Тяговий розрахунок автомобіля та визначення показників експлуатаційних властивостей

11

Міністерство освіти та науки України

Національний Транспортний Університет

Розрахункова робота

з дисципліни: «Автомобiлi»

Виконав

Студент групи АА-ІІІ-7

Радевич Ю.М

Перевірив

Професор Сирота В.І

Київ 2010

Визначення основних масових параметрів автомобіля

Обчислюю власну масу як:

,

де q - коефіцієнт тари.

Мв - маса вантажу.

Мо = 0,82*7000 = 5740 кг

Для вантажного автомобіля повна маса становить.

Ма = Мо+ Мв+Мп

де Мп - маса пасажирів(разом з водієм). При розрахунках вважаю, що маса однієї людини дорівнює 75 кг. Звідси Мп

Мо - власна маса автомобіля у спорядженому стані без навантаження(складається із сухої маси автомобіля та маси палива, холодної рідини, запасного колеса(коліс), інструмента, обов'язкового обладнання.

Мо = 7150 кг

Мв - маса вантажу, що перевозиться. Мв = 5740 кг

Ма =7150+5740+75*3=13115 кг

Схема загального компонування автомобіля КАМАЗ 43255

Для вантажних автомобілів відмітною ознакою усіх можливих компонувань є взаємне розташування кабіни та двигуна. Відповідно існують капотна (кабіна за двигуном), безкапотна (кабіна над двигуном), та напівкапотна (кабіна частково насунута на двигун) схеми компонування вантажних автомобілів. При виборі схеми компонування вантажного автомобіля слід звернути увагу на співвідношення довжини вантажного відсіку та габаритної довжини автомобіля, розподіл маси по осях, складність конструкції привода зчеплення і коробки передач, оглядовість, пасивну безпеку, легкість доступу до двигуна, вплив на водія шуму та вібрації, висоту підлоги кабіни, ширина дверей кабіни.

Навантаження на кожну з осей автомобіля визначають, виходячи з того, що в існуючих конструкціях навантаження на ведучі осі становить:

- у двовісних вантажних автомобілів напiвкапотного компонування зі здвоєними колесами задньої осі

Н

де

прискорення вільного падіння

повна маса автомобіля.

Навантаження на передню вісь.

Шини для автомобіля, що проектується, вибирають виходячи з призначення автомобіля; найбільшого навантаження СКmax, щo припадає на одне колесо автомобіля відповідно до визначених навантажень на його осі, та допустимих згідно з технічними характеристиками шин навантажень на них. При цьому необхідно врахувати відповідність швидкісних характеристик шин максимальній швидкості автомобіля, вказаній у завданні.

Навантаження на одне колесо будь-якої осі становить

Навантаження на колесо передньої осі.

Навантаження на колесо задньої осі.

де і - номер осі;

nкі - кількість коліс, встановлених на осі /

Основні геометричні параметри приймаємо згідно проведених досліджень:

-база L=3550 мм

-колія передня/задня B=2550/2041мм

-висота =2950мм

-ширина =2319мм

-довжина =6090мм

Шини:

-розмір 245/70R19,5

Координати центра мас по базі a та b двовісного автомобіля.

a==

b=L-a=3550-2378=1172 мм=1,172 м

Висота центра мас приймають в межах (0,9..1,1)м. Приймаю =1.0м.

Тяговий розрахунок автомобіля

Визначення вихідних даних для тягового розрахунку

Безрозмірний коефіцієнт аеродинамічної сили та коефіцієнт обтічності

К=0,5**пов

пов=1,225г/см

=0.9..1,15 для вантажних автомобілів.

К=0,5*1,1*1,225=0,67 Н*с/м

Площа лобового опору F дорівнює площі проекції автомобіля на площину, перпендикулярну його поздовжній осі. Вона може бути обчислена

F=B*,м

де В-колія, м

- габаритна висота автомобіля, м.

F=1,25*2,950=3,69 м

Величина фактора обтічності автомобіля W визначається тими ж чинниками, що й коефіцієнти Сх та К, а також площею лобового опору F:

W=K*F, Нс/м

W=0.67*3,69=2,47 Нс/м

Визначення потужності двигуна, вибір та обґрунтування його типу, побудова швидкісної зовнішньої характеристики.

Тяговий розрахунок починаю з визначення потужності , необхідної для руху з заданою максимальною швидкістю .

Оскільки при русі автомобіля з максимальною швидкістю прискорення дорівнює нулеві, можна, виходячи із потужнісного балансу, записати вираз для визначення :

N=,кВт

N==163,93 кВт

Ця потужність відповідає кутовій швидкості колінчастого вала , при якій швидкість руху автомобіля буде максимальною. Для побудови швидкісної зовнішньої характеристики двигуна необхідно знати максимальну потужність двигуна та кутову швидкість , при якій ця потужність досягається.

У загальному випадку відрізняється від і, відповідно, . Іноді максимальній швидкості відповідає рух не на вищій, а на попередній передачі, таку передачу називають вищою розрахунковою, а передачу з мінімальним передаточним числом у таких автомобілів використовують для поліпшення паливної економічності.

У автомобілів може бути як більше, так і менше від . Зазвичай =0,9…1,1. Якщо задатися, орієнтуючись на аналог або з інших міркувань, значення , максимальну потужність двигуна можна знайти, розв'язуючи наведене нижче рівняння відносно та покладаючи N=.

При проектуванні автомобіля обирають, орієнтуючись на значення кутової швидкості колінчастого вала, при якій досягається максимальна потужність у сучасних автомобільних двигунів відповідного типу:

-у вантажних автомобілів з дизельним двигуном=220…280рад/с.

Необхідні для побудови швидкісної зовнішньої характеристики двигуна поточні значення потужності , крутного моменту та питомої витрати палива можна розрахувати за наближеними емпіричними формулами:

=*,кВт

=1000,Н*м;

=, г/кВт год,

де -поточне значення кутової швидкості колінчастого вала, рад/с.

Для дизельних двигунів вантажних автомобілів, у яких найчастіше більше від і відповідно максимальна кутова швидкість колінчастого вала більша за кутову швидкість при максимальній потужності, не менше 7..8 значень від =80рад/с до (у цьому випадку серед обраних значень обов'язково повинно бути );

A,b,c, та a1,b1,c1-емпіричні коефіцієнти (вибираєм із таблиці 1.1 та 1.2);

.gn-питома витрата палива двигуном при максимальній потужності, яка становить 220…240г/(кВт*год) для дизелів.

Таблиця 1.1 Значення коефіцієнтів а, b,та с

Коефіцієнт	Тип двигуна
	Бензиновий	Дизельний
	Легкового автомобіля та автобуса	Вантажного автомобіля	Легкового автомобіля	Вантажного автомобіля та автобуса
А	0.9	1.0	0.8	0.7
B	1.1	1.0	1.2	1.3
C	1.0	1.0	1.0	1.0

Таблиця 1.2 Значення коефіцієнтів a1,b1,с1.

Коефіцієнт	Тип двигуна
	Бензиновий	Дизельний
А1	1,120	1,168
В1	0,580	0,670
С1	0,470	0,491

=

=

=

Решту розрахунків проводимо аналогічно. Результати розрахунків зводжу до таблиці 1.3

Таблиця 1.3 Параметри швидкісної зовнішньої характеристики двигуна

	80	100	120	160	180	220	240
	0,33	0,41	0,5	0,66	0,75	0,91	1
	55,86	69,82	83,79	122,64	136,78	157,99	163,93
	698,25	698,2	698,2	766,5	759,89	718,14	683,04
	219,97	214,29	210,26	180,03	207,17	212,61	217,58

На основі даних, які наведені в таблиці 1.3 будуємо швидкісні зовнішні характеристики двигуна.

Вибір та обґрунтування типу трансмісії автомобіля. Визначення кількості передач і передаточних чисел механічної ступінчастої трансмісії.

Мінімальне передаточне число трансмісії визначаю з умови забезпечення заданої максимальної швидкості руху автомобіля :

Приймаючи до уваги передаточні числа всіх агрегатів і механізмів трансмісії, можна записати

де мінімальне передаточне число коробки передач;

передаточне число головної передачі.

У вантажних автомобілів з дизельним двигуном найчастіше застосовують прискорювальну передачу з передаточним числом, яке з конструктивних міркувань вибирається

Визначаю передаточне число головної передачі виходячи із забезпечення на вищій розрахунковій передачі коробки передач

Максимальне передаточне число трансмісії визначають з

умови подолання автомобілем найбільшого опору дороги, користуючись рівнянням силового балансу автомобіля для усталеного руху. Враховуючи, що при русі на першій передачі швидкості невеликі і сила опору повітря дорівнює нулеві,



Одержане значення обов'язково перевіряють на виконання умови зчеплення ведучих коліс автомобіля з полотном дороги без буксування:

Отже умова виконується

де - коефіцієнт зчеплення коліс з полотном дороги (приймають ц = 0,6);

GЗЧ - частина сили тяжіння від повної маси автомобіля, що припадає на ведучі колеса..

Кількість передач коробки передач визначається типом автомобіля, зокрема його транспортним призначенням, класом, прохідністю.

Коробки передач сучасних вантажних автомобілів - 5...22 передачі в залежності від діапазону (відношення передаточних чисел крайніх передач):

Кількість передач коробки приймаємо 5.

Передаточні числа проміжних передач коробки передач вибирають із умов забезпечення оптимальних показників як тягово-швидкісних властивостей, так і паливної економічності. Існують різноманітні методики: одні передбачають отримання найкращої прийомистості, інші - паливної економічності або середньої швидкості в деяких заданих умовах руху.

Передаточні числа проміжних передач можна визначати, зокрема:

за геометричною прогресією;

за гармонічним рядом;

за динамічним рядом (коли в основу покладена мінімізація загального часу розгону автомобіля з урахуванням часу на переключання передач);

із умови забезпечення максимальної інтенсивності розгону (методика Л.Г. Аніскіна і Х.Д. Квітко, в основу якої покладена умова забезпечення оптимальних взаємоузгоджених показників -- середнього прискорення на передачах і швидкості у кінці розгону на передачах);

-за оптимальною величиною щільності ряду (методика Е.І. Наркевича, згідно з якою рекомендується приймати щільність ряду для нижчих передач рівною коефіцієнту К -- коефіцієнту пристосованості двигуна за кутовою швидкістю колінчастого вала);

за аналогією з ідеальною трансмісією (методика А.А .Токарева);

із умови забезпечення високих показників розгону (методика М.М.Пилипчука, яка базується на забезпеченні рівності прискорень в кінці і на початку розгону на суміжних передачах).

Визначаю максимальне передаточне число коробки передач Uк1, тобто передаточне число першої передачі коробки передач Uk1,як

Якщо передаточні числа проміжних передач визначають за геометричною прогресією, то в разі, коли остання передача коробки передач пряма, передаточні числа проміжних передач знаходжу за виразом:

де і - порядковий номер проміжної передачі

n - кількість передач в коробці

Решту кількість передач розраховую аналогічно, а результати заносу в таблицю 3.5.

Таблиця 1.4 Передаточні числа коробки передач

Передача	Передаточне число
I	6,00
II	2,89
III	1,64
IV	1,00
V	0,724

Визначення показників експлуатаційних властивостей автомобіля

Визначення показників тягово-швидкісних властивостей автомобіля

Динамічна характеристика є залежністю динамічного фактора автомобіля від швидкості його руху на кожній з передач коробки передач. Таким чином, кількість кривих динамічної характеристики автомобіля визначається кількістю передач коробки передач та роздавальної коробки.

Динамічний фактор автомобіля обчислюють за формулою

де - сила тяги на ведучих колесах, Н;

- сила опору повітря, Н,

- - залишкова сила тяги, яка може бути використана на подолання сил опору дороги та на розганяння автомобіля;

- сила тяжіння від повної маси автомобіля, Н.

де Мк - крутний момент двигуна за його швидкісною зовнішньою характеристикою, Н*м;

, - передаточні числа відповідно коробки передач та головної передачі;

- коефіцієнт корисної дії (ККД) трансмісії автомобіля;

rд - динамічний радіус коліс автомобіля, м.

де W - фактор обтічності автомобіля, Нс2/м2;

Vа - швидкість автомобіля, м/с.

де - радіус кочення коліс автомобіля, м.

Графік прискорень автомобіля - графічна залежність прискорення автомобіля від швидкості його руху на кожній з передач при заданих дорожніх умовах.

Прискорення автомобіля можна визначити за формулою

де - коефіцієнт, що враховує інерцію обертових мас автомобіля при розганянні. Значення констант та з достатньою для навчального розрахунку точністю можна прийняти = 0,04, тобто 8 = 1,04 + 0,04 Uк2;

- коефіцієнт опору дороги. Найчастіше прискорення визначають для руху автомобіля по дорозі з коефіцієнтом опору = 0,02.

Таким чином, для визначення прискорень можна користуватися формулою

Значення величин Vа, D та J обчислюють для кожної з передач коробки передач, значеннях кутової швидкості із швидкісного діапазону двигуна та заносять до таблиці (табл. 1.5).

За результатами розрахунків будують динамічну характеристику та графік прискорень автомобіля.

Таблиця 1.5 Результати розрахунків швидкості, динамічного фактора та прискорень автомобіля

Передача	Вел-на	Числові значення
		80	100	120	160	180	220	240
I		1.09	1.36	1.64	2.18	2.45	3.00	3.27
		47117.03	47113.66	47113.66	51722.45	51276.42	48459.18	46090.68
		3.87	6.03	8.77	15.49	19.57	29.34	34.86
		0.13	0.37	0.37	0.4	0.4	0.38	0.36
		0.44	1.38	1.38	1.5	1.5	1.42	1.34
II		2.26	2.83	3.4	4.53	5.1	6.29	6.79
		22694.7	22693.08	22693.08	24912.98	24698.14	23341.17	22200.34
		16.65	26.11	37.69	66.9	84.79	126.53	150.3
		0.18	0.18	0.18	0.19	0.19	0.18	0.17
		1.14	1.14	1.14	1.21	1.21	1.14	1.07
III		3.99	4.99	5.99	7.98	8.98	10.97	11.97
		12878.65	12877.73	12877.73	14137.47	14015.55	13245.51	12598.12
		51.9	81.17	116.97	207.6	262.89	392.31	467.1
		0.1	0.1	0.1	0.11	0.11	0.1	0.1
		0.68	0.68	0.68	0.77	0.77	0.68	0.68
IV		6.54	8.18	9.82	13.09	14.72	18.00	19.63
		7852.83	7852.28	7852.28	8620.41	8540.45	8076.53	7681.78
		139.44	218.13	314.37	558.6	706.37	1056.24	1256.2
		0.06	0.06	0.06	0.06	0.06	0.05	0.06
		0.36	0.36	0.36	0.36	0.36	0.27	0.27
V		9.04	11.3	13.56	18.08	20.34	24.86	27.12
		5685.45	5685.05	5685.05	6241.18	6183.28	5847.41	5561.61
		266.41	416.27	599.43	1065.65	1348.71	2014.74	2397.71
		0.04	0.04	0.04	0.04	0.04	0.03	0.025
		0.18	0.18	0.18	0.18	0.18	0.09	0.05



11