

Рис. 14. Часовой расход топлива при различной нагрузке двигателя

2.5.4 Построение графика изменения скорости движения автомобиля на маршруте

Точка пересечения ш₂ с D₃: V_ш = 26 км/ч;

0,8V_max = 0,8 * 100 = 80 км/ч;

Рис. 15. Изменение скорости движения автомобиля на маршруте



2.5.5 Построение графика часового расхода топлива на маршруте

Рис. 16. Часовой расход топлива на маршруте



ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Дизельный и карбюраторные двигатели отличаются не только по виду топлива, но и по графикам силового баланса и другим, которые мною были построены. Например, у бензинового кривая сопротивлений и ускорений справа больше опущена вниз.

Мною была получена мощность N_j, которая находится между мощностями колес и двигателя и которую водитель может использовать по своему усмотрению.



СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ:

1. Краткий автомобильный справочник НИИАТ.- М.: Транспорт, 2002-202 с.

2. Осепчугов В.В., Фрумкин А.К. Автомобиль. Анализ конструкций, элементы расчета. Учебник для вузов по специальности "Автомобиль и автомобильное хозяйство" - 2-е изд., репринт.- М.: Бастет, 2007 - 304 с.

3. Зарщиков А. М. Характеристики автомобиля, проектирование сцепления: Методические указания к выполнению курсового проекта по дисциплине «Автомобили» для студентов специальности 190601 дневной и заочной формы обучения / Сост.: А. А. Зарщиков. - Омск: СибАДИ, 2007.- 48 с.

4. Зарщиков А. М. Методические указания к курсовому проектированию по дисциплине «Автомобили и двигатели» для студентов специальности 150200 / Сост.: А. М. Зарщиков -- Омск: Изд-во СибАДИ, 2005.- с.

Размещено на Allbest.ru