Расчет тягово-экономических характеристик автомобиля МАЗ 5337

1 Алгоритм расчета  тяговой динамики и топливной  экономичности проектируемого автомобиля

 

В данном курсовом проекте должны быть рассчитаны показатели и построены следующие графические характеристики  проектируемого автомобиля:

- внешняя скоростная характеристика  двигателя;

- график силового баланса;

- график мощностного баланса;

- динамическая характеристика;

- график ускорений;

- график пути и времени  разгона;

- топливно-экономическая  характеристика.

 

Двигатель является основным источником энергии, необходимой для  движения автомобиля. Мощностные и экономические показатели двигателя определяются его характеристиками. Наиболее важные из них: скоростные, нагрузочные и регулировочные. Скоростные характеристики - зависимости эффективной мощности и эффективного крутящего момента от частоты вращения коленчатого вала.

Двигатели имеют  два типа скоростных характеристик: внешнюю (предельную) и частичные. Внешнюю скоростную характеристику получают при полной нагрузке двигателя. Тягово-скоростные свойства автомобиля определяют по внешней скоростной характеристике.

 

1.1 Внешняя скоростная  характеристика  двигателя при рассчитывается по формуле профессора  С.Р. Лейдермана:

 

                       (1.1)

 

где n_e- текущее значение частоты вращения коленчатого вала;

- текущие мощности двигателя;

- максимальное значение мощности  двигателя;

 

a,b,c - коэффициенты, учитывающие тип двигателя, форму камеры сгорания,

 для карбюраторных  двигателей a=b= с=1;

для дизельных двигателей a =0,53, b = 1,56, c = 1,09

Для расчета показателей   и построения графических зависимостей необходимо найти 6-8 значений мощности и крутящего момента в диапазоне  от минимального устойчивого числа оборотов двигателя до максимального. Методика  оформления результатов расчета представлена в разделе 2.

Частоту вращения п мин следует принимать:

Легковые автомобили с  карбюраторным двигателем п мин =800 -1000об/мин.

Грузовые автомобили с  карбюраторным двигателем n min =500 -600 об/мин.

Грузовые с дизельным  двигателем п мин =400 — 500об/мин.

 

Максимальное число оборотов двигателя принимается:

для легковых автомобилей    

для грузовых автомобилей      

=

 

 

1.2 Тяговый (силовой)  баланс  проектируемого автомобиля 

Тяговая сила на ведущих  колесах автомобиля рассчитываются по формуле

                                    ,       (1.2)

Скорость движения автомобиля определяется по формуле:

 

                                 ,      (1.3)      

где r_k - радиус качения;

                                   

                                            

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 

 

 Сила сопротивления качения:

                             ,        (1.4)    

где - вес автомобиля,

      - коэффициент сопротивления качению,

   Сила сопротивления  дороги:

        ,                                                 (1.5)

где  ί- величина  уклона, ί=0 ;         (

          Сила сопротивления воздуха:

,         (1.6)   где -коэффициент обтекаемости ,

            -лобовая площадь, м ;

                =Hа∙Bа ,                                                         (1.7)                                                       

где  Hа – высота  автомобиля ,  м;

        Bа – ширина  автомобиля ,  1,65 м;     

             Скорость  движения  автомобиля  выбирается  исходя  из  расчётов  в  диапазоне  MIN-MAX  движения  автомобиля  на  прямой  передаче

Количество расчетных  точек должно быть не менее 5 - 6

 

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)

Мощность,  затрачиваемая  на  преодоление  сопротивления  дороги

                           ,                  (1.9)

      Мощность,  затрачиваемая  на  преодоление   сопротивления  воздуха

                          ,                                (1.10)

На основании  данных формул производятся расчеты мощностей  для всего диапазона скоростей  движения автомобиля, принятых при  построении графика силового баланса. После выполнения расчетов составляющих мощностного баланса результаты  в соответствии с методикой оформления, представленной в разделе 2 заносятся в таблицу и строится график мощностного баланса.

 

 

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

 

 

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)

 

- 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.

 

1.5  График ускорений  автомобиля

 

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

            (1.13)

 

где: -коэффициент суммарного дорожного сопротивления

- коэффициент учета вращающихся  масс: 

=1,05 + 0.05 ik2                       (1.14)

g – ускорение свободного падения тела.

Результаты  расчета заносят  в таблицу    и по ним строят график ускорений.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1.6  Определения  времени разгона проектируемого  автомобидя

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:

         

                         (1.15)

 

изменение скорости;

                                                (1.16)

 

а время разгона автомобиля в каждом интервале определяют по выражению:

 

                                                   (1.17)

 

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	1-5
С синхронизаторами	0,2-0,5	1 - 1,5

 

Падение скорости за время  переключения передач определяют по зависимости:

                       =( g) 3,6/                         (1.18)

 

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

Расчет времени разгона  на 1 и т.д. передачах производится с учетом уменьшения скорости за время  переключения передач.

 Результаты расчетов  сводят в таблицу  и строят  график разгона автомобиля. Время разгона при этом откладывается нарастающим итогом.

1.7 Определение  пути разгона автомобиля

 

Путь разгона определяется в тех же интервалах изменения скорости:

 

                 = /3,6,м,                              (1.19)

 

где - средняя скорость движения в каждом интервале, км/ч

Падение скорости за время  переключения передач определяют по зависимости:

           =( g) 3,6/                                  (1.20)

 

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

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.

 

1.8 Расчет  топливно-экономической  характеристики проектируемого  автомобиля

 

Топливно-экономические  качества автомобилей при движении их с постоянной скоростью оцениваются  топливно-экономической характеристикой.

Топливно-экономическая  характеристика представляет собой  график зависимости путевого расхода  топлива от скорости движения автомобиля при различных дорожных условиях.

Путевой расход топлива определяется по формуле:

 

              (1.21)

 

где - удельный эффективный расход топлива, г/ кВт. ч.;

- мощность двигателя, необходимая  для равномерного движения автомобиля  с данной скоростью, кВт;

V- скорость движения автомобиля, км /ч:

рт - плотность топлива, для бензина 0.74 кг/ . для дизтоплива 0.8кг/м3.

Удельный эффективный  расход топлива, зависящий от числа  оборотов коленчатого вала и степени  использования мощности двигателя (степени открытия дроссельной заслонки карбюратора или хода  рейки  топливного насоса) определяется по выражению:

                        (1.22)

 

где удельный расход топлива  при максимальной мощности двигателя, г/кВт ч.;

для дизельных  = 258,4 г/кВт,

для карбюраторных двигателей можно принять  = 353,6 г/кВт ч.;

k n- коэффициент, учитывающий изменение удельного расхода топлива в зависимости от оборотов коленчатого вала двигателя;

 

kn= f(

)                        (1.23)

 

kN - коэффициент, учитывающий изменение удельного расхода топлива в зависимости от степени использования мощности двигателя.

 

                        K N= f ( ),                    (1.24)

 

где Ne- потребная мощность двигателя при данных расчетных оборотах коленчатого вала, необходимая для передвижения автомобиля на данной передаче.