Оценка тягово-скоростных и топливно-экономических свойств автомобиля ГАЗ-3307

Размещено на http://www.allbest.ru/

ВВЕДЕНИЕ

Задача транспорта полное удовлетворение потребностей народного хозяйства и населения в перевозках, повышение экономической эффективности его работы. Основная роль в решении транспортной проблемы принадлежит автомобильному транспорту общего пользования.

Для повышения эффективности транспорта необходимо ускорять создание и внедрение передовой техники и технологии, повышать производительность труда и интенсивность использования подвижного состава. Одновременно надо повышать безопасность движения, снижать отрицательное воздействие транспорта на окружающую среду.

Современный этап развития теории эксплуатационных свойств характеризуется углубленным изучением отдельных особенностей, оценкой их в комплексе и оптимизацией технических параметров. Это позволяет на стадии проектирования автомобиля создавать наиболее рациональные конструкции, а при использовании обеспечить максимальную эффективность их применения в конкретных условиях эксплуатации.

Целью выполнения курсового проекта является расчет тягово-скоростных и топливно-экономических свойств автомобиля ГАЗ-3307.Указанные эксплуатационные свойства автомобиля характеризуют возможность его эффективного использования в заданных условиях, позволяя оценить, в какой мере его конструкция соответствует требованиям эксплуатации.

Под тягово-скоростными свойствами понимается совокупность свойств, определяющих возможные диапазоны изменения скоростей движения по характеристикам двигателя или сцепления ведущих колес с дорогой и предельные интенсивности разгона автомобиля при его работе на тяговом режиме в различных дорожных условиях.

Топливная экономичность автомобиля характеризует его свойство рационально использовать энергию сжигаемого топлива. Чем меньше расход топлива, тем дешевле эксплуатация автомобиля.

1. ТЕХНИЧЕСКАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА АВТОМОБИЛЯ

Для составления краткой технической характеристики автомобиля следует воспользоваться необходимой справочной литературой [5], а также данными, приведенными в приложении к пособию. К основным исходным данным, необходимым для дальнейших расчетов, относятся:

1. Марка и тип автомобиля: ГАЗ-3307.

2. Колесная формула: 42.

Автомобили, рассчитанные на движение по дорогам с усовершенствованным покрытием, имеют обычно два ведущих и два не ведущих колеса, а автомобили, рассчитанные в основном на эксплуатацию в тяжелых дорожных условиях, имеют все ведущие колеса. Эти различия отражаются в колесной формуле автомобиля, которая включает общее число колес и число ведущих.

3. Число мест или масса перевозимого груза: 4500 кг.

4. Собственная масса автомобиля: 3200 кг (в том числе на переднюю и заднюю оси, соответственно, 1435 и 1765 кг).

Собственная масса автомобиля - масса автомобиля в снаряженном состоянии без нагрузки. Слагается из сухой массы автомобиля (не заправленный и не снаряженный), массы топлива, охлаждающей жидкости, запасного колеса (колес), инструмента, принадлежностей и обязательного оборудования.

5. Полная масса автомобиля: 7850 кг (в том числе на переднюю и заднюю оси, соответственно, 1875 и 5975 кг).

Полная масса - сумма собственной массы автомобиля и массы груза или пассажиров, перевозимых автомобилем.

6. Габаритные размеры (длина, ширина, высота): 655023802350.

7. Максимальная скорость автомобиля - 90 км/ч.

8. Контрольный расход топлива: 19,6 л/100 км при 60 км/ч.

9. Тип двигателя: ЗМЗ-53-11, карбюраторный, 4-тактный., V-образный, 8-цилиндровый, верхнеклапанный.

10. Рабочий объем цилиндров: 4,25 л.

11. Максимальная мощность двигателя: 88,5 кВт.

12. Частота вращения вала, соответствующая максимальной мощности 3200 об./мин.

13. Максимальный крутящий момент двигателя: 284,5 Нм.

14. Частота вращения вала, соответствующая максимальному крутящему моменту: 2000-2500 об./мин.

15. Тип коробки передач: 4-ступенчатая передаточные числа - 6,55; 3,09; 1,71; 1,00; 3.Х.- 7,77

16. Раздаточная коробка (если есть) - нет.

17. Тип главной передачи одинарная гипоидная, передаточное число 6,17.

18. Шины и их маркировка: радиальные, бескамерные или камерные, размер 8,25R20.

Краткие технические характеристики позволяют объективно сравнить основные технические показатели существующих автомобилей. Полная техническая характеристика приводится в руководстве по эксплуатации или в инструкции завода-изготовителя, прилагаемой к автомобилю. Заводская инструкция включает, помимо технических показателей автомобиля, сведения и рекомендации по обслуживанию его в эксплуатации.

2. РАСЧЕТ ВНЕШНЕЙ СКОРОСТНОЙ ХАРАКТЕРИСТИКИ ДВИГАТЕЛЯ

Окружная сила на ведущих колесах, движущая автомобиль, возникает в результате того, что к ведущим колесам подводится через трансмиссию крутящий момент от двигателя.

Влияние двигателя на тягово-скоростные свойства автомобиля определяется его скоростной характеристикой, которая представляет собой зависимость мощности и момента на валу двигателя от частоты его вращения. Если эта характеристика снята при максимальной подаче топлива в цилиндр, то она называется внешней, если при неполной подаче - частичной. Скоростную характеристику находят экспериментально при испытании двигателя на тормозном стенде.

Для расчета внешней скоростной характеристики двигателя необходимо взять технические характеристики значения ключевых точек.

1. Максимальная мощность двигателя: Рр, кВт.

Частота вращения вала, соответствующая максимальной мощности: np, об./мин.

2. Максимальный крутящий момент двигателя: Ме(mах), кНм.

Частота вращения вала, соответствующая максимальному крутящему моменту: nM, об./мин.

Промежуточные значения определяются из уравнения полинома:

Pe = Pp[a(we: wp) + b(we: wp)2 + c(we: wp)3], (2.1)

где Рe - текущее значение мощности двигателя, кВт;

Рp - максимальная мощность двигателя, кВт;

we - текущее значение частоты вращения коленчатого вала, рад/с;

wp - частота вращения коленчатого вала в расчетном режиме, соответствующая максимальному значению мощности, рад/с;

а, b, с - коэффициенты полинома.

Рассчитаем коэффициенты полинома по следующим уравнениям:

; (2.2)

; (2.3)

, (2.4)

где Км - коэффициент приспособляемости по моменту;

Кw - коэффициент приспособляемости по частоте вращения.

Коэффициенты приспособляемости

Км = Ме(mах): Мр; (2.5)

Kw = wp: wм, (2.6)

где Мр - момент, соответствующий максимальной мощности;

Мр = Pp: wp. (2.7)

Перевод частоты об./мин в рад/с

w = n: 30. (2.8)

Для проверки правильности расчетов коэффициентов полинома должно выполняться равенство: а + b + с = 1.

Подставив имеющиеся теперь исходные данные в уравнение полинома, вычисляем значения мощности двигателя. Расчет характеристик Ре = f(we) следует производить для следующих значений we: we(min), wм, wр и еще 3-4 точки, равномерно расположенные в диапазоне частоты от we(min) до wр. Для карбюраторных двигателей без ограничения частоты вращения коленчатого вала мощность рассчитывается также для wе(max) = (1,10…1,15)wр. Для дизельных двигателей устойчивое значение максимальной частоты вращения wе(max) = wр.

Значение величины крутящего момента

Me = Ре: we. (2.9)

Рассчитанные значения мощности и момента будут несколько отличаться от фактических, передаваемых в трансмиссию за счет потерь мощности двигателя на привод вспомогательного оборудования. Поэтому фактические значения мощности и момента определяются по формулам:

Ре(ф) = Кп Ре; (2.10)

Ме(ф) = Кп Ме, (2.11)

где Кп ? коэффициент, учитывающий потери мощности на привод вспомогательного оборудования; Кп = 0,95…0,98 ? для легковых автомобилей; Кп = 0,93…0,96 ? для грузовых и автобусов. (примем Кп = 0,93)

Рассчитаем внешнюю скоростную характеристику двигателя автомобиля ГАЗ-3307

Значения в ключевых точках берём из краткой технической характеристики:

1. Максимальная мощность двигателя Рр = 88,5 кВт.

Частота вращения вала, соответствующая максимальной мощности,

np = 3200 об/мин.

2. Максимальный крутящий момент двигателя Ме(mах) = 284,5 Нм.

Частота вращения вала, соответствующая максимальному крутящему моменту, nM = 2500 об/мин.

Произведем перевод частот в рад/с:

Wм = 3,14 2500: 30 = 261,7 рад/с;

Wр = 3,14 3200: 30 = 335 рад/ с.

Тогда крутящий момент при максимальной мощности

Мр = 88,5: 335 = 0,264 кНм.

Определим коэффициенты приспособляемости по моменту и по частоте вращения:

Км = 0,2845: 0,264 = 1,077;

Kw = 335,1: 261,7 = 1,391.

Приведем расчет коэффициентов полинома:

;

;

.

Проверка: 0, 573+ 1,404 - 0,977 = 1.

Следовательно, расчеты коэффициентов произведены правильно.

Приведем расчеты мощности и крутящего момента для холостого хода. Минимальная частота вращения, при которой двигатель работает устойчиво с полной нагрузкой, находится в пределах we(min) = 60…80 рад/с, причем меньшее значение характерно для карбюраторных двигателей, а большее - для дизельных.

Pe(60) = 88,5 [0,576 (60: 335,1] + 1,404 (60: 335,1)2 - 0,977 (60: 335,1)3] = 12,56 кВт;

Ме(60) = Ре(60): Wе = 12,56: 60 = 0,209 кНм;

Реф(60) = Ре(60) 0,93 = 12,56 0,93 = 11,68 кВт;

Меф(60) = Ме(60) · 0,93 = 0,209 0,93 = 0,195 кНм.

Дальнейшие расчеты заносим в таблицу 2.1, по данным которой строим графики изменения внешней скоростной характеристики (рисунок 2.1).

Me = f(We); Ме(ф) = f(We); Pe = f(We); Ре(ф) = f(We).

Правильность расчетов и построений проверяем следующим образом:

1) кривая изменения мощности обязательно должна проходить через точку с координатами (Рр; Wp);

2) кривая изменения момента двигателя должна проходить через точку с координатами (Ме(мах); Wм);

3) экстремум функции моментов должен находиться в точке с координатами (Ме(мах); Wм).

Таблица 2.1 - Расчет значений внешней скоростной характеристики

Параметры	Wx.x	W1	Wм	W3	W4	Wp	1,1 Wp	Wм
Wе, рад/с	60,00	115,02	170,04	225,06	280,08	335,10	368,61	261,70
We / Wp	0,179	0,343	0,507	0,672	0,836	1,0	1,1	0,8
Ре, кВт	12,56	28,54	46,42	63,90	78,69	88,50	91,05	74,19
Ме, кНм	0,209	0,248	0,273	0,284	0,281	0,264	0,247	0,284
Ре(ф), кВт	11,68	26,54	43,17	59,43	73,19	82,31	84,68	69,00
Ме(ф), кНм	0,195	0,231	0,254	0,264	0,261	0,246	0,230	0,264

Вывод: в данном разделе была рассчитана и построена внешняя скоростная характеристика, которая удовлетворяет выше перечисленным трем условиям

3. РАСЧЕТ ТЯГОВОЙ ДИАГРАММЫ АВТОМОБИЛЯ

Тяговой диаграммой называется зависимость окружной силы на ведущих колесах Fк от скорости движения автомобиля va.

Основной движущей силой автомобиля является окружная сила, приложенная к его ведущим колесам. Эта сила возникает в результате работы двигателя и вызвана взаимодействием ведущих колес и дороги.

Каждой частоте вращения коленчатого вала соответствует строго определенное значение момента (по внешней скоростной характеристике). По найденным значениям момента определяют значения Fк, а по соответствующей частоте вращения вала - va.

Для установившегося режима окружная сила на ведущих колесах

, (3.1)

где Ме(ф) ? фактическое значение момента, кН·м;

Uт ? передаточное число трансмиссии;

rк ? радиус качения колеса, м;

т ? КПД трансмиссии.

Установившимся называется такой режим, при котором будут отсутствовать потери мощности, обусловленные ухудшением наполнения цилиндра свежим зарядом и тепловой инерцией двигателя.

Значение передаточного числа трансмиссии и окружной силы рассчитывается для каждой передачи:

Uт = Uк.п Up.к Uo, (3.2)

где Uк.п ? передаточное число коробки передач;

Up.к ? передаточное число раздаточной коробки;

Uo ? передаточное число главной передачи.

КПД трансмиссии

т = (к.п) (р.к) о (к) i(кар), (3.3)

где (к.п) ? КПД коробки передач;

(р.к) ? КПД раздаточной коробки;

о ? КПД главной передачи;

(к) ? КПД колесного движителя;

(кар) ? КПД карданной передачи;

i ? число карданных шарниров.

В расчетах принимают следующие значения коэффициентов:

(к.п) = 0,96 … 0,98; (к) = 0,96 … 0,98; (р.к) = 0,96 … 0,98; о = 0,96 … 0,97; (кар) = 0,995.

Окружную силу определяют как отношение момента на валах привода ведущих колес к радиусу ведущих колес при равномерном движении автомобиля. Следовательно, для определения движущей силы автомобиля необходимо знать величину радиуса качения ведущих колес. Так как на колесах автомобиля установлены эластичные пневматические шины, то величина радиуса качения колес во время движения изменяется.

Радиус качения характеризует путь, пройденный колесом за один оборот. Он соответствует радиусу такого фиктивного жесткого колеса, которое при отсутствии пробуксовывания и проскальзывания имеет одинаковую с действительным колесом угловую и поступательную скорости качения.

Радиус качения колеса зависит от нормальной нагрузки, внутреннего давления воздуха в шине, окружной силы, коэффициента сцепления колеса с дорогой и поступательной скорости движения ко-леса при его качении.

Расчетный радиус качения rк превышает статический rст на 2…3 %.

Шины, согласно стандартов ГОСТ 4754-97 и ГОСТ 5513-97 могут иметь обозначение, выраженное в дюймах (1 дюйм = 25,4 мм), или смешанное, выраженное в миллиметрах и дюймах.

Примеры обозначения шины:

7,50R20 - шина радиальная обычного профиля;

315/80R22,5 - шина радиальная низкопрофильная;

7,50-20 - шина диагональная,

где 7,50 и 315 - обозначение ширины профиля шины соответсвенно в дюймах и миллиметрах;

20 и 22,5 - обозначение посадочного диаметра обода в дюймах;

R - обозначение радиальной шины;

80 - серия шины (отношение высоты Н к ширине В профиля шины в процентах.

Скорость движения автомобиля

va = We rк / Uт, (3.4)

где va ? скорость автомобиля, м/с;

We ? частота вращения коленчатого вала, рад/с.

Далее определяется значение величины, ограничивающей окружную силу на ведущих колесах по условиям сцепления колеса с дорогой:

Fк = Rz = Gсц = mсц g, (3.5)

где ? коэффициент сцепления колеса с дорогой (принимается по заданию); Rz ? вертикальная составляющая под ведущими колесами, кН; Gсц - вес автомобиля, приходящийся на ведущие колеса, кН; mсц ? масса автомобиля, приходящаяся на ведущие колеса, т; g ? ускорение свободного падения, м/с2.

Пример расчета. Передаточное число трансмиссии при включении первой передачи

Uт1 = 6,55 ·6,17 = 40,41.

Для остальных передач:

Uт2 = 3,09 ·6,17 = 19,07.

Uт3 = 1,71 ·6,17 = 10,55.

Uт4 = 1,0 ·6,17 = 6,17.

Радиус качения колеса

rк = rст · 1,03 = (0,5*20*25,4+8,25*25,4*0,85) * 1,03 = 0,445 м.

т = 0,98*0,97*0,98*0,9952 = 0,922

Тогда значение окружной силы

= 16,31 кН.

Скорость движения автомобиля

va = 60 · 0,445: 40,41 = 0,66 м/с = 2,38 км/ч.

Все последующие расчеты целесообразно свести в таблицу 3.1.

Таблица 3.1 - Расчет параметров тяговой диаграммы

e, рад/с	60,00	115,02	170,04	225,06	280,08	335,10
Meф, кН·м	0,195	0,231	0,254	0,264	0,261	0,246
Uт =40,41	Va, м/c	0,66	1,27	1,87	2,48	3,08	3,69
	Va, км/ч	2,38	4,56	6,74	8,92	11,10	13,28
	Fк, кН	16,31	19,33	21,26	22,12	21,89	20,57
Uт =19,07	Va, м/c	1,40	2,68	3,97	5,25	6,54	7,82
	Va, км/ч	5,04	9,66	14,29	18,91	23,53	28,16
	Fк, кН	7,69	9,12	10,03	10,43	10,32	9,71
Uт =10,55	Va, м/c	2,53	4,85	7,17	9,49	11,81	14,13
	Va, км/ч	9,11	17,46	25,82	34,17	42,53	50,88
	Fк, кН	4,26	5,05	5,55	5,77	5,71	5,37
Uт =6,17	Va, м/c	4,33	8,30	12,26	16,23	20,20	24,17
	Va, км/ч	15,58	29,86	44,15	58,44	72,72	87,01
	Fк, кН	2,49	2,95	3,25	3,38	3,34	3,14

По полученным значениям строится зависимость окружной силы на ведущих колесах (Fк) от скорости движения автомобиля: Fк = f(va) (тяговая диаграмма), на которую наносится ограничивающая линия по условиям сцепления колеса с дорогой.

Определим значение величины, ограничивающей окружную силу на ведущих колесах по условиям сцепления колеса с дорогой. Она определяется по формуле (3.5):

Fк = 0,73 5,975 9,81 = 42,78 кН.

Вывод. Линия ограничения окружной силы по условиям сцепления колес с поверхностью дороги проходит выше графиков, поэтому она не влияет на тяговую характеристику заданного автомобиля.

4. РАСЧЕТ ДИНАМИЧЕСКОЙ ХАРАКТЕРИСТИКИ АВТОМОБИЛЯ

Динамической характеристикой автомобиля называется зависимость динамического фактора D от скорости. Динамическим фактором называется отношение свободной силы Fк - Fв, направленной на преодоление сил сопротивления дороги, к весу автомобиля:

D = (Fк - Fв)/Ga, (4.1)

где Fк ? окружная сила на ведущих колесах автомобиля, кН;

Fв ? сила сопротивления воздуха, кН;

Ga ? вес автомобиля, кН.

При расчете силы сопротивления воздуха учитывается лобовое и добавочное сопротивления воздуха. Лобовое сопротивление является основным, однако, кроме него, присутствуют добавочные виды сопротивления: сопротивление от выступающих частей (антенны, фары, зеркала бокового вида и т. п.), от движения воздуха через подкапотное пространство; сила трения воздуха о кузов автомобиля и др.

Сила сопротивления воздуха

Fв = Kв va2 Aв, (4.2)

где Кв ? суммарный коэффициент, учитывающий коэффициент лобового сопротивления, и коэффициент дополнительного сопротивления; принимается в пределах согласно 2: для легковых автомобилей Кв = 0,15…0,3 Нс2/м4; для грузовых автомобилей Кв = 0,4…0,6 Нс2/м4; для автобусов Кв = 0,25…0,45 Нс2/м4; (принимаем 0,5)

va ? скорость движения автомобиля;

Ав ? площадь лобового сопротивления (проекция автомобиля на плоскость, перпендикулярную направлению движения).

Площадь лобового сопротивления

Ав = Нгаб Вгаб, (4.3)

где ? коэффициент заполнения площади (для легковых автомобилей ? 0,89…0,9, для грузовых и автобусов ? 0,95…0,98);

Нгаб ? габаритная высота автомобиля, м;

Вгаб ? габаритная ширина автомобиля, м.

Ограничение динамического фактора по условиям сцепления колеса с поверхностью дороги

D = (Fк - Fв) / Ga, (4.4)

где Fк ? ограничивающая окружной силы, кН.

Так как ограничение Fк наблюдается при начале движения автомобиля, т. е. на малых скоростях, то величиной сопротивления воздуха Fв можно пренебречь.

По результатам расчетов строится график динамической характеристики для всех передач и наносится линия ограничения динамического фактора.

На динамической характеристике отмечаются ключевые точки, по которым происходит сравнение автомобилей разных масс.

Пример расчета. Определим площадь лобового сопротивления

Ав = 0,95 2,38 2,35 = 5,313 м2.

Подставим числовые значения для первой точки:

Fв = 0,5 0,662 5,313 = 0,001 кН;

D = (16,31 - 0,001): 7,85 9,81 = 0,212.

Остальные расчеты сведены в таблицу 4.1.

Рассчитаем ограничение динамического фактора по условиям сцепления колеса с поверхностью дороги:

D = 42,78: 7,85 9,81 = 0,56.

По полученным значениям строится график динамической характеристики для всех передач и наносится линия ограничения динамического фактора (рисунок 4.1).

На динамической характеристике отмечаются ключевые точки, по которым происходит сравнение автомобилей разных масс:

1) максимальное значение динамического фактора на прямой передаче Dv(max) и соответствующая ему скорость vк ? критическая скорость: (Dv(max), vк);

2) значение динамического фактора при максимальной скорости движения автомобиля на прямой передаче: (Dv, va(max));

3) Максимальное значение динамического фактора на первой передаче и соответствующая ему скорость: (D(max), v).

Таблица 4.1 ? Расчет значений динамического фактора и ускорений

e, рад/с	60	115	170	225	280	335,1
Meф, кН·м	0,195	0,231	0,254	0,264	0,261	0,246
Uт =40,41	Va, м/c	0,66	1,27	1,87	2,48	3,08	3,69
	Va, км/ч	2,38	4,56	6,74	8,92	11,10	13,28
	Fк, кН	16,31	19,33	21,26	22,12	21,89	20,57
	Fв, кН	0,001	0,004	0,009	0,016	0,025	0,036
	D	0,212	0,251	0,276	0,287	0,284	0,267
	j, м/с2	0,57	0,69	0,77	0,80	0,79	0,74
Uт =19,07	Va, м/c	1,40	2,68	3,97	5,25	6,54	7,82
	Va, км/ч	5,04	9,66	14,29	18,91	23,53	28,16
	Fк, кН	7,69	9,12	10,03	10,43	10,32	9,71
	Fв, кН	0,005	0,019	0,042	0,073	0,114	0,163
	D	0,100	0,118	0,130	0,135	0,133	0,124
	j, м/с2	0,48	0,60	0,67	0,70	0,69	0,63
Uт =10,55	Va, м/c	2,53	4,85	7,17	9,49	11,81	14,13
	Va, км/ч	9,11	17,46	25,82	34,17	42,53	50,88
	Fк, кН	4,26	5,05	5,55	5,77	5,71	5,37
	Fв, кН	0,017	0,063	0,137	0,239	0,371	0,531
	D	0,055	0,065	0,070	0,072	0,069	0,063
	j, м/с2	0,24	0,32	0,37	0,38	0,36	0,30
Uт =6,17	Va, м/c	4,33	8,30	12,26	16,23	20,20	24,17
	Va, км/ч	15,58	29,86	44,15	58,44	72,72	87,01
	Fк, кН	2,49	2,95	3,25	3,38	3,34	3,14
	Fв, кН	0,050	0,183	0,400	0,700	1,084	1,552
	D	0,032	0,036	0,037	0,035	0,029	0,021
	j, м/с2	0,05	0,09	0,10	0,08	0,03	-0,05

На основании полученного графика можно сделать вывод, что ограничение динамического фактора по условиям сцепления не влияет на динамическую характеристику.

5. РАСЧЕТ УСКОРЕНИЯ АВТОМОБИЛЯ НА ПЕРЕДАЧАХ

Ускорение автомобиля на передачах

J = g / (D - f - i), (5.1)

где g ? ускорение свободного падения, м/с2;

? коэффициент, учитывающий разгон вращающихся масс;

D ? динамический фактор;

f ? коэффициент сопротивления качению (принимается по заданию);

i - уклон дороги.

Коэффициент, учитывающий разгон вращающихся масс,

= 1 + 1 + 2 Uк2, (5.2)

где 1, 2 ? эмпирические коэффициенты, принимаются в пределах согласно 2:

1 = 0,03…0,05; 2 = 0,04…0,06;

Uк2 ? передаточное число коробки передач.

Для расчетов принимаем 1 = 0,04, 2 = 0,05, тогда = 1 + 0,04 + 0,05*6,552 = 3,4 - для 1-й передачи.

Подставляя значения в формулу (5.1), находим значения ускорений:

J = 9,81: 3,4 (0,212 - 0,026) = 0,57.

= 1 + 0,04 + 0,05*3,092 = 1,52 - для 2-й передачи.

= 1 + 0,04 + 0,05*1,712 = 1,19 - для 3-й передачи.

= 1 + 0,04 + 0,05*1,02 = 1,09 - для 4-й передачи.

Результаты остальных расчетов заносят в таблицу 4.1.

По полученным данным строим график ускорения автомобиля на передачах (рисунок 5.1).

Вывод. В данном разделе были рассчитаны ускорения автомобиля на передачах и построен график зависимости ускорения от скорости движения.

6. РАСЧЕТ ВРЕМЕНИ И ПУТИ РАЗГОНА АВТОМОБИЛЯ НА ПЕРЕДАЧАХ

Считается, что разгон автомобиля начинается с минимальной устойчивой скорости, ограниченной минимальной устойчивой частотой вращения коленчатого вала. Также считается, что разгон осуществляется при полной подаче топлива, т. е. двигатель работает по внешней характеристике.

Для построения графиков времени и пути разгона автомобиля на передачах необходимо выполнить следующие расчеты.

Для первой передачи (см. таблицу 4.1) разобьем кривую ускорений на интервалы по скорости v:

v = v (i) -v (i-1). (6.1)

Для каждого интервала определяем среднее значение ускорения

Jcp = (J(i) + J(i-1)): 2. (6.2)

Для каждого интервала v время разгона

ti = v i / Jсрi. (6.3)

Общее время разгона на данной передаче

t = . (6.4)

Путь определяется по формуле

Si = vсрi ti, (6.5)

где vсрi = (v (i) - v (i-1)): 2.

Общий путь разгона на передаче

. (6.6)

В том случае, если характеристики ускорений на соседних пере-дачах пересекаются, то момент переключения с передачи на передачу осуществляют в точке пересечения характеристик.

Если же характеристики не пересекаются, переключение осущес-твляют при максимальной конечной скорости для текущей передачи.

Во время переключения передач с разрывом потока мощности автомобиль движется накатом. Время переключения передач зависит от квалификации водителя, конструкции коробки передач и типа двигателя.

Время движения автомобиля при нейтральном положении в коробке передач для автомобилей с карбюраторным двигателем находится в пределах 0,5…1,5 с, а с дизельным ? 0,8…2,5 с.

В процессе переключения передач скорость автомобиля уменьшается. Снижение скорости движения, м/с, при переключении передач может быть подсчитано по формуле, выведенной из тягового баланса,

vп = (g / ) tп,(6.7)

где g ? ускорение свободного падения;

? коэффициент, учитывающий разгон вращающихся масс (принимается согласно 2 1,05);

? суммарный коэффициент сопротивления поступательному движению ( = f + i);

tп ? время переключения передач; tп = 0,5c.

Путь, пройденный за время переключения передач,

, (6.8)

где vк ? максимальная (конечная) скорость на переключаемой пере-даче, м/с;

vп ? снижение скорости движения при переключении передач, м/с;

tп ? время переключения передач, с.

Для остальных передач производятся аналогичные расчеты, которые сводятся в соответствующие таблицы.

Расчет времени и пути разгона автомобиля на передачах целесообразно вести в табличной форме (таблицы 6.1).

Снижение скорости движения при переключении передач может быть подсчитано по формуле (6.7):

vп = (9,81: 1,05) 0,026 0,5 = 0,12 м/с.

Путь, пройденный за время переключения передач,

м.

Разгон автомобиля осуществляется до скорости v = 0,8 · 22 = 17,6 м/с.

По рассчитанным данным построим графики зависимости скорости автомобиля от пути v = f(S) и от времени v = f(t) при разгоне (рисунки 6.1?6.2).

Таблица 6.1 ? Расчет времени и пути разгона автомобиля ГАЗ-3307 на передачах

передачи	I	Va, м/c	0,66	1,27	1,87	2,48	3,08	3,69
		Vi, м/с		0,61	0,61	0,61	0,61	0,61
		ji, м/с2	0,57	0,69	0,77	0,80	0,79	0,74
		jср, м/с2		0,63	0,73	0,79	0,80	0,77
		ti, с		0,96	0,83	0,77	0,76	0,79
		t,с	0,00	0,96	1,79	2,56	3,32	4,11
		Vср i, м/с		0,96	1,57	2,17	2,78	3,39
		Si, м		0,92	1,30	1,68	2,12	2,68
		S, м		0,92	2,23	3,90	6,02	8,70
	II	Va, м/c	3,57	4,42	5,27	6,12	6,97	7,82
		Vi, м/с	0,12	0,85	0,85	0,85	0,85	0,85
		ji, м/с2	0,65	0,68	0,70	0,69	0,68	0,63
		jср, м/с2		0,67	0,69	0,70	0,69	0,66
		ti, с	0,50	1,28	1,23	1,22	1,24	1,30
		t,с	4,61	5,89	7,13	8,35	9,59	10,89
		Vср i, м/с	3,63	3,99	4,84	5,69	6,55	7,40
		Si, м	1,81	5,11	5,97	6,97	8,13	9,61
		S, м	10,52	15,63	21,60	28,57	36,71	46,31
	III	Va, м/c	7,70	8,99	10,27	11,56	12,85	14,13
		Vi, м/с	0,12	1,29	1,29	1,29	1,29	1,29
		ji, м/с2	0,81	0,82	0,80	0,75	0,67	0,59
		jср, м/с2		0,81	0,81	0,77	0,71	0,63
		ti, с	0,50	1,59	1,59	1,66	1,81	2,04
		t,с	11,39	12,98	14,57	16,24	18,05	20,09
		Vср i, м/с	7,76	8,34	9,63	10,92	12,20	13,49
		Si, м	3,88	13,24	15,36	18,17	22,11	27,54
		S, м	50,20	63,43	78,79	96,96	119,07	146,61
	IV	Va, м/c	14,01	14,73	15,45	16,16	16,88	17,60
		Vi, м/с	0,12	0,72	0,72	0,72	0,72	0,72
		ji, м/с2	0,09	0,09	0,08	0,08	0,07	0,06
		jср, м/с2		0,09	0,09	0,08	0,08	0,07
		ti, с	0,50	7,97	8,44	8,97	9,57	11,04
		t,с	20,59	28,57	37,01	45,98	55,55	66,59
		Vср i, м/с	14,07	14,37	15,09	15,81	16,52	17,24
		Si, м	7,04	114,59	127,39	141,78	158,10	190,35
		S, м	153,64	268,23	395,61	537,40	695,50	885,85

Таким образом, общее время разгона автомобиля составило примерно 67 с, а путь, пройденный автомобилем, ? 886 м.

автомобиль тяговый скоростной топливо

7. РАСЧЕТ ОСТАНОВОЧНОГО ПУТИ АВТОМОБИЛЯ НА ПЕРЕДАЧАХ

Остановочным путем называется расстояние, пройденное автомобилем от момента обнаружения препятствия до полной остановки.

Расчет остановочного пути автомобиля ведется по следующей формуле:

, (7.1)

где So ? полный остановочный путь, м;

vo ? начальная скорость торможения, м/с;

tp ? время реакции водителя (согласно 2 tp 0,5…1,5 с);

tc ? время запаздывания срабатывания тормозного привода; для гидравлической системы tc 0,05-0,1 с; для пневматической системы tc 0,2 с;

tн ? время нарастания замедления (tн 0,4 с);

Кэ ? коэффициент эффективности тормозов; при 0,4 Кэ = 1,2 ? для легковых автомобилей; Кэ = 1,3-1,4 ? для грузовых автомобилей и автобусов; при < 0,4 Кэ = 1,0.

Расчеты остановочного пути выполняются при разных коэффициентах сцепления колеса с дорогой: 1 = 0,5; 2 = 1,0; 3 ? принимается по заданию.

Скорость выбирается по последней передаче от минимального до максимального равновесного значения.

Пример определения остановочного пути автомобиля ГАЗ-3307

Остановочный путь определяется по формуле

= 6,37 м.

8. РАСЧЕТ ПУТЕВОГО РАСХОДА ТОПЛИВА АВТОМОБИЛЕМ

Топливной экономичностью автомобиля называют совокупность свойств, определяющих расход топлива при выполнении автомобилем транспортной работы в различных условиях эксплуатации.

Топливная экономичность автомобилей имеет большое значение для экономики страны в целом, так как автомобильный транспорт потребляет более 30 % сжигаемого в Республике Беларусь жидкого топлива, получаемого из нефти, а его стоимость составляет в среднем 25 % себестоимости транспортных работ. Повышение топливной экономичности автомобилей приводит не только к экономии топлива, снижению себестоимости перевозок, но и к снижению экологической опасности автотранспортных средств.

Топливная экономичность в основном зависит от конструкции автомобиля и условий его эксплуатации. Она определяется степенью совершенства рабочего процесса в двигателе, коэффициентом полезного действия и передаточным числом трансмиссии, соотношением между снаряженной и полной массой автомобиля, интенсивностью его движения, а также сопротивлением, оказываемым движению автомобиля окружающей средой.

При расчете топливной экономичности исходными данными являются нагрузочные характеристики двигателя, по которым ведется расчет путевого расхода топлива:

, (8.1)

где g(ep) ? удельный расход топлива на номинальном режиме, г/кВтч;

Ки ? коэффициент использования мощности двигателя (И);

Ке ? коэффициент использования частоты вращения коленчатого вала двигателя (Е);

Р ? мощность, подводимая в трансмиссию, кВт;

т ? плотность топлива, кг/мЗ;

va ? скорость движения автомобиля, км/ч.

Удельный расход топлива на номинальном режиме для дизельных двигателей g(ep) = 195…230 г/кВт·ч, для карбюраторных двигателей g(ep) = 260…300 г/кВт·ч;

При приближенных значениях принимают средние цифры.

Величины Ки и Ке определяют по эмпирическим формулам.

Для дизельных двигателей

Ки = 1,2 + 0,14И ? 1,8И2 + 1,46И3. (8.2)

Для карбюраторных двигателей

Ки = 3,27 ? 8,22И + 9,13И2 ? 3,18И3. (8.3)

Для дизельных и карбюраторных двигателей

Ке = 1,25 ? 0,99Е + 0,98Е2 ? 0,24Е3, (8.4)

где И и Е ? степень использования мощности и оборотов двигателя, которые находят по зависимости:

И = Р: Ре; (8.5) Е = We: Wp, (8.6)

где P ? мощность, подводимая в трансмиссию, кВт;

Ре ? мощность двигателя по внешней скоростной характеристике, кВт;

Wе ? текущая частота вращения коленчатого вала двигателя, рад/с;

Wp ? частота вращения коленчатого вала двигателя при номинальном режиме, рад/с;

Р = Р + Рв + Рп, (8.7)

где Р ? мощность двигателя, затрачиваемая на преодоление сил сопротивления дороги, кВт;

Рв ? мощность двигателя, затрачиваемая на преодоление силы сопротивления воздуха, кВт;

Рп ? мощность потерь в трансмиссии и на привод вспомогательного оборудования автомобиля, кВт;

Р = f Gava = f ma g va; (8.8)

Рв = Ав Кв va3, (8.9)

Рп = (Ре - Ре(ф)) + (1?т) • (Р + Рв). (8.10)

Плотность топлива, согласно справочным данным, принимается:

- дизельного ? 820 кг/м3;

- бензина ? 750 кг/м3.

Расчеты проводятся для трех значений:

1 принимается по заданию;

2 = 0,8 Dv(max),(8.11)

где Dv(max) ? максимальное значение динамического фактора для прямой передачи;

3 = (1 + 2): 2.

На графике динамической характеристики линиями отмечаются значения коэффициентов суммарного сопротивления дороги, затем скорость разбивается на интервалы от минимального значения до точки пересечения линии коэффициента суммарного сопротивления дороги с динамической характеристикой.

По полученным скоростям находят значения частоты вращения коленчатого вала двигателя. По графику внешней скоростной характеристики определяются значения мощности двигателя. Далее рассчитываются значения Р, Рв, Рп и Р, вычисляют значения коэффициентов Ки и Ке, а затем - расход топлива.

Расчеты для автомобиля ГАЗ-3307 проводятся для следующих значений:

1 = 0,021 (по заданию)

2 = 0,8Dv(max) = 0,8 0,037 = 0,0296;

3 = (1 + 2): 2 = (0,026 + 0,0296): 2 = 0,0278.

По полученным данным строим графики изменения расхода топлива от скорости автомобиля Qs = f(va).

Вывод. Анализ рисунка 8.1 показал, что минимальный расход топлива достигается при наименьшем коэффициенте суммарного дорожного сопротивления при средних оборотах коленчатого вала двигателя.

Заключение

В данном курсовом проекте были рассчитаны и проанализированы тягово-скоростные и топливно-экономические свойства автобуса ГАЗ-3307. Был произведен расчет внешней скоростной характеристики двигателя, которая подтвердила, что максимальная мощность 110 кВт достигается при частоте вращения 335,1 рад/с, а максимальный момент 284,5 кН/м достигается при частоте вращения 261,7 рад/с.

В проекте также был выполнен расчет и построение тяговой диаграммы и динамической характеристики, которые по условиям сцепления колес с поверхностью дороги не ограничены. При заданном значении коэффициента сопротивления качения и уклоне дороги наблюдается ограничение максимальной скорости движения до 79,2 км/ч.

Расчет ускорения автомобиля на передачах показал, что максимальное значение достигается на первой передачи. Автомобиль разгоняется до скорости 64,4 км/ч за 67 с и при этом проходит путь 886 м.

Расчет остановочного пути доказал, что при увеличении скорости и снижении коэффициента сцепления колес с поверхностью дороги путь пройденный за время торможения увеличивается.

Расчет путевого расхода топлива показал, что он зависит от суммарного коэффициента сопротивления дороги и скорости движения автомобиля.

Список литературы

1. Гришкевич А.И. Автомобили: Теория. - Минск: Высшая школа, 1986 г.

2. Лившиц А.В. Устройство и основы эксплуатации автомобилей: Сб. заданий. - М.: Транс- порт, 1991 г.

3. Литвинов А.С., Фаробин Л.Е. Автомобиль. Теория эксплуатационных свойств. - М.: Машиностроение, 1989 г.

4. Краткий автомобильный справочник. - М.: Транспорт, 1986 г.

5. Лапский С.Л. Оценка тягово-скоростных и топливно-экономических свойств автомобиля пособие по выполнению курсовой работы по дисциплине "Транспортные средства и их эксплуатационные качества"/Белорус. гос. ун-т трансп.- Гомель, 2007 г.

Размещено на Allbest.ru