Расчет тягово-динамических параметров автомобиля (РГР)

1. Расчет тягово-динамических параметров автомобиля (РГР)

1.  Выбор основных параметров

В ходе выполнение расчетно-графической  работы выбирается и рассчитывается ряд параметров проектируемого автотранспорта средства и составляется таблица 1 основных параметров автомобиля УАЗ 3153.

Таблица 1

Основные параметры УАЗ 3153

Параметры	Обозначение	Размерность	Значение
Полная масса		кг	2600
Грузоподъемность		кг	800
Двигатель УМЗ-4218, 2.9 л
Максимальный крутящий момент		Н*м	250
Угловая частота вращение коленвала двигателя при максимальном крутящем моменте		рад/с (об/мин)	2000
Максимальная мощность двигателя		кВт(л.с)	105(98.0
Угловая частота вращения коленвала двигателя при максимальной мощности		рад/с (об/мин)	4400
Коробка передач
Передаточные числа КПП: I II III IV		- - - -	4,12 2,64 1,98 1
Передаточное число главной  передачи		-	4,63
Максимальная скорость		км/ч	120
КПД трансмиссии		-	0,91
Коэффициент обтекаемости		Н*/м	0,25
Габаритные размеры: высота ширина длина	h B l	мм мм мм	2025 2010 4514

 

2. Построение внешней скоростной характеристики двигателя

Внешняя скоростная характеристика двигателя имеет следующие характерные точки

1. – минимально устойчивая угловая частота вращения коленвала двигателя, рад/с;

 

2.  рад/с - угловая частота вращение коленвала двигателя, соответствующую максимальному крутящему моменту;
3. =4400 рад/с - угловая частота вращение коленвала двигателя, соответствующая максимальной момощности;
4. – угловая частота вращение коленвала двигателя, при которой срабатывает ограничитель или регулятор (дизель) частоты вращения коленвала двигателя рад/с

.

Текущее значение мощности определяется по формуле:

,

где – значение мощности двигателя при заданной угловой частоте вращения двигателя , кВт; – максимальная мощность, кВт; – угловая частота вращения коленвала двигателя, рад/с; – обороты вращения коленвала при максимальной мощности, рад/с; – постоянные коэффициенты, зависящие от конструкции двигателя.

Двигатель УМЗ – 4218 снабжен регулятором частоты вращения коленвала двигателя, поэтому коэффициенты вычисляются по формулам

;

, Н*м;

%;

;

;

;

проверяя, получим – расчеты проведены верно.

Тяговая мощность определяется по формуле

,

где - трансмиссии (табл. 1). Расчитанные значения мощности записываем в таблицу 2.

                                                                                                Таблица 2

Данные для построения внешней скоростной характеристики

	рад/с	92	104	157	209	314	387	419	461
	об/мин	880	1000	1500	2000	3000	3700	4000	4400
	кВт	22,61	25,80	39,16	52,41	77,40	92,61	98,32	105,00
	л.с	49,1	57,1	91,6	124,7	171,3	174,4	165,1	140,8
	Н*м	245,79	248,08	249,41	250,78	246,50	239,32	234,65	227,77
	кВт	20,58	23,48	35,63	47,70	70,43	84,28	89,47	95,55

 

По результатам расчетов (табл.2) строим графики , , (рис 1).

3. Построение лучевой диаграммы

Диограмму строят исходя из условия

;

где – частота вращения коленвала двигателя, рад/с; – радиус качение колеса; – передаточное число передачи; – передаточное число главной передачи.

Кинематический радиус определяют при условии максимальной скорости автомобиля и номинальных оборотах двигателя на высшей передаче в метрах:

;

 

Расчет скорости при  рад/с на четвертой(прямой) передаче:

;

Таблица 3

Результаты расчета лучевой  диаграммы

Передача	1	2	3	4
	4,12	2,64	1,58	1,00
	4,63
,рад/с	4400
,м	0,035
,км/ч	29	45	76	120

 

По результатам расчетов (табл.3) строим лучевую диаграмму(рис.2).

4. Построение тяговой характеристики автомобиля

Тяговая характеристика или  мощностной баланс показывает распределение мощности на всех передачах по отдельным видам сопротивлений

, кВт;

где – мощность, затрачиваемая на преодоление сопротивление воздуха, кВт; – мощность, затрачиваемая на преодоление суммарного дорожного сопротивление, кВт; - мощность, затрачиваемая на преодоление инерции, кВт; – потери мощности в трансмиссии, кВт.

Разность между мощностью  двигателя и мощностью на ведущих  колесах представляет собой мощность механических потерь (табл.4).

Потери мощности на преодоление  сопротивления воздуха определяем по формуле

кВт;

где =0,25 – коэффициент обтекаемости; – скорость, м/с; – лобовое сечение автомобиля, .

, .

Расчет мощности сопротивления  воздуха при скорости v= 29 км/ч

 кВт; 

значение – при различных скоростях  заносим в таблицу 5.

Величину мощности суммарного дорожного сопротивления можно  найти по формуле

 

где – полный вес транспортного средства, кг; – скорость транспортного средства, м/с; – суммарный коэффициент дорожного сопротивления; –коэффициент сопротивления подъему (при построении мощностного баланса принимаем , т.к. рассматриваем движение по горизонтальному участку дороги); – коэффициент сопротивления качению.

;

 где – коэффициент сопротивления качению определяется по формуле

 

;

*g Н.

 

Таким образом,

кВт.

Значение – при различных скоростях заносим в таблицу 5.

В таблице 5 дополнительно  рассчитываем суммарные потери мощности на преодоление сопротивления воздуха и дорожных сопротивлений.

Таблица 4

Результаты расчета мощностного  баланса

		,рад/с	92	104	157	209	314	387	419	461
I	4,12	, км/ч	6	7	10	13	20	24	26	29
		, кВт	22,61	25,80	39,16	52,41	77,40	92,61	98,32	105,00
		, кВт	20,58	23,48	35,63	47,70	70,43	84,28	89,47	95,55
II	2,64	, км/ч	9	10	15	21	31	38	41	45
		, кВт	22,61	25,80	39,16	52,41	77,40	92,61	98,32	105,00
		, кВт	20,58	23,48	35,63	47,70	70,43	84,28	89,47	95,55
III	1,58	, км/ч	15	17	26	35	52	64	69	76
		, кВт	22,61	25,80	39,16	52,41	77,40	92,61	98,32	105,00
		, кВт	20,58	23,48	35,63	47,70	70,43	84,28	89,47	95,55
IV	1	, км/ч	24	27	41	55	82	101	109	120
		, кВт	22,61	25,80	39,16	52,41	77,40	92,61	98,32	105,00
		, кВт	20,58	23,48	35,63	47,70	70,43	84,28	89,47	95,55

 

Таблица 5

Результаты  расчета мощностного  баланс

, км/ч	29	45	76	120
,кВт	3,374	5,427	9,887	18,641
,кВт	0,432	1,641	7,653	30,185
,кВт	3,805	7,067	17,540	48,827

 

По результатам расчетов (табл.4) и (табл.5) строим график мощностного баланса (рис 3.).

5. Построение графика силового баланса

Силовой баланс показывает распределение полной окружной силы на ведущих колесах по отдельным  видам сопротивлений

, Н;

где - сила сопротивления воздуха, Н; - сила суммарного дорожного сопротивления, Н; - сила сопротивления инерция, Н.

Полная окружная сила на всех передачах определяется по формуле

, Н.

Расчет полной окружной силы для движения на первой передаче = 4,12 при =92 рад/с.

 Н.

Сила суммарного дорожного  сопротивления определяется по формуле

, Н.

где =25506 Н - полный вес автомобиля; - коэффициент сопротивления качению; – коэффициент сопротивления подъёму (горизонтальной участок дороги).

Расчет силы суммарного дорожного  сопротивления при  км/ч:

 Н.

Силу сопротивления воздуха  находят по формуле

, Н;

где – коэффициент обтекаемости; – скорость автомобиля, м/с; м² – площадь поперечного сечения.

Расчет силы сопротивления  воздуха при  км/ч:

 Н.

Расчетные значения сил , , , заносим в табл.6.

Максимально возможная скорость автомобиля определяется точкой пересечения графика для 4 – ой передачи с кривой суммарного сопротивления.

Таблица 6

Результаты расчета силового баланса

, км/ч	29	45	76	120
, Н	417,00	429,78	468,64	559,24
, Н	53,35	129,93	362,74	905,56
, Н	470,35	559,71	831,39	1464,80