Студопедия КАТЕГОРИИ: АвтоАвтоматизацияАрхитектураАстрономияАудитБиологияБухгалтерияВоенное делоГенетикаГеографияГеологияГосударствоДомЖурналистика и СМИИзобретательствоИностранные языкиИнформатикаИскусствоИсторияКомпьютерыКулинарияКультураЛексикологияЛитератураЛогикаМаркетингМатематикаМашиностроениеМедицинаМенеджментМеталлы и СваркаМеханикаМузыкаНаселениеОбразованиеОхрана безопасности жизниОхрана ТрудаПедагогикаПолитикаПравоПриборостроениеПрограммированиеПроизводствоПромышленностьПсихологияРадиоРегилияСвязьСоциологияСпортСтандартизацияСтроительствоТехнологииТорговляТуризмФизикаФизиологияФилософияФинансыХимияХозяйствоЦеннообразованиеЧерчениеЭкологияЭконометрикаЭкономикаЭлектроникаЮриспунденкция |
Тягово-экономический расчет автомобиля
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. Ее строят по результатам испытаний двигателя на тормозном стенде и часто приводят в инструкциях заводов-изготовителей автомобилей. Студенту необходимо сравнить экспериментальную внешнюю скоростную характеристику двигателя с полученной при расчетах. Если данные по испытанию двигателя отсутствуют, эффективная мощность (кВт) его может быть определена по эмпирической формуле: , (1)
где: – наибольшая эффективная мощность двигателя, кВт; a,b,c – расчетные коэффициенты, зависящие от модели двигателя; – частота вращения коленчатого вала, при которой определяется мощность, ; – частота вращения коленчатого вала при , .
Коэффициенты формулы (1) выявляют в зависимости от соотношений крутящих моментов ( / и частоте ( / ) вращения коленчатого вала двигателя при максимальной мощности ( , ) максимальном крутящем моменте( , ) по уравнениям:
, (2)
Крутящий момент (Н·м) двигателя определяют в зависимости от мощности (кВт) и соответствующей частоты вращения (мин-1) коленчатого вала по формуле: , (3) Последовательность расчета характеристики: – значения величин , , , берут из краткой эксплуатационно-технической характеристики автомобиля (см. табл. 1); – определяют величину по формуле (3) и рассчитывают по уравнениям (2) коэффициенты c,b,a; – подставив значения расчетных коэффициентов a,b,c в формулу (1) приступают к расчету кривых и в зависимости от . Частота вращения коленчатого вала при работе двигателя изменяется от минимально устойчивой – , принимаемой при расчетах 400-800 мин-1, до максимальной частоты вращения, равной при наличии ограничителей или регуляторов частоты . На карбюраторные двигатели легковых автомобилей и автобусов ограничители частоты вращения коленчатого вала не устанавливают, поэтому максимальная частота может быть равна = (1,05-1,20)· . Однако на современных высокооборотных двигателях заводы не рекомендуют работать с частотой вращения коленчатого вала выше , поэтому для всех двигателей следует рассчитывать характеристики в диапазоне частот: . Интервал частот вращения коленчатого вала выбирают с таким расчетом, чтобы для построения кривых иметь не менее 10 расчетных точек. Например, для двигателя грузового автомобиля и автобуса 400, 800,1200, 1600, 2000, 2400, 2800, 3000, 3200, 3500 ; легкового автомобиля 800, 1600, 2400, 3200, 3600, 4000, 4800, 5200, 5600, 6000 . Расчет проводят в табл.2, по столбцам которой развернуты формулы (1), (3). По результатам расчета строят график внешней скоростной характеристики двигателя (рис.1). На графике (рис.1) отмечены три характерные частоты вращения коленчатого вала:, – минимальная устойчивая; – соответствующая ; – соответствующая . Таблица 2 – Расчет внешней скоростной характеристики двигателя
а) зависимость мощности от частоты вращения коленчатого вала б) зависимость крутящего момента от частоты вращения коленчатого вала Рисунок 1. – Внешняя скоростная характеристика двигателя автомобиля 2.2 Тягово-скоростная характеристика автомобиля
Тяговая характеристика автомобиля представляет собой зависимость между силой тяги ( ) и скоростью ( , км/ч) движения автомобиля. График тягового баланса автомобиля состоит из тяговой характеристики и зависимостей сил сопротивления движению от скорости автомобиля. Силу тяги( , Н) на ведущих колесах автомобиля рассчитывают по формуле: (4) где: – крутящий момент двигателя, Н·м; – передаточное число коробки передач; – передаточное число главной передачи; – радиус качания колеса, м; – к.п.д. трансмиссии.
Входящий в формулу (4) крутящий момент ( ) берут из табл.2. Он зависит от частоты вращения ( )коленчатого вала двигателя. Скорость движения автомобиля ( ) определяют по формуле: км/ч (5)
Радиус ( ) качения колеса, входящий в формулы (4), (5), приближенно определяется по формуле: (6) где: d – внутренний диаметр шины (диаметр обода колеса), м; Н – высота профиля шины в свободном состоянии, м; λШ – коэффициент нормальной деформации шины.
Для шин коэффициент (λШ) можно принять равным 0,1-0,16. 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=0,8В. Для проверки расчета можно пользоваться величинами статического радиуса колеса [3]. Значения к.п.д. ( ) трансмиссии выбирают в зависимости от типа автомобиля. Так, НИИАТ [3] рекомендует принимать значения этого коэффициента равными 0,85-0,9 для автомобилей с одинарной главной передачей и 0,8-0,85 - для автомобилей с двойной главной передачей. Подставляя значения и в формулу (5), а затем для каждой ступени коробки передач (кроме заднего хода), получаем расчетные формулы скоростей движения автомобиля на различных передачах. Расчет скорости движения автомобиля на передачах производят подстановкой в формулу (5) значений частоты вращения коленчатого вала ( ). 3а наименьшую частоту принимают минимально устойчивую частоту ( ), соответствующую началу кривых на внешней скоростной характеристике двигателя, а за наибольшую частоту вращения – соответствующую конечным точкам кривых на внешней скоростной характеристике (см. рис.1). Количество расчетных точек внешней скоростной характеристики и тяговой характеристики автомобиля на каждой передаче должно быть одинаково. Расчет ведут в такой последовательности (табл.3). Подставляя значение частоты вращения коленчатого вала( ) в формулу (5), определяют соответствующую скорость ( ) движения автомобиля на данной передаче (I, II, Ш и т.д.) коробки передач. Для принятого значения ( ) по табл. 2 берут значение крутящего момента ( ), а затем по формуле (4) определяют величину силы тяги ( ) на каждой из передач.
Таблица 3 - Расчет тяговой характеристики автомобиля
Расчет тяговой характеристики целесообразно вести непосредственно в табл.3, начиная с прямой передачи ( =1). По данным табл.3 строят тяговую характеристику автомобиля. На рис.2 приведена тяговая характеристика (кривыеI,II,III,IV,V) автомобиля с пятиступенчатой коробкой передач. Масштаб скорости ( ) по оси абсцисс является общим для всех кривых, а масштаб частоты вращения ( ) различен для каждой из передач. На рис.2 откладывают величины силы суммарного сопротивления дороги ( ) и силы сопротивления воздуха( ). Полученная кривая + определяет сумму сил сопротивления движению автомобиля с равномерной скоростью по дороге с заданным коэффициентом (ψ) суммарного сопротивления дороги. Тяговую характеристику дополненную кривыми и + , называют графиком тягового баланса автомобиля.
Рисунок 2 - График тягового баланса автомобиля
Суммарная сила сопротивления дороги ( )определяется по формуле: (7) где: ψ – коэффициент суммарного сопротивления дороги; – полный вес автомобиля, кН. Коэффициент суммарного сопротивления дороги рассчитывается так: (8) где: f – коэффициент сопротивления качения; a – угол подъема дороги.
При расчете тягового баланса следует принять, что автомобиль движется по горизонтальной дороге (a=0) с асфальтобетонным покрытием. Тогда коэффициент (ψ) суммарного сопротивления дороги (8) равен коэффициенту (f) сопротивления качению. При скоростях движения автомобиля, превышающих 60-80 км/ч коэффициент (f)надо определять по эмпирической формуле: (9) где: – коэффициент сопротивления качению, относящийся к малым скоростям движения автомобиля; – скорость движения автомобиля, км/ч. Cила, суммарного сопротивления дороги в этих условиях такова: (10) Для дорог с асфальтобетонным покрытием, находящихся в хорошем состоянии, коэффициент ( ) можно принять равным 0,015. Силу сопротивления воздуха ( ) в кН определяют по формуле: (11) где: – коэффициент сопротивления воздуха; F – лобовая площадь автомобиля, м2.
Приближенно можно принять для: – легковых автомобилей (12) – грузовых автомобилей и автобусов (13) где: – наибольшая ширина автомобиля, м; – наибольшая высота автомобиля, м; В – колея автомобиля. Коэффициент ( ) сопротивления воздуха можно принять (в Н·с2/м4) [1] для: - легковых автомобилей – 0,20-0,35; - автобусов – 0,24-0,40; - грузовых автомобилей – 0,60-0,7.
В табл.4 приводят расчет значений сил ( и ), определяемых для скоростей движения автомобиля от 0 до наибольшей скорости на высшей передаче. Промежуточные значения скорости ( ) следует взять по табл.3 для высшей передачи. По результатам расчета строят зависимости силы ( ) и суммарной ( + ) от скорости автомобиля, приведенные на рис.2.
Таблица 5 - Расчет сил сопротивления движению
График тягового баланса используют для решения практических задач. На рис. 2 показан запас ( ) силы тяги, равный (при равномерном движении автомобиля по горизонтальной дороге) Запас силы тяги может использоваться для разгона автомобиля, преодоления подъемов и буксировки прицепа.
|
|||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Последнее изменение этой страницы: 2018-04-12; просмотров: 732. stydopedya.ru не претендует на авторское право материалов, которые вылажены, но предоставляет бесплатный доступ к ним. В случае нарушения авторского права или персональных данных напишите сюда... |