Автобусы междугородние. Длина 11,5 м; максимальная скорость 110 км/ч

Размещено на http://www.allbest.ru/

Размещено на http://www.allbest.ru/

1. Выбор и расчет параметров автобуса и его агрегатов

Вариант 47 - Автобусы междугородние. Длина 11,5 м; максимальная скорость 110 км/ч.

1.1 Определение массы автобуса

Для междугородних автобусов длиной 11,5 метров принимаем коэффициент собственной массы Ко= 1000 кг/м [1], стр.150

Определяем снаряженную массу автобуса по формуле:

mсн = КО · А = 1000 · 11,5 = 11500 кг,

где А - длина автобуса.

Нагрузка для междугороднего автобуса задана количеством мест (сидений) и не меняется.

Определим нагрузку автобуса по формуле:

mг = 150 · А · В = 150·11,5·2,5 = 4312,5 кг,

где В = 2,5 м - габаритная ширина автобуса.

Полная масса автобуса:

mа = mсн + mг = 11500 + 4312,5 = 15812,5 кг.

Вместимость междугороднего автобуса определим по формуле:

nп = (mг -75)/95 = (4312,5-75)/95 = 44,6 места

где 75 кг - масса водителя;

95 кг - масса одного пассажира с 25 кг багажа.

1.2 Распределение полного веса по осям

Принимаем распределение полного веса автобуса по осям на примере автобуса ЛиАЗ-5256 при условии равномерного износа шин [1] стр.149. На переднюю ось автобуса приходится 35,5% веса автобуса, на заднюю 64,5%.

1.3 Определение размер шин и радиус качения

Т.к на заднюю ось автобуса приходится 64,5% веса, то на одно заднее колесо приходится:

((15812,5/100)*64,5)/4 = 2549,77 кгс.

В этой формуле мы находим 1% от веса автобуса и подставляем вес, приходящийся на заднюю ось, затем делим на 4(т.к ошиновка двухскатная) и получаем давление на одно заднее колесо. Аналогично считаем давление, приходящееся на переднее колесо:

(15812,5/100)*35,5)/2 = 2806,7 кгс.

Из таблицы 3.3 методички выбираем шину 280R508. Она подходит для установки как на переднюю, так и на заднюю ось. Радиус качения

.

Корректируем давление в шинах для задней оси:

Корректируем давление в шинах для передней оси:

1.4 Выбор значений коэффициентов и некоторых величии

Выбираем КПД трансмиссии для междугороднего автобуса т = 0,87.

Выбор коэффициента сопротивления качению f производим по графику1

Скорость V, км/ч	0	40	60	80	100	110
f	И-М142Б	0,007	0,009	0,0118	0,0144	0,0184	0,0217

Принимаем коэффициент сопротивления воздуха

Принимаем площадь лобового сопротивления А = 6,9 .

1.5 Расчет параметров двигателя

Принимаем для междугороднего автобуса тип двигателя - дизельный.

Для междугородных автобусов мощность двигателя рассчитываем на заданной максимальной скорости Vmax, лежащей в пределах 100-125 км/ч по формуле

где Кз =1,05- коэффициент запаса

f = 0,0217 -коэффициент сопротивлению качения;

т = 0,87 - КПД трансмиссии;

А - 6,9 м2 - площадь лобового сопротивления автобуса;

Ga = ma · g = 15812,5 · 9,8 = 154962,5 Н

Сх = 0,6 - коэффициент сопротивления воздуха

Число оборотов двигателя при максимальной мощности по рекомендациям [2] принимаем равным nр = 2150 об/мин.

Зная максимальную мощность и число оборотов при этой мощности рассчитываем внешнюю скоростную характеристику крутящего момента двигателя Tе = f(nд) и мощности двигателя Ре = f(nд). Для этого построения используем безразмерную характеристику прототипного дизельного двигателя по табл. 3,4 из [2] с коэффициентом приспособляемости Кт = 1,14. Расчет ведем по формулам

nд = n0 · nр Те = Т0 · Тер Pe = Т0 · n0 · Pemax

где n0 - безразмерная частота вращения вала двигателя;

Т0 - безразмерный крутящий момент.

Крутящий момент при максимальной мощности определим по формуле

Результаты расчетов приведены в таблице 1.

Расчет внешней скоростной характеристики двигателя Таблица 1

n0	0,4	0,5	0,6	0,7	0,8	0,9	1,0	1,1
T0	1,084	1,128	1,14	1,13	1,106	1,104	1,0
nд, об/мин	860	1075	1290	1505	1720	1935	2150	2365
Te, Н·м	1009,7	1050,69	1061,86	1052,86	1030,19	1028,33	931,46	0
Ре, кВт	90,93	118,27	143,43	165,87	185,54	208,35	209,7	0

Внешние скоростные характеристики крутящего момента и мощности двигателя приведены на рис.1, 2.

Рисунок 1

Рисунок 2

Рабочий объем двигателя рассчитываем по формуле

где ре - среднее эффективное давление

ре = (2,07-1,03·Кт)·(1+) = (2,07*-1,03·1,14)·(1+17) = 16,13 бар.

В силу неточности формулы для ре , примем ре = 8.

Т.к. двигатель большого литража занимает много полезного объема и имеет большой вес, то целесообразно применить двигатель с турбонадувом. Принимаем ре = 13:

1.6 Выбор передаточных чисел трансмиссии

Для междугороднего автобуса по рекомендациям [1] принимаем пятиступенчатую коробку передач.

Для обеспечения заданной скорости движения автобуса на регуляторной ветви характеристики мощности двигателя находим расчетную точку, для которой мощность сопротивления качению и сопротивления воздуха равна мощности двигателя при движении автобуса с заданной скоростью. По числу оборотов, соответствующему этой точке и скорости движения автобуса при этих оборотах, рассчитываем передаточное число U0 главной передачи [1] стр. 175.

тяговый расчет междугородний автобус

Передаточное число трансмиссии на первой передаче определим по заданной удельной тяге FТуд = 0,27 [1].

где Теmax = 1061,86 Н·м - максимальный крутящий момент (определяем по рис.1).

Передаточное число коробки передач со 2 по 5 передачи рассчитываем по формуле:

Где n - число передач в коробке;

k - порядковый номер передачи.

Передаточное число трансмиссии рассчитываем по формуле:

Результаты расчетов заносим в таблицу 2.

Таблица 2

Номер передачи	1	2	3	4	5
	6,146	3,9	2,479	1,575	1
	22,96	14,57	9,26	5,88	3,736

2. Тяговый и топливно-экономический расчет автомобиля

2.1 Расчет и построение характеристики мощностного баланса автобуса

Мощностной баланс автомобиля представляет собой кривые мощности двигателя, приведенные к колесам автомобиля, в зависимости от скорости его движения на всех передачах в коробке передач.

Без учета скоростных потерь мощности на колесах автомобиля, можно записать следующее выражение:

Ркол = Резт, кВт

Скорость автомобиля без учета скоростных потерь определим по формуле

Суммарная мощность сил сопротивления движению автобуса определим по формуле

Полученные значения сносим в таблицу 3.

Коэффицент f примерно вычисляем по графику 1.

Таблица 3.

	860	1075	1290	1505	1720	1935	2150	2365
	22,96
	7,16	8,95	10,74	12,53	14,3	16,1	17,9	19,69
	14,57
	11,28	14,1	16,92	19,74	22,56	25,38	28,2	31
	9,26
	17,75	22,19	26,63	31	35,5	39,94	44,38	48,82
	5,88
	27,96	34,95	41,93	48,92	55,9	62,9	69,89	76,88
	3,74
	43,95	54,94	65,93	76,91	87,9	98,89	109,88	120,87
	90,93	118,27	143,43	165,87	185,54	208,35	209,7	192,92
, кВт	79,1	102,9	124,78	144,3	161,4	181,26	182,44	167,84
, кВт	45,64	60,29	77,08	96,46	118,85	144,7	174,44	208,46
f	0,009	0,0108	0,0124	0,0141	0,0158	0,0183	0,0217	0,026

2.2 Расчет и построение характеристики силового баланса автобуса

Силу тяги автобуса на всех передачах определим по формуле

Для выполнения расчетов принимают значения Те из таблицы 1 и для заданных чисел оборотов nд рассчитывают скорость движения автомобиля.

На тяговую характеристику автомобиля наносят кривую силы сопротивления качению и воздуха, определяемую из выражения:

Fк+в = fGа + 0,0473 CxAвV2, Н

Расчеты сводим в таблицу 4.

Таблица 4

nд, об/мин	860	1075	1290	1505	1720	1935	2150
Te, Н·м	1009,7	1050,6	1061,8	1052,8	1030,1	1028,3	931,46
	90,93	118,27	143,43	165,87	185,54	208,35	209,7
1-я передача	V, км/ч	7,16	8,95	10,74	12,53	14,3	16,1	17,9
	FT, H	39781	41395	41836	41469	40589	40515	36698
2-я передача	V, км/ч	11,28	14,1	16,92	19,74	22,56	25,38	28,2
	FT, H	22544	26269	26548	26318	25756	25710	23288
3-я передача	V, км/ч	17,75	22,19	26,63	31	35,5	39,94	44,38
	FT, H	16044	16695	16872	16724	16369	16340	14800
4-я передача	V, км/ч	27,96	34,95	41,93	48,92	55,9	62,9	69,89
	FT, H	10188	10601	10714	10620	10395	10376	9398,3
5-я передача	V, км/ч	43,95	54,94	65,93	76,91	87,9	98,89	109,88
	FT, H	6480	6743	6814	6755	6611,6	6600	5978
	FК+В, Н	1773	2264,7	2773,7	3343,3	3961,4	4751	5727



2.3 Расчет и построение характеристики времени разгона автобуса до заданной скорости

Расчет времени разгона до заданной скорости ведем по следующей методике.

Ускорение автобуса можно определить по формулам

;

где - коэффициент вращающихся масс автобуса.

1 = 1 + 0,015 · Uк12 + 0,025 = 1 + 0,015 · 6,1462 + 0,025 = 1,59

2 = 1 + 0,015 · Uк22 + 0,025 = 1 + 0,015 · 3,92 + 0,025 = 1,25

3 = 1 + 0,015 · Uк32 + 0,025 = 1 + 0,015 · 2,4792 + 0,025 = 1,12

4 = 1 + 0,015 · Uк42 + 0,025 = 1 + 0,015 · 1,5752 + 0,025 = 1,06

5 = 1 + 0,015 · Uк52 + 0,025 = 1 + 0,015 · 12 + 0,025 = 1,04

Из вышеприведенных формул получим:

где V = Vi+1 - Vi - интервал скоростей в км/ч для которого определяем t;

(FT-FК+В)ср - среднее значение разности сил тяги и сопротивления в Н в заданном диапазоне скоростей.

Среднее значение разности сил тяги и сопротивления определим по формуле

Формулу для определения t приводим к более удобному виду:

Расчет ведем в такой последовательности. Для каждой передачи разбиваем движение на интервалы скоростей и определяем t для каждого интервала. Затем определяем точки переключения скоростей. Скорости переключаем при достижении максимальной мощности двигателя. По расчету получается это точки в конце диапазона скоростей для каждой передачи.

Расчеты сводим в таблицу 5.

После этого корректируем общую сумму времени, определяя непрерывную последовательность скоростей во всем диапазоне движения и учитывая время на переключение передач.

При переключении передач скорость падает. Потерю скорости определим по формуле

V1 = 2,49·10-4 · 1125,18 = 0,384 км/ч

V2 = 2,49·10-4 · 1472,9 = 0,504 км/ч

V3 = 2,49·10-4 · 1904,32 = 0,651 км/ч

V4 = 2,49·10-4 · 2940,035 = 1 км/ч

Результаты расчетов сводим в таблицу 5. Графическое выражение данных этой таблицы приведены на рис.5.

Таблица 5.

1-я передача, = 1,59	V, км/ч	7,16	8,95	10,74	12,53	14,3	16,1	17,9
	FT, H	39781	41395	41836	41469	40589	40515	36698
	FК+В, Н	1095	1100,4	1185	1193,2	1202,5	1213,2	1225,2
	FT-FК+В, Н	38686	40853	40651	40276	39386	38938	35573
	t, с	0,314	0,306	0,309	0,31	0,32	0,337	0,351
2-я передача, = 1,25	V, км/ч	11,28	14,1	16,92	19,74	22,56	25,38	28,2
	FT, H	22544	26269	26548	26318	25756	25710	23288
	FК+В, Н	1187	1202	1218,5	1238,7	1292,9	1365,8	1472,9
	FT-FК+В, Н	21357	25067	25330	25077	24464	24344	21815
	t, с	0,666	0,614	0,614	0,624	0,634	0,67	0,7
3-я передача, = 1,12	V, км/ч	17,75	22,19	26,63	31	35,5	39,94	44,38
	FT, H	16044	16695	16872	16724	16369	16340	14800
	FК+В, Н	1224	1290	1425	1505	1641	1785	1904
	FT-FК+В, Н	14820	15406	15448	15219	14728	14556	12897
	t, с	1,44	1,41	1,4	1,48	1,49	1,59	1,69
4-я передача, = 1,06	V, км/ч	27,96	34,95	41,93	48,92	55,9	62,9	69,89
	FT, H	10188	10601	10714	10620	10395	10376	9398,3
	FК+В, Н	1439	1603	1816	2018	2224	2588	2940
	FT-FК+В, Н	8749	8998,5	8897,7	8602	8171	7789	6458
	t, с	3,66	3,63	3,72	3,87	4,08	4,56	5
5-я передача, = 1,04	V, км/ч	43,95	54,94	65,93	76,91	87,9	98,89	109,88
	FT, H	6480	6743	6815	6755	6611,6	6600	5978
	FК+В, Н	1773	2265	2773,7	3343,3	3961,4	4750,8	5727
	FT-FК+В, Н	4707	4478	4041	3411,7	3961,4	1848,7	1250
	t, с	10,92	11,77	13,45	16,55	22,3	47,77	80,19
	1-я передача
V, км/ч	0	8,95	10,7	12,5	14,3	16,1	17,9	17,5	16,9	19,74	22,56	25,38	28,2
t, с	0	0,314	0,306	0,309	0,31	0,32	0,33	1,5	3,39	0,624	0,634	0,67	0,7
t, с	0	0,314	0,62	0,929	1,23	1,55	1,89	3,39	3,39	4,01	4,634	5,268	5,938
	3-я передача	4-я передача
V, км/ч	26,6	31	35,5	39,9	44,4	43,7	41,9	48,9	55,9	62,9	69,89	68,89
t, с	7,43	1,48	1,49	1,59	1,69	1,5	14,9	3,72	3,87	4,08	4,56	1,5
t, с	7,43	8,83	10,32	11,8	13,4	11,8	14,9	18,62	22,4	26,68	31	32,54
	5-я передача
V, км/ч	65,9	76,9	87,9	98,8	110
t, с	32,5	13,4	16,5	22,3	47,7
t, с	32,5	31,1	40,4	52,5	60,5

Рисунок 5

2.4 Расчет и построение топливно-экономической характеристики автобуса

Топливно-экономическая характеристика автобуса строится при движении на пятой передаче.

Путевой расход топлива автобуса определим по формуле [1] стр.76-80.

, л/100 км

где beр = 230 г/(кВт·ч) - удельный расход топлива при работе двигателя на максимальной мощности;

kр - коэффициент, учитывающий степень использования мощности двигателя;

kn - коэффициент, учитывающий степень использования числа оборотов двигателя;

Т = 0,86 г/см3 - плотность дизельного топлива.

Степень использования мощности определим по формуле

При отсутствии характеристики мощностного баланса степень использования мощности двигателя следует определять по тяговой характеристике автомобиля, используя выражение:

Отношением текущей скорости автомобиля к скорости при максимальной мощности двигателя:

Коэффициенты kр, kn определим по формулам

kр = 1,98 - 2,61·Ир+1,63·Ир2 kn = 1,14 - 0,71·Иn+0,57·Иn2

V, км/ч	43,95	54,94	65,93	76,91	87,9	98,89	109,88
Fт, кВт	6480	6743	6814	6755	6611,6	6600	5978
FК+В, кВт	1773	2264,7	2773,7	3343,3	3961,4	4751	5727
Ир	0,274	0,336	0,399	0,495	0,596	0,72	0,858
Иn	0,4	0,5	0,6	0,7	0,8	0,9	1
kр	1,385	1,283	1,196	1,089	0,999	0,945	0,94
kn	0,947	0,928	0,919	0,922	0,937	0,963	1
ВS, л/100 км	41,87	40,16	39,5	38,71	38,9	40,9	45,87

Техническая характеристика автобуса

1. Тип автомобиля - междугородний автобус вместимостью - 46 мест

2. Снаряжённая масса - 11500 кг

3. Полная масса - 15812,5 кг

4. Тип двигателя - дизель

5. Максимальная мощность двигателя - 209,7 кВт при 2150 об/мин

6. Максимальный крутящий момент - 1062, Н·м при 1290 об/мин

7. Рабочий объем двигателя - 9,0 литрв

8. Размер шин - 280R508

9. Давление воздуха в шинах - 7,37 бар

10. Передаточные числа коробки передач:

- 1-ая - 6,146

- 2-ая - 3,9

- 3-я - 2,479

- 4-ая - 1,575

- 5-ая - 1

11 .Максимальная скорость - 110 км/ч

12.Время разгона до 100 км/ч - 131 с.

13.Контрольный расход топлива:

- 43 км/ч - 41,87 л.

- 53,7 км/ч - 40,16 л.

- 64,4 км/ч - 39,5 л.

- 75,2 км/ч - 38,71 л.

- 85,9 км/ч - 38,9 л.

- 96,7 км/ч - 40,9 л.

- 107,4 км/ч - 45,87 л.

Литература

1. Петров В.А. Теория автомобиля: Учебное пособие для Вузов. - МГОУ, 1996.

2. Методические указания по выполнению курсового проекта. МГОУ.

Размещено на Allbest.ru