Расчет тягово-экономических характеристик автомобиля МАЗ 53371

 

На основании приведенных  зависимостей  можно рассчитать силу тяги на ведущих колесах на каждой передаче и построить тяговую  характеристику автомобиля.

Для построения графика силового баланса необходимо рассчитать силы сопротивления дороги и силы сопротивления  воздуха 

 

1.3  Расчет графика  мощностного баланса проектируемого автомобиля 

Мощность, подведенная к  колесам определется как сумма мощности на преодоление силы сопротивления качению , силы сопротивления подъему, силы сопротивления воздуха, так же мощности, затрачиваемой на ускорение автомобиля.

    Значения мощностей  рассчитываются по выражениям:

Мощность,  подведённая  к  колёсам

                                                            ,                          (1.8)

Для МАЗ – 53371

N_т1 = 18,87*0,98 =18,5 кВт

N_т2 = 48,18*0,98 =47,2 кВт

N_т3 = 79,2*0,98 =77,6 кВт

N_т4 = 95,04*0,98 =93 кВт

N_т5 = 108,24*0,98 =106 кВт

N_т6 = 132*0,98 =129 кВт

Мощность,  затрачиваемая  на  преодоление  сопротивления  дороги

                                       

,                  (1.9)

Для МАЗ-53371

N_д1 = 845* 10/1000 = 8,45 кВт

N_д2 = 857* 20/1000 = 17,14 кВт

N_д3 = 878* 30/1000 = 26,34 кВт

N_д4 = 908* 40/1000 = 36,32 кВт

N_д5 = 945*50/1000 = 47,25 кВт

N_д6 = 992* 60/1000 = 59,52 кВт

N_д7 = 1046* 70/1000 = 73,22 кВт

N_д8 = 1144* 85/1000 = 97,24 кВт

      Мощность,  затрачиваемая  на  преодоление   сопротивления  воздуха

                                         

,                                (1.10)

Для МАЗ-53371

N_в1 = 22,6*10/1000 = 0,2 кВт

N_в2 = 90*20/1000 = 1,8 кВт

N_в3 = 203*30/1000 = 6 кВт

N_в4 = 362*40/1000 = 14,5 кВт

N_в5 = 565*50/1000 = 28,25 кВт

N_в6 = 814*60/1000 = 48,9 кВт

N_в7 = 1108*70/1000 = 77,6 кВт

N_в8 = 1633*85/1000 = 138,8 кВт

 

Результаты расчетов заносим в таблицу 4.

 

Таблица 4– Значения мощностей автомобиля

mi	ne, об/мин	V, км/час	Nт, кВт	Nв, кВт	Nд, кВт	Запас мощн., кВт
1	2	3	4	5	6	7
1	400	2	18,5	0,004	1,7	16,796
	800	4	47,2	0,032	3,4	43,768
	1200	6	77,6	0,06	5,1	72,44
	1400	7	93	0,105	5,9	86,995
	1600	8	106	0,144	6,7	99,156
	2100	11	129	0,33	9,3	119,37
2	400	4	18,5	0,032	3,4	15,068
	800	7	47,2	0,105	5,9	41,195
	1200	11	77,6	0,33	9,3	67,97
	1400	13	93	0,52	11,0	81,48
	1600	15	106	0,75	12,8	92,45
	2100	19	129	1,615	16,3	111,09
3	400	7	18,5	0,105	5,9	12,495
	800	14	47,2	0,49	11,9	34,81
	1200	21	77,6	2,1	18,0	57,5
	1400	24	93	3,6	20,8	68,6
	1600	28	106	5,32	24,5	76,18
	2100	36	129	41,4	32,2	55,4
4	400	11	18,5	0,33	9,3	8,87
	800	21	47,2	2,1	18,0	27,1
	1200	32	77,6	3,52	28,3	45,78
	1400	37	93	42,55	33,2	17,25
	1600	42	106	54,6	38,4	13
	2100	55	129	90,75	53,2	0
5	400	16	18,5	0,96	13,6	3,94
	800	32	47,2	3,52	28,3	15,38
	1200	48	77,6	69,6	45,0	0
	1400	56	93	98	54,5	0
	1600	64	106	128	64,8	0
	2100	84	129	137,2	95,5	0

 

По данным таблицы 4 строим график мощностного баланса автомобиля, рисунок 3.

 

1.4.  Расчет динамической  характеристики автомобиля

Динамическая характеристика - графическое изображение зависимости  динамического фактора от скорости движения при различных передачах  в коробке и полной нагрузке на автомобиле.

Динамический фактор определяется по формуле:

                                                      ,                            (1.11)    где Р_Т – тяговая сила,

Р_В – сила сопротивления воздуха,

 G₀ –  масса автомобиля

Для МАЗ-53371

D₁₁= (3904-0.9)/(7150*9,8) =0.05

D₁₂= (4993-3.6)/(7150*9,8) =0.07

D₁₃= (5470-8.14)/(7150*9,8) =0.07

D₁₄= (5627-11)/(7150*9,8) =0.08

D₁₅= (5607-14)/(7150*9,8) =0.079

D₁₆= (5210-27)/(7150*9,8) =0.73

 

Таблица №5 Расчет динамической характеристики автомобиля

 

nc	V1	D1	V2	D2	V3	D3	V4	D4	V5	D5
400	2	0,055703	4	0,030703	7	0,01594	11	0,010199	16	0,006167
800	4	0,071206	7	0,039131	14	0,019947	21	0,01212	32	0,005629
1200	6	0,077949	11	0,042652	21	0,02114	32	0,011537	48	0,002368
1400	7	0,080147	13	0,043739	24	0,021246	37	0,010852	56	0
1600	8	0,079813	15	0,043401	28	0,020604	42	0,00952	64	0
2100	11	0,073964	19	0,039837	36	0,01731	55	0,004365	84	0

 

Необходимо также рассчитать динамический фактор по условию сцепления  колеса с дорогой. Максимальная тяговая  сила, которая может быть передана через ведущие колеса, определяется по формуле:

                                                                               (1.12)

Для МАЗ-53371

P_max = 0.4*1.1*3060 = 1346.4

- коэффициент перераспределения  веса для задней ведущей оси  автомобиля ( = 1,1 - 1,2);

-вес, приходящийся на задние  ведущие колеса.

Подставив в формулу  значения = 0,2 - 0.4 , определим для каждой скорости движения автомобиля тот максимальный динамический фактор, который может быть реализован в различных условиях движения.

По полученным данным в  координатах  D – V строится график динамической характеристики автомобиля, штриховыми линиями наносится динамический фактор по сцеплению.

График динамической характеристики автомобиля МАЗ-53371

1.5  График ускорений  автомобиля

График ускорений –  закономернсть ускорения проектируемого автомобиля. Расчет ускорений при разгоне проектируемого автомобиля производится по выражению:

                              

                                 (1.13)

где: -коэффициент суммарного дорожного сопротивления

где – коэффициент суммарного дорожного сопротивления при i = 0

 

= 0.012(1+V²/20000);                                               (1.14)

 

- коэффициент учета вращающихся  масс: 

                                        δ_вр = 1+(δ₁+ δ₂×i_тр×m)/m_а,                                              (1.15)

                                        δ_вр = 1+(0,05+0,05*0,85*16000)/ 7150 =1,1

g – ускорение свободного падения тела.

где  δ₁ δ_{2 (0,03-0,05);}

       m – полная масса автомобиля;

       m_а – фактическая масса автомобиля;

       i_тр – передаточное число трансмиссии.

 

Таблица 6 – Значения ускорений автомобиля

 

	D1		0,05		0,07	0,077		0,08		0,079		0,07
I			0,0120024		0,01201	0,0120216		0,01203		0,01204		0,012073
	V1, км/ч		2		4	6		7		8		11
	j1, м/с2		0,33		0,516642	0,57889847		0,60556		0,59657		0,51608
	D2		0,03		0,039	0,042		0,043		0,043		0,039
II			0,0120096		0,012029	0,0120726		0,0121		0,01214		0,012217
	V2, км/ч		4		7	11		13		15		19
	J2, м/с2		0,16		0,240284	0,26662593		0,27528		0,27498		0,238616
	D3		0,016		0,019	0,02		0,021		0,02		0,017
III			0,0120294		0,012118	0,0122646		0,01235		0,01247		0,012778
	V3, км/ч		7		14	21		24		28		36
	J3, м/с2		0,03		0,061316	0,06891538		0,0771		0,06708		0,037618
	D4		0,01		0,012	0,011		0,01		0,009		0,004
IV			0,0120726		0,012265	0,0126144		0,01282		0,01306		0,013815
	V4, км/ч		11		21	32		37		42		55
	J4, м/с2		0		0	0		0		0		0
	D5		0,006		0,005	0,002		0		0		0
V			0,0121536		0,012614	0,0133824		0,01388		0,01446		0,016234
	V5, км/ч		16		32	48		56		64		84
	J5, м/с2		0		0	0		0		0		0

 

1.6  Определения  времени разгона проектируемого  автомобиля

При проведении расчетов принимают, что разгон автомобиля на каждой передаче производится до достижения максимальных оборотов двигателя.

 
         Как показано  на рисунке 1  для  определения  времени разгона автомобиля кривые  ускорений, начиная с 1-ой передачи, разбиваются на 3-4 интервала. В  каждом интервале определяют:

среднее ускорение:

                                         j_ср = (j_н+j_к)/2   (м/с)                                 (1.16)

При изменении скорости от V_н (начальная) до V_к (конечная) среднее ускорение можно определить из выражения:

 

Изменение скорости;

                                                                               (1.17)

 

А время разгона автомобиля в каждом интервале определяют по выражению:

 

                                                                             (1.18)

 

где - соответственно, ускорения и скорости в начале и конце интервала

 

Время переключения передач принимается по таблице 1.1

Таблица 1.1

Тип коробки передач	Время переключения передач, с
	Карбюраторные.	Дизельные
Без синхронизаторов	1,3-1,5	1-1,5
С синхронизаторами	0,2-0,5	1 - 1,5

 

Падение скорости за время  переключения передач определяют по зависимости:

                                                              DV_п = 9,3×t_п× .                                 (1.19)

Для МАЗ-53371

DV_п = 9,3* 1,5*1,05 = 14,6

где - коэффициент учета вращающихся масс при накате, =1,05.

1.7 Определение  пути разгона автомобиля

Путь разгона определяется в тех же интервалах изменения скорости:

                                         DS = V_ср×Dt,                                        (1.20)

Путь, проходимый автомобилем  при разгоне. как и время определяется нарастающим итогом.

Результаты расчетов заносят  в таблицу, по результатам расчета   строится график пути разгона проектируемого автомобиля.

Таблица 8

Первая передача
n,об/мин.	Vн	Vк	Vср	Jн	Jк	Jср	Dt	DS
400-800	2	4	3	0,33	0,51	0,42	4,761904762	14,286
800-1200	4	6	5	0,51	0,57	0,54	3,703703704	18,519
1200-1400	6	7	6,5	0,57	0,6	0,585	1,709401709	11,111
1400-1600	7	8	7,5	0,6	0,59	0,595	1,680672269	12,605
1600-2100	8	11	9,5	0,59	0,51	0,55	5,454545455	51,818
Вторая передача
n,об/мин.	Vн	Vк	Vср	Jн	Jк	Jср	Dt	DS
400-800	4	7	5,5	0,16	0,24	0,2	15	82,5
800-1200	7	11	9	0,24	0,26	0,25	16	144
1200-1400	11	13	12	0,26	0,27	0,265	7,547169811	90,566
1400-1600	13	15	14	0,275	0,274	0,2745	7,285974499	102
1600-2100	15	19	17	0,274	0,23	0,252	15,87301587	269,84
Третья передача
n,об/мин.	Vн	Vк	Vср	Jн	Jк	Jср	Dt	DS
400-800	7	14	10,5	0,03	0,06	0,045	155,5555556	1633,3
800-1200	14	21	17,5	0,06	0,068	0,064	109,375	1914,1
1200-1400	21	24	22,5	0,068	0,07	0,069	43,47826087	978,26
1400-1600	24	28	26	0,07	0,06	0,065	61,53846154	1600
1600-2100	28	36	32	0,06	0,03	0,045	177,7777778	5688,9
Четвертая передача
n,об/мин.	Vн	Vк	Vср	Jн	Jк	Jср	Dt	DS
400-800	11	21	16	0	0	0	0	0
800-1200	21	32	26,5	0	0	0	0	0
1200-1400	32	37	34,5	0	0	0	0	0
1400-1600	37	42	39,5	0	0	0	0	0
1600-2100	42	55	48,5	0	0	0	0	0
Пятая передача
n,об/мин.	Vн	Vк	Vср	Jн	Jк	Jср	Dt	DS
400-800	16	32	24	0	0	0	0	0
800-1200	32	48	40	0	0	0	0	0
1200-1400	48	56	52	0	0	0	0	0
1400-1600	56	64	60	0	0	0	0	0
1600-2100	64	84	74	0	0	0	0	0