Исследование тягово-скоростных свойств автомобиля

Диапазоны изменения коэффициентов  приспособляемости  и по типам современных двигателей составляют:

 дизельные двигатели;

 

Отношение частот вращения двигателя  при максимальной скорости и максимальной мощности (коэффициент ) для современных двигателей изменяется в пределах:

дизельные двигатели легковых и грузовых автомобилей.

Коэффициент учета потерь мощности отражает потери мощности на привод вспомогательного оборудования и потери, связанные с отличием условий работы двигателя на автомобиле от стендовых. Коэффициент изменяется в зависимости от условий эксплуатации и режима работы двигателя. В проектных расчетах можно принять

 

2.2.2. Мощность двигателя при максимальной скорости движения автомобиля.

Мощность двигателя при максимальной скорости движения автомобиля определяется исходя из уравнения мощностного баланса по выражению

         

где мощность двигателя при максимальной скорости движения автомобиля, кВт; максимальная скорость движения автомобиля, ; КПД трансмиссии; полная масса автомобиля, кг; ускорение свободного падения (),; коэффициент суммарного сопротивления дороги при движении автомобиля с максимальной скоростью; коэффициент обтекаемости; площадь лобового сопротивления, .

 

 

2.2.3. Максимальная мощность двигателя.

Максимальная мощность двигателя определяется по формуле С.Р.Лейдермана

 

где  максимальная мощность двигателя, кВт; мощность двигателя при максимальной скорости движения автомобиля, кВт; отношение частоты вращения двигателя при максимальной скорости к частоте при максимальной мощности; a,b,c-коэффициенты, значения которых зависят от типа и конструкции двигателя.

 

Максимальная мощность двигателя с учетом коэффициента коррекции Кр=0,94

 

 

Коэффициенты a,b,c, подсчитываем по формулам А.С. Литвинова:

 

 

 

 

 

 

 

2.2.4. Внешняя скоростная характеристика.

Внешняя скоростная характеристика является основой технического задания на проектирование нового двигателя. Расчет ее ведется по уравнениям вида

 

 

где текущее значение эффективной мощности двигателя, кВт; текущее значение крутящего момента двигателя, Нм; текущее значение частоты вращения коленчатого вала двигателя, ; максимальная эффективная мощность двигателя, кВт; частоты вращения коленчатого вала двигателя при максимальной мощности, ; a,b,c-коэффициенты.

Задаваясь последовательно значениями частоты вращения от минимальной (принимают до максимальной ( или ) частоты с шагом , рассчитывают значение эффективной мощности и крутящего момента . Результаты вычислений заносим в таблицу.

                                                                                                                                Таблица  1.

Параметры внешней скоростной характеристики расчетного двигателя.

определяемый параметр	ne , об\мин
	600	800	1000	1200	1400	1600	1800	2000	2200	2400	2600
Ne , кВТ	29.85	42.97	56.81	70.86	84.6	97.51	109.09	118.81,	126.15	130.61	131.67
Me , Нм	475.25	513.03	542.6	563.96	577.11	582.0.6	578.79	567.31	547.63	519.73	483.63

 

                                                                                                                                             Таблица  2.

Параметры внешней скоростной характеристики выбранного двигателя.

определяемый параметр	ne , об\мин
	600	800	1000	1200	1400	1600	1800	2000	2200	2400	2600
Ne , кВТ	24,4	36,16	48,93	62,25	75,64	88,61	100,7	111,42	120,31	126,89	130,68
Me , Нм	388,47	431,71	467,37	495,46	515,97	528,91	534,27	532,06	522,28	504,92	479,99

 

                     Рис.3.Внешняя скоростная характеристика расчетного двигателя и прототипа.                       

 

 

 

 

 

                                                           Параметры двигателя                      Таблица3

Наименование параметра	Размерность	Значение по прототипу	Значение по расчету
Тип и расположение		ДВ8В	ДВ8В
Количество тактов		4	4
Топливо (октановое число)		Диз. топливо	Диз. топливо
Диаметр цилиндра и ход поршня, D*S	мм	76*66	76*66
средняя скорость поршня, Vn	м/с	10,40	10,40
Рабочий объем, Vh	Л	10,85	12,0
Степень сжатия		16	15
Максимальная мощность Nemax , при частоте вращения nM	кВт         мин-1	130  2600	131,6 2600
Максимально крутящий момент Mkmax, при частоте вращения nм	Нм         мин-1	530 1800	580  1600
Литровая мощность, Nл	КВт/л	12	11
Минимальный удельный расход топлива, gemin	кг/кВт ч	32	34
Удельный расход мощности при максимальной мощности, geN	кг/кВт ч	130	131,6
Коэффициент приспособляемости по частоте моменту, kM		1,3	1,2
Коэффициент приспособляемости по частоте вращения,		1,5	1,6
Отношение частоты вращения двигателя  на максимальной скорости к частоте  при максимальной мощности,		1,1	1,2
Коэффициент учета потерь мощности двигателя, kN		0,5	0,6

 

2.3. Расчет параметров трансмиссии.

Правильный расчет параметров трансмиссии  автомобиля является необходимой предпосылкой получения высоких средних скоростей  движения и хорошей топливной  экономичности, обеспечивающих минимальные  затраты на осуществление заданного  объема автомобильных перевозок.

 

 

 

2.3.1.Параметры, выбираемые в ходе расчета трансмиссии.

При расчете трансмиссии необходимо выбрать и оценить:

1. диапазон передаточных чисел коробки передач (КП) ;
2. количество ступеней в коробке передач m;
3. передаточные числа высшей ступени в основной и дополнительной коробках передач .

Диапазон передаточных чисел (отношение  передаточного числа низшей ступени  в КП к передаточному числу  высшей ступени) и количество ступеней являются основными характеристиками механических коробок передач. Эти параметры определяются типом, назначением, условиями эксплуатации и полной массой автомобилей, а также удельной мощностью устанавливаемых двигателей.

В большинстве случаев высшей ступенью в основной коробке передач является прямая передача. В этом случае . У некоторых автомобилей особо малого и малого класса, снабженных двухвальными коробками передач, передаточное число высшей ступени может быть как меньше единицы (обычно принимают, так и больше единицы (обычно принимают.

 

2.3.2. Передаточное число главной передачи.

Передаточное число главной  передачи определяются из условия обеспечения  заданной максимальной скорости движения автомобиля на высшей ступени в коробке  передач по формуле

 

где передаточное число главной передачи; радиус качения колеса, м; максимальное значение частоты вращения коленчатого вала двигателя ( или ), мин^-1; передаточное число высшей ступени в коробке передач; максимальная скорость движения автомобиля на прямой передаче, км/ч.

 

Для получения достаточного дорожного  просвета и простой конструкции  главной передачи не рекомендуется  превышать следующие значение передаточного  числа:

Грузовые автомобили грузоподъемностью  свыше 8т .

 

2.3.3. Передаточное число  низшей ступени в коробке передач.

Передаточное число низшей ступени  в коробке передач определяется из условия обеспечения возможности  движения автомобиля по дороге с заданным суммарным коэффициентом сопротивления. Формула для расчета передаточного  числа выводится из уравнения  силового баланса при установившемся движении и имеет вид

 

где передаточное число низшей ступени в коробке передач; суммарный коэффициент сопротивления дороги (указывается в задании на курсовой проект); полная масса автомобиля, кг; ускорение свободного падения (), м/с²; динамический радиус колеса, м; максимальный крутящий момент двигателя, Нм; передаточное число главной передачи; КПД трансмиссии.

 

Полученное значение передаточного  числа низшей ступени в коробке  передач проверяется по условиям сцепления ведущих колес с  дорогой по формуле

 

где передаточное число низшей ступени в коробке передач по условиям сцепления ведущих колес с дорогой; коэффициент сцепления пневматических шин с дорогой (расчеты проводятся для условий движения по хорошему сухому шоссе при ); сцепная масса автомобиля, кг.

Сцепная масса определяется как  масса, приходящаяся на колеса ведущих  мостов автомобиля с учетом динамического  распределения нагрузки:

Для автомобилей с задним расположением  ведущих мостов

 

где масса автомобиля, приходящаяся на задний мост, кг; коэффициент динамического перераспределения нагрузки.

 

 

 

Принимаем 

 

2.3.4. Передаточные числа  промежуточных ступеней в коробке  передач.

Передаточные числа промежуточных  ступеней в коробке передач выбирают из условия обеспечения максимальной интенсивности разгона автомобиля, а также возможности длительного  движения при повышенном сопротивлении  дорог.

Для того чтобы в процессе разгона  автомобиля двигатель работал с наибольшей средней мощностью, его частота вращения должна находиться в диапазоне частот, близком к частоте максимальной мощности. Тогда передаточное число каждой последующей ступени получается из предыдущего умножением на постоянный множитель ряда геометрической прогрессии. Для i–й ступени в коробке передач имеем

 

где передаточное число i–й ступени в коробке передач; передаточное число низшей ступени в коробке передач; передаточное число высшей ступени в коробке передач; количество ступеней в коробке передач.

 

 

 

 

Рассчитанный по геометрической прогрессии ряд передаточных чисел промежуточных ступеней коробки передач корректируется либо с помощью более точных методов расчета, либо по конструктивным соображениям с учетом статических данных по коробкам передач серийных автомобилей отечественного и зарубежного производства.

В рамках курсового проекта рекомендуется  не корректировать передаточные числа промежуточных ступеней коробки передач и в дальнейших расчетах использовать значения, полученные по формуле.

 

Параметры трансмиссий                                                                        Таблица 4.

Наименование параметра	Значение по прототипу	Значение    по       расчету
1	2	3
1.Передаточное число главной передачи	7,22	5,22
2.Диапазон передаточных чисел  коробки передач, Дк	6.82	6.77
3.Количество ступеней в коробке  передач,m	5	5
4.Передаточные числа коробки передач	7,82 4,04 2,53 1,53 1,00	7,77 4,65 2,78 1,67 1,00

 

3. Определение оценочных  параметров тягово-скоростных свойств.

3.1. Оценочные параметры тягово-скоростных  свойств.

1. максимальная скорость движения автомобиля
2. максимальное ускорение автомобиля на каждой передачи
3. максимальная тяговая сила
4. максимальный динамический радиус
5. максимальная тяговая сила
6. путь разгона автомобиля до заданной скорости
7. время разгона
8. скоростная характеристика «разгон-выбег»

 

 

 

3.2.Алгоритм  определения оценочных параметров

Уравнение силового и мощностного балансов определяются по формулам:

Уравнение движения автомобиля

 

Уравнение силового баланса 

Уравнение силового баланса по прямой

 

Отсюда  следует, что

                                                               ,

где тяговая сила;

 сила сопротивления  качению;

 сила сопротивления  подъему;

 сила сопротивления  воздуху;

 сила сопротивления  разгону;

 сила сопротивления  дороги.

Уравнение мощностного баланса 

 

3.2.1. Определение тягово-скоростной характеристики

Решение  уравнения силового баланса заключается  в определении скорости, при которой  будет соблюдаться баланс сил 

Для решения  этого уравнения графическим  методом используют тягово-скоростную характеристику (ТСХ) автомобиля.

ТСХ- это  зависимость тяговой силы от скорости движения автомобиля

 

 

Где  тяговая сила, Н;

 крутящий момент, Нм;

 передаточное  число трансмиссии;

 КПД трансмиссии

 динамический  радиус, м;

 

 

 скорость автомобиля, км/ч;

 частота вращения  коленчатого вала двигателя, об/мин;

 

 

 

 

         Результаты определения тягово-скоростной характеристики.                 Таблица5.              

№	Определяемый параметр
		600	1100	1600	2100	2600
		475.25	554.31	582	558.5	483.6
		31723,6	37001,03	38849,3	37280,72	32281,03
		2,81	5,15	7,5	9,84	12,18
		2264,38	2264,38	2264,38	2264,38	2264,38
		0	0	0	0	0
		2,21	7,42	15,75	27,11	41,53
		2264,38	2264,38	2264,38	2264,38	2264,38
		2266,59	2271,8	2280,13	2291,49	2305,91
		18985,2	22141,47	23249,6	22310,85	19318,76
		4,69	8,61	12,53	16,44	20,36
		2264,38	2264,38	2264,38	2264,38	2264,38
		0	0	0	0	0
		6,15	20,75	43,96	75,67	116,06
		2264,38	2264,38	2264,38	2264,38	2264,38
		2270,53	2285,13	2308,34	2340,05	2380,44
		11350,29	13238,46	13899,7	13338,53	11549,71
		7,8	14,41	20,96	27,51	34,06
		2264,38	2264,38	2264,38	2264,38	2264,38
		0	0	0	0	0
		17,03	58,14	123,01	211,9	324,82
		2264,38	2264,38	2264,38	2264,38	2264,38
		2281,41	2322,52	2299,27	2476,28	2589,2
		6818,34	7952,60	8349,86	8012,71	6938,13
		13,08	23,99	34,89	45,80	56,70
		2264,38	2264,38	2264,38	2264,38	2628,37
		0	0	0	0	0
		17,9	161,14	340,84	587,3	900,16
		2264,38	2264,38	2264,38	2264,38	2628,37
		2282,28	2425,52	2605,22	2851,68	3528,53
		4082,83	4762,03	4999,92	4798,03	4154,57
		21,85	40,06	58,27	76,48	94,7
		2264,38	2264,38	2648,81	2926,63	3279,75
		0	0	0	0	0
		133,67	449,34	950,71	1637,7	2511,06
		2264,38	2264,38	2648,81	2926,63	3279,75
		2398,09	2713,72	3599,52	4564,33	5790,81