Безопасность транспортного средства

Исходные  данные

Таблица 1 –  Исходные данные УАЗ Патриот

Рабочий объем двигателя, см3	1598
Мощность двигателя (л.с.)	128 (4400 об/мин)
Тип трансмиссии	5 MT
Максимальный крутящий момент, Н*м	217 (2500 об/мин)
Тип привода	передний
Максимальная скорость (км/ч)	150
Разгон 0-100 км/час, с	14,9
Передаточное число I передачи	3,45
Передаточное число II передачи	1,87
Передаточное число III передачи	1,29
Передаточное число VI передачи	0,95
Передаточное число V передачи	0,74
Главная передача	4,5
Расход топлива комбинированный (л/100 км)	12,5
Габариты (длина/ширина/высота), мм	4647/2080/1900
Колесная база, мм	3320

Продолжение таблицы 1

Колея (передняя, задняя), мм	2015/2053
Снаряженная масса, кг	2670

 

 

1 Внешняя скоростная характеристика двигателя

 

Внешняя скоростная характеристика двигателя  представляет собою кривые, характеризующие  зависимости эффективной мощности, крутящего момента и удельного  расхода топлива от частоты вращения (числа оборотов) коленчатого вала двигателя при полной подаче топлива. Характер протекания этих зависимостей оказывает решающее влияние на тягово- скоростные свойства автомобиля.

Для построения внешней скоростной характеристики двигателя автомобиля УАЗ Патриот выпишем параметры двигателя:

максимальная  мощность  N_{e max}= 128 л.с. (94,1 кВт);

частота вращения коленчатого вала при N_{e max}׃ n_eN= 4400 об/мин;

максимальный  крутящий момент М_{e max}= 217 Н*м;

частота вращения коленчатого вала при М_{e max}׃n_eм= 2500 об/мин.

 

Величина  мощности при М_{e мax} равна:  ,                       (1)

 

Величина  момента при N_{e мax} равна: ,                     (2)

 

Имеем две точки для построения зависимостей N_e=f (n_e); М_e=f (n_e).

 

Между тем для получения кривых этих зависимостей необходимо, как минимум, шесть точек. Эти точки определим, используя способ, предложенный И.М.Лениным, основанный на зависимости между  отношением  и , приведенным в таблице 1.

В таблице 2 приведены результаты расчетов по определению мощности двигателя  при различных оборотах, а также  величины крутящих моментов.

 

Таблица 1- Внешняя скоростная характеристика двигателя УАЗ Патриот

Обороты, мин	880	1760	2640	3520	4400	5280
Мощность, кВт	25,60	64,00	93,44	117,76	128,00	117,76
Момент, Н*м	277,82	347,27	338,01	319,49	277,82	212,99

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Рисунок 1- Внешние скоростные характеристики двигателя УАЗ Патриот

2 Тяговый баланс и тяговая диаграмма движения автомобиля

 

Тяговый баланс и тяговая диаграмма движения автомобиля позволяют аналитически оценить тяговые качества автомобиля, определить влияние различных факторов на силу тяги, развиваемую на его  ведущих колесах, установить величину сил сопротивлений движению, возможность  преодоления крутых подъемов и различных  видов сопротивлений движению.

В общем случае движения автомобиля уравнение  тягового баланса имеет следующий  вид:

 

                                                Р_к=Р_f±Р_i±Р_j+Р_w,                                             (3)

 

где Р_к- сила тяги на ведущих колесах автомобиля;

       Р_f- сила сопротивления качению колес;

Р_i- сила сопротивления подъему;

Р_j- сила инерции автомобиля;

Р_w- сила сопротивления воздуха.

 

Если в  уравнение (3) подставить значения силы тяги и сил сопротивления движению, выраженные через определяющие их параметры  конструкции автомобиля и характеристики дороги, то получим развернутое уравнение  тягового баланса автомобиля:

 

       

,                     (4)

 

где М_е- эффективный крутящий момент двигателя, Н*м;

       и_Т- общее передаточное число трансмиссии автомобиля;

       η_Т- механический КПД трансмиссии автомобиля;

       r_k- радиус качения колеса, м;

       G_a- полная масса автомобиля, Н;

       f- коэффициент сопротивления качению колес;

       α- угол подъема (спуска) дороги;

       δ- коэффициент учета вращающихся  масс автомобиля;

       g- ускорение силы тяжести, м/с²;

      - ускорение (замедление) автомобиля, м/с²;

       К- коэффициент сопротивления  воздуха, Н*с²/м⁴;

       F- лобовая поверхность автомобиля, м²;

       V- скорость движения автомобиля, км/ч.

 

Общее передаточное число трансмиссии  автомобиля равно произведению передаточных чисел агрегатов, передающих его  крутящий момент.

Для коробки передач: и₁= 3,45; и₂= 1,87; и₃= 1,29; и₄= 0,95; и₅=0,74;

- для главной передачи и_гл= 4,5.

Тогда и_т1= и₁- и_гл= 4,5*3,45=15,53;

           и_т2= 4,5*1,87=8,42;

           и_т3= 4,5*1,29=5,81;

           и_т4= 4,5*0,95=4,28;

           и_т5= 4,5*0,74=3,33.

Величина  потерь мощности двигателя в трансмиссии  на трение в подшипниках, между зубьями  шестерен, на взбалтывание и разбрызгивание масла равно отношению мощности N_k на ведущих колесах к мощности двигателя N_е, η_т= N_k/ N_е, или может быть определено как произведение отдельных КПД.

Принимаем КПД трансмиссии η_т=0,85.

Определим зависимость силы тяги от величины момента двигателя для различных  передач:

для первой передачи            

 

                                             ,                                               (5)

 

Здесь r_k- радиус качения колеса.

 

В случае отсутствия табличных значений величины радиуса качения колеса его величина может быть определена из уравнения:

 

                                                         r_k= r_нβ,                                                  (6)

 

где r_ш- радиус шины в свободном состоянии;

      β- коэффициент деформации шины, равный 0,93-0,94.

 

Величина r_ш - подсчитывается исходя из маркировки шин. Для шин, у которых размеры выражены в дюймах,

 

                                          

,                                        (7)

для второй передачи   ,

                                

                                                  ,                                           (8)

 

 

для третьей передачи ,

 

                                                ,                                           (9)

 

для четвертой передачи ,

                                                                  ,                                  (10)

 

для пятой передачи  ,

                                                                   ,                                 (11)

Определим величину силы тяги из уравнений при  величине момента двигателя для  различных оборотов из таблицы 2 и занесем результат в таблицу 2.

 

Таблица 2- Данные для построения тяговой диаграммы

 

Nе, об/мин	880	1760	2640	3520	4400	5280
Ме, Н*м	277,82	347,27	338,01	319,49	277,82	212,99
Рк1, Н	12224	15280	14873	14058	12224	9372
V1, км/ч	6	13	19	26	32	39
Рк2, Н	6629	8286	8065	7623	6629	5082
V2, км/ч	12	24	36	48	59	71
Рк3, Н	4573	5716	5564	5259	4573	3506
V3, км/ч	17	34	51	69	86	103

Продолжение таблицы 2

Рк4, Н	3370	4212	4100	3875	3370	2584
V4, км/ч	23	46	70	93	116	139
Рк5, Н	2623	3278	3191	3016	2623	2011
V5, км/ч	30	60	90	120	150	180
Рw3, Н	41	164	369	656	1025	1476
Pк3 - Рw3, Н	4532	5552	5195	4603	3548	2030
Рw4, Н	75	301	676	1202	1878	2705
Pк4 - Рw4, Н	3295	3912	3424	2673	1492	-121
Рw5, Н	125	498	1121	1994	3115	4486
Pк5 - Рw5, Н	2498	2780	2069	1022	-493	-2475
Рf=0,02Н	233	263	312	382	472	582
Go=24230  Н
Рf=0,02Н	278	314	373	457	564	695
Go= 26192Н