Автотранспортные средства

 

Здесь m_сц – сцепная масса автомобиля, кг.

 

Передаточное число, полученное расчетом по наибольшему сопротивлению, должно быть не больше передаточного числа по сцеплению, т.е. i_k1 ≤ i_ксц .

Если i _k1 будут больше рассчитанных i_ксц, , необходимо принять меры по увеличению сцепного веса автомобиля, так как при данном сцеплении автомобиль не может выполнить заданного условия.

 

6. Расчет передаточных чисел промежуточных передач.

 

Задача расчета: определить промежуточные передаточные числа i_k2 и т.д. коробки передач.

Передаточные числа промежуточных передач КП в большинстве случаев рассчитываются по геометрической прогрессии с последующей корректировкой, что обеспечивает возможность работы двигателя при разгоне в одинаковом режиме на всех передачах

Диапазон D_к передаточных чисел КП по определению равен:

 

D_к = i_кп1/i_кпв

 

тогда передаточное число  промежуточной передачи (j-й) определяется как:

 

i_кпj=i_кп1*D_k^(j-1)/(1-n)

 

где j – номер передачи; n – число передач; i_кпв – передаточное число на высшей передаче; i _кп1 – передаточное число КП на первой передаче.

Диапазон работы двигателя, возможность  и легкость переключения

передач, условия работы синхронизаторов зависят от интервала передаточных чисел между смежными ступенями КП.

 

2. ТЯГОВЫЙ РАСЧЕТ АВТОМОБИЛЯ

 

Целью тягового расчета  автомобиля является определение эксплуатационных возможностей автомобиля до его изготовления. Возможности оценки поведения автомобиля в различных условиях эксплуатации. Он включает расчет и построение графиков тягового и мощностного балансов, динамического фактора, ускорений, времени и пути разгона, экономических показателей таких как удельный и путевой расход топлива в зависимости от скорости автомобиля.

 

1. Расчет и построение графика тягового баланса автомобиля.

 

Задача расчета: рассчитать и построить график тягового баланса автомобиля по передачам в зависимости от скорости движения и частоты вращения коленчатого вала.

Тяговый расчет автомобиля включает в себя построение графиков: 1)

тягового баланса P=f(v); 2) баланса мощности N=f(v); 3) динамического

фактора D=f(v); 4) ускорений автомобиля j=f(v); 5) времени разгона Т=f(v);

6) пути разгона S=f(v).

Значения входящих в  формулы величин и коэффициентов  берутся из

1-й части данного  расчета.

При построении исходят  из уравнения тягового баланса;

при установившемся движении:

 

Р_к = Р _ψ + Р_w

 

Где Р_к =M_e*i₀*i_k* η_тр /r_{k  -} тяговое усилие на ведущих колесах, Н;

 

Р _ψ=m_a*g* ψ - сила сопротивления дороги, Н; ψ - коэффициент сопротивления дороги принимаем ψ = 0,02.

 

 Р_w=k*F*v² - сила сопротивления воздуха, Н;

 

А v=0.105r_k*n/i₀*i_k- скорость, м/с.

Таблица 2

Примечания. 1. Здесь и дальше расчеты производить для всех передач коробки автомобиля при частотах вращения вала двигателя, соответствующих. Момент двигателя М_e и мощность N_e брать из той же таблицы.

 

2.  Расчет и построение графика баланса мощности автомобиля.

 

Задача расчета: рассчитать и построить график баланса мощности автомобиля по передачам в зависимости от мощности и скорости движения автомобиля.

Из уравнения баланса  мощности известно, что

 

N_e=N_тр+N_ψ+N_w+/-N_j

 

мощность, подведенная  к ведущим колесам при установившемся движении

 

N_k=N_e-N_тр=N_ψ+N_w

 

Где N_ψ=m_a*g* ψ*v/1000 - мощность потерь на преодоление сопротивления

дороги, кВт;

 

N_w=k*F*v³/1000 – мощность потерь на преодоление сопротивления воздуха

кВт;

 

N_e – эффективная мощность двигателя, кВт; N_тр – мощность потерь

на трение в. трансмиссии, кВт; N_к – мощность на ободе ведущего колеса,

кВт.

 

На графиках тягового баланса и баланса мощности точка пересечения кривой усилия или мощности на ободе колеса с кривой суммарной силы сопротивления или с кривой суммарных потерь мощности характеризует максимальное значение скорости при данном коэффициенте сопротивления дороги.

 

2. Расчет и построение графика динамического фактора.

 

Задача расчета: рассчитать и построить график динамического фактора

автомобиля по передачам в зависимости от скорости движения автомобиля.

График строят на основании  уравнения динамического фактора:

 

D=(P_k-P_w)/m_a*g

 

На графике показан характер кривых динамического фактора на раз-

личных передачах.

 

На график  нанесем также значения динамического фактора по

сцеплению:

 

D_сц=(Р_сц-Р_w)/m_a*g

 

где P_сц= φ*m_a*g – сила сцепления колес с дорогой, Н; φ = 0,65…0,80 –

коэффициент сцепления  на сухой дороге.

 

3. Расчет и построение графика ускорений.

 

Задача расчета: рассчитать и построить график ускорений автомобиля

по передачам в зависимости  от величины ускорения и скорости движения

автомобиля.

Показывает величину ускорения, которую может иметь проектируемый автомобиль при различной скорости па каждой передаче при условии

движении по дороге, характеризуемой коэффициентом φ.

Ускорение определяется по формуле:

 

J=(D- ψ)*g/ δ

 

где g - ускорение силы тяжести; δ - коэффициент учета вращающихся

масс, определяемый с  достаточной точностью на всех передачах  по формуле:

 

δ=1+ σ₁i_k²+ σ₂

 

Для автомобилей можно принять: σ₁ = 0,05, σ₂ = 0,04.

Результаты подсчета ускорений сводят в таблицу, а по данным этой

таблицы строят график j =f(v).

У грузовых автомобилей  из-за влияния коэффициента δ может быть j₁

< j₂

 

4. Расчет и построение графика времени разгона.

 

Задача расчета: рассчитать время разгона автомобиля по передачам.

Построить график времени  разгона в зависимости от скорости движения автомобиля.

Очень наглядно характеризует  приемистость автомобиля. Из курса

теории известно, что  время разгона автомобиля при  изменении скорости

от v₁ до v₂.

 

Т=1/j_v1∫^v2dv

 

Это интегральное уравнение  решают графически, для чего строят вспомогательный график величин обратных ускорениям 1/j=f(v)

 

Задаются масштабом  шкал1/j и v на этом вспомогательном графике.

 

Задаваясь на вспомогательном  графике пределами приращения скорости     dv = v_n+1-v_n , определяют величину F_n каждой элементарной площади, ограниченной кривыми 1/j в пределах приращений скорости. Умножая эту площадь на масштаб времени, определяют время разгона соответствующее

 

T_n=m₁*m₂*F_n

 

приращению скорости от v_n до v_n+1. Разбивая всю площадь на достаточно

большое (не менее 10) число  площадок, получают ряд значений Т, которое сводят в таблицу.

 

5. Расчет и построение графика пути разгона.

 

Задача расчета: рассчитать и построить график пути разгона автомобиля в зависимости от величины пути разгона и скорости движения автомобиля.

S=f(V) так же, как и график Т = f(V), служит для характеристики

приемистости автомобиля. Методика его построения подобна предыдущему подразделу.

Путь разгона

 

S=v_t1∫^t2dt

 

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

 

Площадь, ограниченную кривой, разбивают на ряд элементарных площадок с координатами dt. Так же задаются масштабы шкал: масштаб времени

разгона m₃, масштаб скорости m₂. Определяют масштаб пути разгона как

произведение масштабов m₃ m₂.

 

Так, если масштаб времени (Т) равен 1с = 1мм, то m₃ = 1; масштаб скорости (V) – 1 м/с = 10 мм, то m₂ = 0,1, а масштаб пути (S) –

1мм² = m₃ m₂ = 1,0*0,1 = 0,1 м.

 

Определяя величину каждой элементарной площади F и умножая ее на

масштаб пути, получают путь автомобиля, проходимый им за время приращения времени dt:

 

S_n+1= m₃ m₂ F_n^’

 

Результаты подсчетов сводят в таблице

 

По данным, таблицы строят график пути разгона автомобиля.

В заключение следует  отметить, что все графики тягового расчета

точны лишь относительно. Более точно графики могут  быть построены

по результатам дорожных испытаний автомобиля.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

3. ТОПЛИВНО-ЭКОНОМИЧЕСКИЙ РАСЧЕТ АВТОМОБИЛЯ

Топливно-экономический  расчет автомобиля включает построение двух графиков: 1) графика экономической характеристики автомобильного двигателя g_е = f(v); 2) графика экономической характеристики автомобиля Q_s=f(V).

Основным показателем  топливной экономичности является график

экономической характеристики автомобиля. Этот график может быть построен по данным дорожных испытаний. Если же дорожные испытания провести невозможно, как, например, в нашем случае, когда необходимо получить представление об экономичности проектируемого автомобиля, то экономическую характеристику автомобиля строят аналитически. Для этого необходимо иметь график экономической характеристики автомобильного двигателя. Но чтобы построить эту характеристику, необходимо иметь характеристики двигателя, построенные при частичных нагрузках. Их получают путем стендовых испытаний двигателя. Мы не располагаем этими кривыми. Для того чтобы построить кривую экономической характеристики автомобильного двигателя придется воспользоваться теоретическими кривыми, графически выражающими зависимость удельного расхода топлива от нагрузки и от частоты вращения вала двигателя.

 

График  позволяет определить коэффициент К_n, показывающий зависимость удельного расхода от % загрузки двигателя.

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

 

Зная удельный расход g_eN, при максимальной мощности, который задается как исходная величина и имея коэффициенты K_N и K_n можно определить значение g_e 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 дорогом разного качества, т. е. с различным коэффициентом ψ.

 

Выбираем три типа дорог с коэффициентами: ψ₁=0,02, ψ₂=0,025 и

ψ ₃=0,04. При построении экономической характеристики грузовых автомобилей большой грузоподъемности (свыше 7.... 8 т) следует принять ψ₃=0,03. Для каждой дороги вычисляют мощность, затрачиваемую при движении с разной скоростью, приведенную к валу двигателя.

 

Из баланса мощности при установившемся движении известно, что

 

N=N_ψ + N_w=(m_a*g *ψ*v)/ 1000η_тр + (k*F*v³)/ 1000η_тр

 

Результаты подсчетов сводят в таблицу.

 

По результатам подсчетов  суммарной затрачиваемой мощности N_ψ1+N_w определяют процент использования мощности двигателя при каждом

значении скорости V при движении на прямой передаче:

 

N= (N_ψ+N_w)/N_e*100

 

Для тех же условий  движения подсчитывают процент использования

частоты вращения вала двигателя:

 

n=n/n_N*100

 

где n_N - частота вращения при максимальной мощности; n - частота

вращения, соответствующая  каждому значению v.

 

По проценту использования N и n на вспомогательных графиках находят значения коэффициентов К_N и К_n и данные сводят в таблицу.

Тогда удельный, расход топлива при любом режиме движения составит:

 

g_e = g_eN *K_N *K_n

 

где g_eN - удельный расход топлива, г/кВтч (задано).

 

Результаты подсчетов g_e сводят в таблицу.

При работе двигателя  на полном дросселе при 100% используемой

мощности удельный расход будет зависеть только от частоты  вращения

вала двигателя n, т.е.

 

g'_е = g_eN × K_n

 

Значения удельного  расхода для этого случая подсчитывают и сводят в

таблицу.

По данным таблиц строят график экономической характеристики

автомобильного двигателя.

Теперь можно приступить к построению экономической характеристики

автомобиля. Расход топлива  в килограммах на 100 км пробега  может быть

определен по формуле:

 

Q_s=g_e*(N_ψ+N_w)/10v

 

Здесь V – скорость автомобиля, км/ч.

 

Все данные для этого  подсчета берут из предыдущих таблиц. Сводят