Расчет эксплуатационных показателей автомобиля

 

Форма графика динамической характеристики автомобиля приведена на рисунке 5.

 

 

Рисунок 5 - Динамическая характеристика проектируемого автомобиля.

1.7 Расчет ускорений автомобиля

 

Динамический фактор автомобиля соответствует дорожному сопротивлению, характеризуемому коэффициентом сопротивления дороги Ψ, которое автомобиль способен преодолеть на данной передаче с заданной постоянной скоростью. В случае, если величина динамического фактора автомобиля отличается от коэффициента сопротивления дороги, по которой он движется, то это движение будет ускоренным (при D > Ψ), либо замедленным (при D < Ψ). Величина развиваемого автомобилем ускорения (замедления) определяется по формуле-23

 

, м/с2 (23)

 

где - коэффициент учета вращающихся масс автомобиля;

 

 

где - передаточное число передачи КПП, на которой движется автомобиль.

В курсовом проекте ускорение автомобиля определяем для условий движения автомобиля по горизонтальной дороге с асфальтобетонным покрытием и поэтому можно считать, что

 

 

Определение ускорений автомобиля, движущегося по горизонтальной дороге, для 5…6 скоростей каждой передачи КПП необходимо провести с учетом вышеизложенного в виде таблицы-9. Форма графика приведена на рисунке 6.

 

Таблица 9 - Расчет ускорений автомобиля.

Передаточное число (передача)	Скорость автомобиля, V, км/ч (см. табл.5)	Динамический фактор, D, Н/Н (см. табл.8)	Коэффициент сопротивления дороги Ψ= f	Разность D-Ψ	Коэффициент вращающихся масс, δвр	Ускорение, j, м/с2
ukI(I)	2,6	0,384	0,0150	0,369	3,098	1,17
	5,2	0,413	0,0150	0,398	3,098	1,26
	7,8	0,423	0,0150	0,408	3,098	1,29
	10,3	0,413	0,0151	0,3979	3,098	1,26
	13	0,384	0,0151	0,3689	3,098	1,17
	15,5	0,338	0,0152	0,3228	3,098	1,02
ukII(II)	4,9	0, 204	0,0150	0,189	1,628	1,14
	9,7	0,220	0,0151	0, 2049	1,628	1,23
	14,6	0,224	0,0152	0, 2088	1,628	1,26
	19,5	0,219	0,0153	0, 2037	1,628	1,22
	24,3	0, 203	0,0154	0,1876	1,628	1,13
	29,2	0,178	0,0156	0,1624	1,628	0,98
ukIII(III)	8,7	0,114	0,0151	0,0989	1,2305	0,79
	17,4	0,122	0,0152	0,1068	1,2305	0,85
	26,1	0,124	0,0155	0,1085	1,2305	0,86
	34,8	0,120	0,0159	0,1041	1,2305	0,83
	43,5	0,110	0,0164	0,0936	1,2305	0,75
	52,2	0,100	0,0170	0,083	1,2305	0,66
ukIV(IV)	16,5	0,058	0,0152	0,0428	1,1	0,38
	33	0,061	0,0158	0,0452	1,1	0,40
	49,5	0,060	0,0168	0,0432	1,1	0,38
	66	0,054	0,0182	0,0358	1,1	0,32
	85	0,043	0,0204	0,0226	1,1	0, 20
	99	0,030	0,0223	0,0077	1,1	0,07

 

Рисунок 6 - График ускорений проектируемого автомобиля.

 

1.8 Расчет времени и пути разгона автомобиля

 

Время и путь разгона автомобиля до максимальной скорости являются самыми распространенными и наглядными характеристиками динамичности автомобиля. Их определение производят графоаналитическим способом с использованием графика ускорений автомобиля. При проведении расчетов полагаем, что разгон автомобиля на каждой передаче производится до достижения двигателем максимальных оборотов.

Кривые ускорений автомобиля, начиная с первой передачи, разбиваем на 3…4 интервала скоростей. Для каждого интервала скоростей определяем среднее ускорение и изменение скорости в пределах интервала. Время разгона автомобиля в данном интервале скоростей определяется по формуле-24

 

, [с] (24)

где - изменение скорости автомобиля в интервале скоростей для которого определяется время разгона, км/ч;

 

=

- среднее ускорение в данном интервале скоростей, м/с2;

 

 

При определении времени разгона автомобиля учитывается и время на переключение передач, которое определяется по рекомендациям таблицы-10.

 

 

Таблица 10 - Время переключения передач

Тип коробки передач	Время переключения передач, с
	Карбюраторные двигатели	Дизельные двигатели
Без синхронизатора	1,3 - 1,5	1 - 5
С синхронизаторами	0,3 - 0,5	1 - 1,5

 

Выбираю время переключения передачи - 0,5 с.

Падение скорости автомобиля за время переключения передач определяется по формуле-25

 

, км/ч (25)

 

где - коэффициент учета вращающихся масс при движении автомобиля накатом; принимается =1,05 так как при накате =0 (см. п.5.2.7);

- время переключения передачи, с; см. табл.10;

Ψ - коэффициент сопротивления дороги, соответствующий скорости движения автомобиля при которой происходит переключение передачи;

 

(cм. п.2.5 4)

Путь разгона автомобиля определяется для тех же интервалов изменения скорости автомобиля по формуле 26

 

, м (26)

 

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

 

=

Путь, проходимый автомобилем за время переключения передач (движение накатом), определяется по формуле-27

 

, м (27)

 

Используя всю вышеприведенную информацию, определяем время и путь разгона автомобиля на горизонтальной дороге с асфальтобетонным покрытием до максимальной скорости .

Все расчеты по данному подразделу сводим в таблицу-11.

 

Таблица 10 - Расчет времени и пути разгона проектируемого автомобиля до максимальной скорости.

Номер передачи КПП	Интервал Vi, км/ч	Интервал j i, м/с2	ΔVi, км/ч	jср i, м/с2	Δt i, с	∑Δt i, c	Vср i, км/ч	ΔS i, м	∑ΔSi, м
I	2,6-5,2	1,17-1,26	2,6	1,22	0,592	0,592	3,9	0,641	0,641
	5,2-7,8	1,26-1,29	2,6	1,28	0,564	1,156	6,5	1,018	1,659
	7,8-10,3	1,29-1,26	2,5	1,28	0,543	1,699	9,05	1,365	3,024
	10,3-13	1,26-1,17	2,7	1,22	0,615	2,314	11,65	1,990	5,014
	13-15,5	1,17-1,02	2,5	1,10	0,631	2,945	14,25	2,498	7,512
Накат	-	-	0,255	-	0,5	3,445	-	2,135	9,647
II	15,2-19,5	1,02-1,22	4,3	1,12	1,066	4,511	17,35	5,138	14,785
	19,5-24,3	1,22-1,13	4,8	1,18	1,130	5,641	21,9	6,874	21,659
	24,3-29,2	1,13-0,98	4,9	1,06	1,284	6,925	26,75	9,541	31,2
Накат	-	-	0,262	-	0,5	7,425	-	4,037	35,237
III	28,9-34,8	0,98-0,83	5,9	0,91	1,801	9,226	31,85	15,934	51,171
	34,8-43,5	0,83-0,75	8,7	0,79	3,059	12,285	39,15	33,267	84,438
	43,5-52,2	0,75-0,66	8,7	0,71	3,404	15,689	47,85	45,245	129,683
Накат	-	-	0,286	-	0,5	16,189	-	7,230	136,913
IV	51,91-66	0,52-0,32	14,09	0,42	9,32	25,51	59	152,74	289,65
	66-85	0,32-0, 20	19	0,26	20,30	45,81	75,5	425,74	715,39
	85-99	0, 20-0,07	14	0,135	28,81	74,62	92	736,3	1451,69

 

По результатам расчетов строим графики изменения времени и пути разгона автомобиля до максимальной скорости. Эти графики допускается строить в одних координатных осях в соответствующих масштабах. Переломы графиков в точках, соответствующих моментам переключения передач следует показывать условно, так как в масштабах построения графиков, эти падения скорости движения автомобиля практически неуловимы.

Пример графиков времени и пути разгона автомобиля до максимальной скорости построенный в одних координатных осях приведен на рисунке-7.

 

Рисунок 7 - График времени и пути разгона проектируемого автомобиля до максимальной скорости.

 

1.9 Расчет топливной экономичности автомобиля

 

Топливно-экономические качества вновь проектируемых автомобилей при движении с постоянной скоростью оцениваются топливно-экономической характеристикой. Эта характеристика представляет собой график зависимости путевого расхода топлива от скорости движения для различных дорожных условий.

Путевой расход топлива определяется по формуле-28

 

, л/100км (28)

 

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

- мощность двигателя, необходимая для равномерного движения по дороге с коэффициентом сопротивления Ψ с заданной скоростью, кВт;

- плотность используемого топлива, кг/л;

для бензина = 0,74 кг/л;

Удельный эффективный расход топлива зависит от частоты вращения коленвала двигателя и степени использования мощности двигателя (степени открытия дроссельной заслонки карбюратора. Это положение учитывают коэффициенты формулы-29, связывающей удельный расход топлива при заданном режиме движения и удельный расход топлива при максимальной мощности двигателя.

 

(29)

 

где - удельный расход топлива при максимальной мощности двигателя;

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

- коэффициент, учитывающий изменение удельного расхода топлива в зависимости от частоты вращения коленвала двигателя; является функцией от отношения текущей и номинальной частот вращения коленвала;

 

=

 

где - частота вращения коленвала двигателя при заданных условиях движения, об/мин;

- частота вращения коленвала двигателя при максимальной мощности; об/мин;

- коэффициент, учитывающий изменение удельного расхода топлива в зависимости от степени использования мощности двигателя при заданных дорожных условиях; является функцией от отношения текущей мощности и максимальной для данной скорости движения;

 

=

 

где - мощность двигателя при заданной скорости движения автомобиля, требуемая для преодоления сопротивлений дороги и сопротивления воздуха; определяется по формуле-30

 

, кВт (30)

 

- максимальная мощность двигателя для заданной скорости движения (при 100% открытии дроссельной заслонки или полностью выдвинутой рейке топливного насоса высокого давления). Значение берется с графика мощностного баланса автомобиля для заданной скорости движения.

В курсовом проекте построение топливно-экономической характеристики автомобиля производится для условий его движения на высшей передаче по горизонтальной дороге с асфальтобетонным покрытием. В связи с этим, для подстановки в формулу 30 и для определения следует брать 5…6 скоростей движения автомобиля на высшей передаче, а соответствующие этим скоростям частоты вращения коленвала двигателя сравнивать с номинальной частотой для определения коэффициента .

Значения коэффициентов и в зависимости от отношений и выбираем по специальным графикам или по рекомендациям таблиц 12 и 13.

 

Таблица 12 - Значения коэффициента

Для всех типов двигателей		0,2	0,4	0,6	0,8	1,0	1,2
		1,13	1,0	0,96	0,97	1,0	1,15

 

Таблица 13 - Значения коэффициента

	0,2	0,4	0,6	0,8	1,0	Тип двигателя
	2,0	1,34	1,0	0,98	1,0	Карбюраторный

 

Значения коэффициентов и для промежуточных значений отношений и следует определять методом интерполяции.

Расчет и построение топливно-экономической характеристики автомобиля следует проводить для двух условий движения автомобиля, характеризуемых следующими значениями коэффициентов сопротивления дороги: 0,015 и

Расчеты топливно-экономической характеристики автомобиля представляем в форме таблицы-14.

По результатам расчета строим топливно-экономическую характеристику автомобиля. Форма кривых топливно-экономической характеристики автомобиля показана на рисунке 8.

 

Таблица 14 - Расчет топливно-экономической характеристики проектируемого автомобиля.

Параметры	Коэффициент сопротивления дороги Ψ1
ne, об/мин	500	1000	1500	2000	2500	3000
ne /nN	0,2	0,3	0,5	0,7	0,8	1
Kn	1,13	1,07	0,98	0,965	0,97	1
V, км/ч	16,5	33	49,5	66	85	99
Ne, кВт	5,906	13,211	23,312	37,611	61,093	84,391
N(100), кВт	22,69	48,89	75	97,81	113,8	120
Ne / N(100)	0,260	0,270	0,311	0,385	0,537	0,703
KN	1,84	1,84	1,67	1,34	1,17	0,99
g e, г/кВт ч	735,21	696,17	578,70	457,24	401,30	350,06
g п, л/100 км	35,56	37,66	36,83	35,21	38,98	40,32
Параметры	Коэффициент сопротивления дороги Ψ2
ne, об/мин	500	1000	1500	2000	2500	3000
ne /nN	0,2	0,3	0,5	0,7	0,8	1
Kn	1,13	1,07	0,98	0,965	0,97	1
V, км/ч	16,5	33	49,5	66	85	99
Ne, кВт	11,579	24,556	40,330	60,302	90,317	118,427
N(100), кВт	22,69	48,89	75	97,81	113,8	120
Ne / N(100)	0,510	0,502	0,538	0,617	0,794	0,987
KN	1,17	1,17	1,09	1,0	0,98	1,0
g e, г/кВт ч	467,50	442,67	377,72	341,22	336,13	353,6
g п, л/100 км	44,33	44,51	41,59	42,13	48,26	57,16