Анализ тягово-скоростных свойств автомобиля ЗИЛ-4104

Размещено на http://www.allbest.ru/

Министерство образования и науки Украины

Харьковский национальный автомобильно-дорожный университет

Кафедра автомобилей

КУРСОВАЯ РАБОТА

по дисциплине «Автомобили» раздел «Теория»

на тему: «Анализ тягово-скоростных свойств автомобиля ЗИЛ-4104»

Выполнил: студент

Кривуленко О.А.

Харьков 2009

Содержание

1. Задание для расчетно-графического анализа и выбор исходных данных

2. Построение внешней скоростной характеристики двигателя

3. Построение графиков силового баланса динамической характеристики

4. Оценка показателей разгона автомобиля

5. График мощностного баланса автомобиля

6. Анализ тягово-скоростных свойств автомобиля

Перечень ссылок

1. Задание для расчетно-графического анализа и выбор исходных

данных

В соответствии с заданием, в курсовой работе необходимо провести тягово-скоростной анализ автомобиля ЗИЛ-4104 при движении по дороге с суммарным коэффициентом дорожного сопротивления =0,014.

Из справочника выбираем для заданной модели автомобиля исходные данные для расчета и реальные значения основных параметров автомобиля для сравнений их с полученными расчетами. Выбранные параметры заносим в табл. 1., а реальные значения - в табл. 2.

Таблица 1 - Исходные данные для расчета

Таблица 2 - Реальные значения основных параметров автомобиля для сравнения их с полученными расчетами

2. Построение внешней скоростной характеристики двигателя

Для построения внешней скоростной характеристики поршневого двигателя внутреннего сгорания используют эмпирическую формулу, позволяющую по известным координатам одной точки характеристики (Ne max и nN) воспроизвести всю кривую мощности:

(1)

где Ne - текущее значение мощности двигателя, соответствующее частоте вращения вала n, в кВт; А1 и А2 - эмпирические коэффициенты, характеризующие тип двигателя. Для карбюраторного двигателя А1 = А2 = 1, для дизельного двигателя А1 = 0,5, А2 = 1,5.

Для выбора текущего значения n диапазон частоты вращения вала двигателя от минимально устойчивых оборотов nmin до nN разбиваем на произвольное число участков (рекомендуется 6-8, целесообразно с постоянным интервалом кратным 50 или 100 для упрощения расчетов):

Так как у карбюраторного двигателя, не имеющего ограничения частоты вращения, максимальная частота вращения коленчатого вала nmax при движении автомобиля с максимальной скоростью может на 10-20% превышать частоту nN, для него берут еще одно значение n после nN с тем же интервалом

Минимальную частоту вращения коленчатого вала выбирают в пределах 400…800 об/мин. Меньшие значения принимают для дизелей.

Большее - для карбюраторных двигателей легковых автомобилей и АТС на их базе, среднее - для карбюраторных двигателей грузовых автомобилей и АТС на их базе.

В данном случае примем nmin = 900 об/мин.

Текущее значение крутящего момента а Н м:

(2)

Значение мощности и крутящего момента при частоте вращения коленчатого вала n = 900 об/мин:

Результаты расчетов значений мощности и крутящего момента представлены в табл. 3, график внешней скоростной характеристики двигателя представлен на рис. 1.

Размещено на http://www.allbest.ru/

Таблица 3 - Результаты расчетов внешней скоростной характеристики двигателя

Размещено на http://www.allbest.ru/

3. Построение графиков силового баланса и динамической

характеристики

При построении графиков силового баланса для различных передач и скоростей движения автомобиля рассчитывают значения составляющих уравнения силового баланса:

Тяговое усилие на ведущих колесах определяют из выражения, Н:

где rд - динамический радиус колеса, который в нормальных условиях движения принимаем равным rст, м.

Вторую составляющую силового баланса - силу суммарного дорожного сопротивления - определяют по формуле, Н:

где G = gm - полный вес автомобиля, Н; g = 9,81 м/с2 - ускорение свободного падения.

В расчетах не учитывается влияние скорости движения на коэффициент сопротивления качения, в связи с чем полагают .

Для ЗИЛ-4104 а при заданном

.

Сила сопротивления воздуха, Н:

где F - лобовая площадь, м2; v - скорость автомобиля, км/ч.

Лобовая площадь может быть определена по чертежу автомобиля, а при его отсутствии - приближенно по выражению.

где - коэффициент заполнения площади, для легковых автомобилей =0,75…0,9 / большие значения принимаются для автомобилей с большей полной массой /; для автобусов = 0,85…0,95 / меньшие значения принимаются для автобусов малой вместимости, а большие - большой /.

Для ЗИЛ-4104 .

Сила сопротивления разгону, Н:

где - коэффициент, учитывающий влияние инерции вращающихся масс;

j - ускорение автомобиля в поступательном движении, м/с2.

При построении и анализе графиков силового баланса величина Pj не рассчитывается, а определяется как разность тягового усилия Pk и суммы сопротивлений движению ().

График силового баланса и все последующие строят в функции скорости автомобиля v, км/ч, которая связана с частотой вращения вала двигателя n зависимостью:

где rk - радиус качения колеса, м, равный при отсутствии проскальзывания статическому радиусу rст.

Динамический фактор автомобиля D определяется для различных передач и скоростей движения по формуле:

Переменные по скорости величины PK, PW и D рассчитывают по формулам 4, 6, 10, сводят данные расчетов в табл. 4 и строят по ним графики силового баланса, рис. 3, и динамической характеристики, рис. 4.

Таблица 4 - Результаты расчетов силового баланса и динамической характеристики

4. Оценка показателей разгона автомобиля

Показатели разгона автомобиля представляют собой графики ускорений, времени и пути разгона в функции скорости.

Ускорение j для разных передач и скоростей определяют по значениям D из табл. 4, используя формулу

где предварительно рассчитываем для каждой передачи. В данном примере ; ; ;.

Расчетные данные для построения графика ускорений сводят в табл. 5, где приводятся значения величин, обратных ускорений 1/j, которые будут использованы при определении времени разгона АТС.

Поскольку при максимальной скорости для автомобиля без ограничителя частоты вращения вала двигателя ускорения j=0, а обратная величина , построение графика ограничивают последней точкой, примерно соответствующей 0,9*Vmax.

Время разгона получают как интеграл функции:

Площадь под кривыми в интервале от Vmin до 0,9*Vmax разбиваем на произвольное число участков. Площадь этих участков представляют собой в определенном масштабе время разгона в соответствующем интервале скоростей на данной дороге.

;;

Принимаем каждый участок как трапецию, определяем площади участков по формуле:

Подсчитав площади Fti и нарастающую сумму площадей , по формуле вычисляем время разгона t, сводим результаты в табл. 6 и строим график времени разгона (рис. 7).

Путь разгона определяют по аналогии графическим интегрированием функции , т. е. подсчетом соответствующих площадей графика времени разгона.

Методика расчета и построения аналогична предыдущей.

Таблица 5 - Результат расчета ускорений и велечин, обратных ускорений

двигатель автомобиль разгон скоростной

Таблица 6 - Результаты расчетов времени разгона

5. График мощностного баланса автомобиля

Таблица 7 - Результаты расчетов составляющих баланса мощности

Уравнение баланса мощности могут быть выражены через мощность двигателя Ne:

Или через мощность на колесах Nk:

где Nr - мощность, теряемая в трансмиссии; - мощность, расходуемая на преодоление соответственно суммарных дорожных сопротивлений и сопротивления воздуха; Nj - мощность, используемая для разгона.

Вначале вычисляют мощность на ведущих колесах NK. Эту величину определяют через мощность Ne (см. табл. 3), развиваемую на коленчатом валу двигателя, с учетом потерь в трансмиссии:

Значения мощностей и рассчитывают с использованием величин и , взятых из табл. 4 для высшей передачи с целью обеспечения всего диапазона скоростей движения автомобиля:

;;

Полученные значения величин и суммируем.

Из табл. 4 берем также значения скоростей движения автомобиля на всех передачах, соответствующие принятым ранее величинам частоты вращения коленчатого вала двигателя. Данные расчетов сводим в табл. 8 и по ним строим график мощностного баланса автомобиля (рис. 9).

6. Анализ тягово-скоростных свойств автомобиля

Из внешней скоростной характеристики двигателя определим значения максимального крутящего момента Меmax, частоту вращения коленчатого вала при максимальном крутящем моменте nM и момент при максимальной мощности МN. Полученные значения Меmax и nM сравниваются с реальными значениями. По значениям Меmax и МN можно вычислить коэффициент приспособляемости двигателя

Для двигателя ЗИЛ-4104 автомобиля ЗИЛ-4104 значение , рассчитанное по формуле (2) несколько больше, что объясняется приближенностью исходной расчетной формулы (1):

По графику силового баланса определяем максимально возможную скорость движения автомобиля Vmax для заданных дорожных условий (0,014). По динамической характеристике автомобиля для каждой передачи определяют максимальное дорожное сопротивления , которое может преодолеть автомобиль, критическую скорость Vкрi и максимальный преодолеваемый продольный уклон дороги при коэффициенте сопротивлению качению (грунтовая дорога после дождя).

Максимальный преодолеваемый продольный уклон дороги

Для большей наглядности полученное значение уклона представляют в процентах.

Для автомобиля ЗИЛ-4104 перечисленные параметры составляют:

По графику ускорений определяется максимальное ускорение jmax для каждой передачи и оптимальные скорости перехода Vпер с одной передачи на другую на данной дороге.

С помощью графиков времени и пути разгона для принятого дорожного сопротивления определяют соответственно время и путь разгона автомобиля до скорости 100 км/ч.

В приведенном примере перечисленные параметры составляют:

Перечень ссылок

1. Краткий автомобильный справочник / А.Н. Понизовский, Ю.М. Власко, М.Б. Ляликов и др. - М.: АО «Трансконсалтинг», НИАТ, 1994. - 779 с.

2. Алекса Н.Н., Алексеенко В.Н., Гредескул А.Б. Теория эксплуатационных свойств автотранспортных средств в примерах и заданиях. - Киев, 1990. - 98с.

Размещено на Allbest.ru