Тягово-скоростные свойства и топливная экономичность автомобиля

МИНИСТЕРСТВО СЕЛЬСКОГО ХОЗЯЙСТВА И

ПРОДОВОЛЬСТВИЯ РЕСПУБЛИКИ БЕЛАРУСЬ

УЧРЕЖДЕНИЕ ОБРАЗОВАНИЯ

«БЕЛОРУССКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ

АГРАРНО ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ

ФАКУЛЬТЕТ МЕХАНИЗАЦИИ СЕЛЬСКОГО

ХОЗЯЙСТВА

Кафедра « Трактора и автомобили»

КУРСОВОЙ ПРОЕКТ

По дисциплине: Основы теории и расчета трактора и автомобиля.

На тему: Тягово-скоростные свойства и топливная экономичность

автомобиля.

Студента 5 курса 45 группы

Снопкова А.А.

Руководитель КП

Зайко

Минск 2002.

Введение.

1.Тягово-скоростные свойства автомобиля.

Тягово-скоростными свойствами автомобиля называют совокупность

свойств определяющих возможные по характеристикам двигателя или сцепления

ведущих колес с дорогой диапазоны изменения скоростей движения и предельные

интенсивности разгона и торможения автомобиля при его работе на тяговом

режиме работы в различных дорожных условиях.

Тяговым принято считать режим, при котором от двигателя к ведущим

колесам подводиться мощность, достаточная для преодоления внешних

сопротивлений движения.

Показатели тагово-скоростных свойств автомобиля (максимальная

скорость, ускорение при разгоне или замедлении при торможении, сила тяги на

крюке, эффективная мощность двигателя, подъем, преодолеваемый в различных

дорожных условиях, динамический фактор, скоростная характеристика)

определяются проектировочным тяговым расчетом. Он предполагает определение

конструктивных параметров, которые могут обеспечить оптимальные условия

движения, а также установление предельных дорожных условий движения для

каждого типа автомобиля.

Тягово-скоростные свойства и показатели определяются при тяговом

расчете автомобиля. В качестве объекта расчета выступает грузовой

автомобиль малой грузоподъемности.

1.1. Определение мощности двигателя автомобиля.

В основу расчета кладется номинальная грузоподъемность автомобиля

[pic]в кг (масса установленной полезной нагрузки + масса водителя и

пассажиров в кабине) или автопоезда [pic], она равняется из задания – 1000

кг.

Мощность двигателя [pic], необходимая для движения полностью

груженого автомобиля со скоростью [pic]в заданных дорожных условиях,

характеризующих приведенным сопротивлением дороги [pic], определяют из

зависимости:

[pic], где

[pic]собственная масса автомобиля, 1000 кг;

[pic]сопротивление воздуха(в Н) – 1163,7 при движении с максимальной

скоростью [pic]= 25 м/с;

[pic]-- КПД трансмиссии = 0,93. Номинальная грузоподъемность

[pic]указана в задании;

[pic]= 0,04 с учетом работы автомобиля в сельском хозяйстве (коэффициент

дорожного сопротивления).

[pic](0,04*(1000*1352)*9,8+1163,7)*25/1000*0,93=56,29 кВт.

Собственная масса автомобиля связана в его номинальной

грузоподъемностью зависимостью:[pic]

[pic]1000/0,74=1352 кг.

где:[pic]-- коэффициент грузоподъемности автомобиля – 0,74.

У автомобиля особо малой грузоподъемности =0,7…0,75.

Коэффициент грузоподъемности автомобиля существенно влияет на

динамические и экономические показатели автомобиля: чем он больше, тем

лучше эти показатели.

Сопротивление воздуха зависит от плотности воздуха, коэффициент [pic]

обтекаемости обводов и днища (коэффициент парусности), площади лобовой

поверхности F (в [pic]) автомобиля и скоростного режима движения.

Определяется зависимостью: [pic],

[pic]0.45*1.293*3.2*625= 1163.7 Н.

где:[pic]=1,293 кг/[pic] -- плотность воздуха при температуре 15…25 С.

Коэффициент обтекаемости у автомобиля[pic] =0,45…0,60. Принимаю =

0,45.

Площадь лобовой поверхности может быть подсчитана по формуле:

F=BH,

F= 1.6*2=3.2 [pic]

Где: В – колея задних колес, принимаю её = 1,6м, величина Н = 2м. Величины

В и Н уточняют при последующих расчетах при определении размеров платформы.

[pic]= максимальная скорость движения по дороге с улучьшеным

покрытием при полной подаче топлива, по заданию она равна 25 м/с.

Так как [pic]автомобиля развивает, как правило, на прямой передаче,

то

[pic],

где: [pic]0,95…0,97 – 0,95 КПД двигателя на холостом ходу; [pic]=0,97…0,98

– 0,975.

КПД главной передачи.

[pic]0,95*0,975=0,93.

1.2. Выбор колесной формулы автомобиля и геометрических параметров

колес.

Количество и размеры колес (диаметр колеса [pic] и масса,

передаваемая на ось колеса) определяются исходя из грузоподъемности

автомобиля.

При полностью груженом автомобиле 65…75% от общей массы машины

приходиться на заднюю ось и 25…35% -- на переднюю. Следовательно,

коэффициент нагрузки передних и задних ведущих колес составляют

соответственно 0.25…0.35 и –0.65…0.75.

Тогда нагрузка на заднюю ось:

[pic][pic]; [pic]0,65*1000*(1+1/0,45)=1528,7 кг.

на переднюю: [pic]. [pic]0,35*1000*(1+1/0,45)=823,0 кг.

Принимаю следующие значения: на задней оси –1528,7 кг, на одно

колесо задней оси – 764,2 кг; на передней оси – 823,0 кг, на колесо

передней оси – 411,5кг.

Исходя из нагрузки [pic]и давления в шинах, по таблице 2 выбираются

размеры шин, в м (ширина профиля шины [pic]и диаметр посадочного обода

[pic]). Тогда расчетный радиус ведущих колес (в м);

[pic].

Расчетные данные : наименование шины -- ; её размеры –215-380

(8,40-15) ; расчетный радиус.

[pic](0,5*0,380)+0,85*0,215=0,37 м.

1.3. Определение вместимости и геометрических параметров

платформы.

По грузоподъемности [pic] (в т) выбирается вместимость платформы

[pic] в куб. м., из условия :

[pic].

[pic] [pic]0,8*1=0,8 [pic][pic]

Для бортового автомобиля [pic]принимается = 0.7…0.8 м., выбираю 0,8

м.

Определив объем подбираю внутренние размеры платформы автомобиля в м:

ширину, высоту и длину.

Ширину платформы для грузовых автомобилей принимаю (1.15…1.39) от

колеи автомобиля, то есть = 1,68 м.

Высоту кузова определяю по размерам похожего автомобиля – УАЗа. Она

равна – 0,5 м.

Длину платформы принимаю – 2,6 м.

По внутренней длине [pic]определяю базу L автомобиля (расстояние

между осями передних и задних колес):

[pic]

принимаю базу автомобиля = 2540 м.

1.4. Тормозные свойства автомобиля.

Торможение – процесс создания и изменения искусственного

сопротивления движению автомобиля с целью уменьшения его скорости или

удержания неподвижным относительно дороги.

1.4.1. Установившееся замедление при движении автомобиля.

Замедление [pic]=[pic],

Где g – ускорение свободного падения =9,8 м/с; [pic]-- коэффициент

сцепления колес с дорогой, значения которого для различных дорожных

покрытий берутся из таблицы 3; [pic] -- коэффициент учета вращающихся масс.

Значения его для проектируемого автомобиля равны 1.05…1.25, принимаю =

1,12.

Чем лучше дорога, тем больше может быть замедление машины при

торможении. На твердых дорогах замедление может достигать 7 м/с. Плохие

дорожные условия резко снижают интенсивность торможения.

1.4.2. Минимальный тормозной путь.

Длина минимального тормозного пути [pic][pic]может быть определена из

условия, что работа совершенная машиной за время торможения, должна быть

равна кинетической энергии, потерянной ею за то время. Тормозной путь будет

минимальным при наиболее интенсивном торможении, то есть когда она имеет

максимальное значение. Если торможение осуществляется на горизонтальной

дороге с постоянным замедлением, то путь до остановки равен:

[pic].

Определяю тормозной путь для различных значений [pic], трех различных

скоростей 14,22 и 25 м/с, и занесу их в таблицу:

Таблица № 1.

| | | | |14 м/с |22 |V max.|

| | | | | |м/с | |

| | | | | | |25 м/с|

|1.Асфальт |0,6|5,69 |14978 |17.2 |42.5 |54.9 |

| |5 | | | | | |

|2. Гравийка. |0,6|5,25 |13826 |18.7 |46.1 |59.5 |

|3. Булыжник. |0,4|3,94 |10369 |24.9 |61.4 |79.3 |

| |5 | | | | | |

|4. Сухая грунтовка.|0,6|5,43 |14287 |18.1 |44.6 |57.6 |

| |2 | | | | | |

|5. Грунтовка после |0,4|3,68 |9678 |26.7 |65.8 |85.0 |

|дождя. |2 | | | | | |

|6. Песок |0,7|6,13 |16130 |16.0 |39.5 |51.0 |

|7. Снежная дорога. |0,1|1,58 |4148 |62.2 |153.6|198.3 |

| |8 | | | | | |

|8. Обледенение |0,1|1,23 |3226 |80.0 |197.5|255.0 |

|дороги. |4 | | | | | |

| |

1.5. Динамические свойства автомобиля.

Динамические свойства автомобиля в значительной степени определяются

правильным выбором количества передач и скоростным режимом движения на

каждой из выбранных передач.

Количество передач из задания – 5. Прямую передачу выбираю –4, пятая

– экономичная.

Таким образом, одной из важнейших задач при выполнении курсовой

работы по автомобилям является правильный выбор количества передач.

1.5.1.Выбор передач автомобиля.

Передаточное число [pic]=[pic],

Где: [pic]-- передаточное число коробки передач; [pic]-- передаточное число

главной передачи.

Передаточное число главной передачи находиться по уравнению:

[pic],

где : [pic] -- расчетный радиус ведущих колес, м; принимается из

предыдущих расчетов; [pic] -- частота вращения двигателя при

номинальной частоте вращения.

. [pic]

Передаточное число трансмиссии на первой передаче:

[pic]=30

где [pic] -- максимальный динамический фактор, допустимый по условиям

сцепления ведущих колес автомобиля. Величина его находиться в пределах –

0,36…0,65, она не должна превышать величины:

[pic]=0.7*0.7=0.49

где: [pic] -- коэффициент сцепления ведущих колес с дорогой, в

зависимости от дорожных условий = 0.5…0.75; [pic] -- коэффициент нагрузки

ведущих колес автомобиля; рекомендуемые значения = 0.65…0.8;

максимальный крутящий момент двигателя, в Н*м, берется из скоростной

характеристики для карбюраторных двигателей; G – полный вес автомобиля, Н;

-- КПД трансмиссии автомобиля на первой передаче, подсчитывается по

формуле:

[pic], где

= 0.96 – КПД двигателя при холостом прокручивании коленчатого

вала; [pic]=0.98 – КПД цилиндрической пары шестерен; [pic]=0.975 –КПД

конической пары шестерен; -- соответственно количество

цилиндрических и конических пар, участвующих в зацеплении на первой

передаче. Их количество выбирается, ориентируясь на схемы трансмиссий.

В первом приближении при предварительных расчетах передаточные числа

грузовых автомобилей подбираются по принципу геометрической прогрессии,

образуя ряд, , где q – знаменатель прогрессии; он подсчитывается

по формуле:

[pic],

где: z – число передач, указываемых в задании.

Передаточное число постоянно включенной главной передач автомобиля

берется, сообразуясь с принятыми у прототипа = .

По передаточным числам трансмиссии подсчитывается максимальные

скорости движения автомобиля на разных передачах. Полученные данные

сводятся в таблицу.

Таблица № 1.

|Передача |Передаточное число |Скорость, м/с. |

|1 |30 |6,1 |

|2 |19 |9,5 |

|3 |10,5 |17,1 |

|4 |7,2 |25 |

|5 |5,8 |31 |

1.5.2. Построение теоретической (внешней) скоростной

характеристики карбюраторного двигателя.

Теоретическая скоростная внешняя характеристика [pic] = f(n)

строится на листе миллиметровой бумаги. Расчет и построение внешней

характеристики производят в такой последовательности. На оси абсцисс

откладываем в принятом масштабе значение частот вращения коленчатого вала:

номинальной, максимальной холостого хода, при максимальном крутящем

моменте, минимальной, соответствующей работе двигателя.

Номинальная частота вращения задается в задании, частота [pic],

Частота [pic]. Частота вращения максимальная принимается на основании

справочных данных двигателя прототипа – 4800 об/мин.

Промежуточные точки значений мощности карбюраторного двигателя

находят из выражения, задаваясь значениями [pic](не менее 6 точек).

[pic].

Значения крутящего момента [pic]подсчитывается по зависимости:

[pic], Нм.

Текущие значения [pic]и[pic]берут из графика [pic]. Удельный

эффективный расход топлива карбюраторного двигателя подсчитывают по

зависимости:

[pic], г/(кВт,ч),

где: [pic] удельный эффективный расход топлива при номинальной

мощности, заданный в задании = 320 г/кВт*ч.

Часовой расход топлива определяется по формуле:

[pic], кг/ч.

Значения [pic]и [pic] берут из построенных графиков, по результатам

расчета теоретической внешней характеристики составляется таблица.

Данные для построения характеристики. Таблица№ 2.

|№ |[pic] |[pic][pic] |[pic] |[pic] |[pic] |

|1 |800 |13,78 |164,5 |4,55 |330,24 |

|2 |1150 |20,57 |170,86 |6,44 |313,16 |

|3 |1500 |27,49 |175,5 |8,25 |300 |

|4 |1850 |34,30 |177,06 |9,97 |290,76 |

|5 |2200 |40,75 |176,91 |11,63 |285,44 |

|6 |2650 |48,15 |173,52 |13,69 |284,36 |

|7 |3100 |54,06 |166,54 |15,66 |289,76 |

|8 |3550 |57,98 |155,97 |17,49 |301,64 |

|9 |4000 |59,40 |141,81 |19,01 |320 |

|10 |4266 |58,85 |131,75 |19,65 |333,90 |

|11 |4532 |57,16 |120,44 |20,01 |350,06 |

|12 |4800 |54,17 |107,78 |19,97 |368,64 |

| |

1.5.4. Универсальная динамическая характеристика автомобиля.

Динамическая характеристика автомобиля иллюстрирует его тягово-

скоростные свойства при равномерном движении с разными скоростями на разных

передачах и в различных дорожных условиях.

Из уравнения тягового баланса автомобиля при движении без прицепа на

горизонтальной опорной поверхности, следует, что разность сил

[pic](касательной силы тяги и сопротивления воздуха при движении

автомобиля) в этом уравнении представляет собой силу тяги, расходуемую на

преодоление всех внешних сопротивлений движению автомобиля , за исключением

сопротивления воздуха. Поэтому отношение [pic]характеризует запас силы

тяги, приходящийся на единицу веса автомобиля. Этот измеритель

динамических, в частности, тягово-скоростных, свойств автомобиля,

называется динамическим фактором D автомобиля.

Таким образом, динамический фактор автомобиля.

[pic].

Динамический фактор автомобиля определяется на каждой передаче в

процессе работы двигателя с полной нагрузкой при полной подаче топлива.

Между динамическим фактором и параметрами, характеризующими

сопротивление дороги (коэффициент [pic]) и инерционные нагрузки автомобиля,

существуют следующие зависимости:

[pic][pic]-- при неустановившемся движении;

[pic]при установившемся движении.

Динамический фактор зависит от скоростного режима автомобиля –

частоты вращения двигателя (его крутящего момента) и включенной передачи

(передаточное число трансмиссии). Графическое изображение и называют

динамической характеристикой. Её величина зависит также от веса автомобиля.

Поэтому характеристику строят сначала для порожнего автомобиля без груза в

кузове, а потом путем дополнительных построений преобразуют ее в

универсальную, позволяющую находить динамический фактор для любого веса

автомобиля.

Дополнительные построения для получения универсальной динамической

характеристики.

Наносим на построенной характеристике сверху вторую ось абсцисс, на

коэффициентторой откладываю значения коэффициента нагрузки автомобиля.

[pic]

На крайней слева точке верхней оси абсцисс коэффициент Г=1, что

соответствует порожнему автомобилю; на крайней точке справа откладываем

максимальное значение, указанное в задании, величина которого зависит от

максимального веса груженого автомобиля. Затем наносим на верхней оси

абсцисс ряд промежуточных значений коэффициента нагрузки и проводим из них

вниз вертикали до пересечения с нижней осью абсцисс.

Вертикаль, проходящую через точку Г=2, принимаю за вторую ось ординат

характеристики. Поскольку динамический фактор при Г=2 вдвое меньше, чем у

порожнего автомобиля, то масштаб динамического фактора на второй оси

ординат должен быть в два раза больше, чем на первой оси, проходящей через

точку Г=1. Соединяю однозначные деления на обеих ординатах наклонными

линиями. Точки пересечения этих прямых с остальными вертикалями образуют на

каждой вертикали масштабную шкалу для соответствующего значения

коэффициента нагрузки автомобиля.

Результаты расчетов показателей заносятся в таблицу.

Таблица №3.

[pic]

|Передача|V, м/с. |[pic] |Крутящий|[pic],Н.|[pic],Н.|D |

| | | |Нм. | | | |

| | | | | | |Г=1 |Г=2.5 |

| |1,22 |800 |164,50 |12125 |2,07 |0,858 |0,394 |

| | | | | | | | |

|1 | | | | | | | |

| |2,29 |1500 |175,05 |12903 |7,29 |0,912 |0,420 |

| |3,35 |2200 |176,91 |13040 |15,69 |0,921 |0,424 |

| |4,72 |3100 |166,54 |12275 |31,15 |0,866 |0,398 |

Страницы: 1, 2

МЕНЮ

Тягово-скоростные свойства и топливная экономичность автомобиля

Тягово-скоростные свойства и топливная экономичность автомобиля

ИНТЕРЕСНОЕ