Расчет тяговой характеристики автомобиля КрАЗ-255В

Размещено на http://www.allbest.ru/

Введение

Основной задачей курсовой работы является определение и расчет тяговых характеристик автомобиля, отвечающего условиям езды по дорогам с твердым покрытием, грунтовым дорогам и бездорожью. Автомобиль должен быть маневренным, обладать высокой грузоподъемностью и тяговыми свойствами, а также соответствовать требованиям безопасности. Шины автомобиля должны обеспечивать высокую проходимость автомобиля с полуприцепом, при минимальном снижении грузоподъемности. Полуприцеп автомобиля должен быть предназначенным для тех же типов дорог, что и автомобиль-тягач. Седельно-сцепное устройство должно быть рассчитано на большие углы относительного отклонения продольной оси тягача от продольной оси полуприцепа. Автопоезд должен обладать хорошей управляемостью, а также удовлетворительным передним и задним обзором. Автомобиль должен иметь экономичный двигатель и эффективную систему охлаждения, так как скорости передвижения по грунтовым дорогам и бездорожью не велики и большую часть времени двигатель работает под нагрузкой, при средних и повышенных частотах вращения коленчатого вала.

Общие данные

МодельКрАЗ-255В

Год выпуска1968-1994

Тип Седельный тягач

Нагрузка на седельно-сцепное устройство, кг 8000

Снаряженная масса тягача, кг10600

Полная масса тягача, при нагрузке на седло 8000кг, кг18825

Коэффициент обтекаемости тягача, кг/м 0,7

Лобовая площадь тягача, м2

Максимальная скорость, км/ч 62

Длина, мм 7685

Ширина, мм 2750

Высота, мм 2940

Колесная база, мм 4600

База тележки, мм 1400

Колея передняя/задняя, мм 2160/2160

Дорожный просвет 360

ДвигательЯМЗ-238

Тип дизельный

Рабочий объем, куб.см 14860

Степень сжатия 16,5

Число и расположение цилиндров8, V-образно

Диаметр цилиндра х ход поршня, мм130 х 140

Число клапанов 16

Мощность, л.с. (при об/мин)240 (2100)

Максимальный крутящий момент, Нм (при об/мин) 883(1500)

Система питания непосредственный впрыск

Трансмиссия

Тип Механическая 5 - ступенчатая

Передаточные числа

Коробки передач:

I5,26

II2,9

III1,52

IV1

V0,66

задний ход5,48

Раздаточной коробки:

низшая 2,28

высшая 1.23

Передаточное число главной передачи8,21



Расход топлива

Топливо Дизельное топливо

Емкость топливного бака, л 2х165

Тормоза

Тормозные механизмы всех колес барабанного типа

Тормозной путь автопоезда с 40км/ч, м 21

Подвеска

Передняя на двух продольполуэллиптических рессорах, амортизаторы гидравлические телескопические.

Задняя балансирная, на двух продольполуэллиптических рессорах с реактивными штангами

Размер шин1300х530-533



1. Тяговый расчет АТС

1.1 Расчет потребной мощности двигателя

, кВт,

где:

- касательная сила тяги на движителе, необходимая для преодоления суммарной силы сопротивления движению, Н;

- максимальная скорость движения АТС, м/с;

=0.8 - КПД трансмиссии.

, Н

где:

- полная масса автомобиля, Н;

- коэффициент сопротивления качению;

ускорение при разгоне до 100км/ч, м/с;

коэффициент приведённых масс;

- угол уклона дороги, град;

CX - коэффициент аэродинамического сопротивления;

- площадь лобовой поверхности автомобиля.

Максимальная скорость движения автомобиля с грузом (асфальтобетонное покрытие).

Принимаем:



- КПД трансмиссии автомобиля на первой передаче.

- коэффициент приведенных масс без учета моментов инерции двигателя, трансмиссии и маховика;

кг/м - коэффициент обтекаемости тягача;

F =7,1 м2, - лобовая площадь тягача;

F1 =1,5 м2, - лобовая площадь полуприцепа;

кг/м - коэффициент обтекаемости полуприцепа;

m=18825 кг - полная масса тягача;

m1=10000 кг - полная масса полуприцепа;

Получаем:

Дорожные условия:

1) Асфальтобетонная в хорошем состоянии.



Коэффициент сопротивления качению:

колес тягача f=0.02

колес полуприцепа f1=0.018

Максимальная скорость движения, =17,22м/с

Н - полная масса тягача

Н - полная масса полуприцепа

- угол продольного уклона дороги

j = 0м/с2 - ускорение

2) Грунт.

Коэффициент сопротивления качению:

колес тягача f=0.035

колес полуприцепа f1=0.035

Рабочая скорость движения,

Н - полная масса тягача

Н - полная масса полуприцепа



- угол продольного уклона дороги

j = 0м/с2 - ускорение

3) Рыхлый снег.

Коэффициент сопротивления качению:

колес тягача f=0.3

колес полуприцепа f1=0.3

Минимальная скорость движения,

Н - полная масса тягача

Н - полная масса полуприцепа

- угол продольного уклона дороги

j = 0м/с2 - ускорение



Выбор двигателя:

Двигатель ЯМЗ-238 (дизельный четырехтактный, восьмицилиндровый,

V-образный). Рабочий объем 14866 см3

Мощность двигателя 240л.с. (176,47кВт) при 2100 об/мин.

Крутящий момент 883Н·м при 1500 об/мин.

1.2 Расчет и построение внешней скоростной характеристики двигателя

Для построения внешней скоростной характеристики двигателя необходимо знать его показатели:

Nen =176,47кВт·ч,

nn = 2100 мин-1 - максимальная мощность двигателя, обороты коленчатого вала при максимальной мощности;

Mn =883Нм, nm = 1500 мин-1 - максимальный крутящий момент двигателя, обороты коленчатого вала при максимальном крутящем моменте;

MN=802,2



Нм - крутящий момент двигателя при максимальной мощности.

Для построения характеристики воспользуемся следующими формулами:

Для построения характеристики двигателя = f(n), = f(n) используют зависимость Лейдермана:

, кВт,

где nei - текущее значение числа оборотов коленчатого вала;

neн - число оборотов коленчатого вала при номинальной мощности;

А=0,5, В=1,5, A0= 1,55, B0=1,55, C0=1 - коэффициенты Лейдермана;

,

Часовой расход топлива (кг/ч)

,

Пример расчета при:

,



,

Подставляя значения оборотов двигателя в приведенные выше формулы, получим данные для построения ВСХ и занесем их в таблицу:

n, мин-1	Ne, кВт	Ме, Н*м	ge,г/кВт*ч	Gт, кг/ч
500	33,63239	642,1096	309,4104	10,40621
700	52,28741	713,0508	286,1111	14,96001
900	72,54306	769,4401	267,3469	19,39417
1100	93,4847	811,2772	253,1179	23,66265
1300	114,1977	838,5623	243,424	27,79846
1500	133,7673	851,2954	238,2653	31,87212
1700	151,2791	849,4764	237,6417	35,95022
1900	165,8182	833,1053	241,5533	40,05392
2100	176,47	802,1822	250	44,1175

ВНЕШНЯЯ СКОРОСТНАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА

Зависимость частоты вращения коленчатого вала ne от мощности Ne. Ne=f(ne)

Рис. 1



Характеристика удельного расхода топлива. ge=f(ne)

Рис. 2

Зависимость крутящего момента Me от частоты вращения коленчатого вала ne Me=f(ne)

Рис. 3



Характеристика часового расхода топлива. GT=f(ne)

Рис. 4

1.3 Определение передаточных чисел элементов трансмиссии

Расчет передаточных чисел произведем для случая движения автомобиля по асфальтированному шоссе.

Передаточное число трансмиссии на 1 передаче коробки передач (на низшей передаче раздаточной коробки передач) определяется из условия движения в самых трудных дорожных условиях:

Выбираем шину 1300х530-533

Характеристика шины:

Ширина профиля под нагрузкой - 545мм.

Статический радиус под нагрузкой - 585мм.

Определение наружного диаметра и динамического радиуса колеса:

d- диаметр обода диска колеса, дюйм;

H - высота профиля шины, мм;

- отношение высоты профиля к ее ширине

B - ширина профиля шины, мм

? = 0.94 - коэффициент деформации шин

,

,

Передаточное число трансмиссии на 1-й передаче (на низшей передаче РК) по условию преодоления максимального сопротивления определим следующим образом:

.

Передаточное число трансмиссии на 1-й передаче (на низшей передаче РК) по условию сцепления движителя с опорной поверхностью:



.

P==0,8*184673,25=147738,6Н

ц - коэффициент сцепления: для условий движения по сухому шоссе ц = 0,7... 0,8.

Итак, передаточное число трансмиссии (на низшей передаче РК) на 1-передаче:

i1T н 98,46

Определим передаточное число трансмиссии на высшей передаче:

Передаточное число трансмиссии на 1-й передаче (на высшей передаче РК):

i1T в =

Минимальное число ступеней в коробке передач (на высшей передаче РК):



Где neN - номинальная частота вращения коленчатого вала двигателя, мин-1;

- обороты двигателя при максимальном крутящем моменте, мин-1;

Для обеспечения постоянства скорости движения АТС в момент перехода на смежную передачу и для одинаковой степени изменения нагрузки двигателя передаточные числа трансмиссии должны распределяться по закону геометрической прогрессии:

Из этого условия определяем передаточные числа в коробке передач:

На первой передаче

На второй передаче

На третьей передаче

На четвертой передаче

На пятой передаче

1.4 Расчет и построение тяговой характеристики АТС

Тяговый баланс автомобиля - это зависимость силы тяги на колесах автомобиля для всех передаточных чисел в трансмиссии (тяговая характеристика автомобиля) и сил сопротивления качению Рf и воздуха, от скорости движения автомобиля. Кривые Ртi строятся для всех ступеней в коробке передач.

Скорость автомобиля V связана с частотой вращения коленчатого вала двигателя пе формулой:

Nтр=	0,8	КПД трансмиссии	i1=	5,26
К=	0,7	коэффициент обтекаемости	i2=	3
F=	8,6	площадь лобовой поверхности	i3=	1,78
Rd=	0,55	динамич. радиус колеса	i4=	1
Ga=	282773,25	полный вес автомобиля	I5=	0,64

Скорость движения АТС на всех передачах (в соответствии с принятой в п. 2 частотой вращения коленчатого вала) определяется по формуле:

Значение свободной силы тяги Pa АТС на всех передачах вычисляется по формуле:

, где

Pk - касательная сила тяги АТС определяется по формуле:

Pw - сила сопротивления воздушной среды определяется по формуле:



Пример расчета на первой передаче при :

,

,

,

.

Тяговая характеристика АТС на низшей передаче раздаточной коробки

Передача	iр	n	1100	1300	1500	1700	1900	2100
1	98,46089	V, м/с	0,665759	0,786806	0,90785	1,0289	1,149947	1,270994
		Рw, кН	2,207309	3,082936	4,1045	5,272003	6,585443	8,04482
		Рк, кН	147241,3	158471,6	159719	150984,7	132267,6	119164,5
		Рa, кН	147239,1	158468,5	159715	150979,4	132261	119156,4
2	56,1564	V, м/с	1,167297	1,379533	1,59177	1,804005	2,01624	2,228476
		Рw, кН	6,78566	9,477493	12,618	16,20707	20,24482	24,73121
		Рк, кН	83977,91	90372,63	91084,2	86103,04	75429,11	67957,35
		Рa, кН	83971,12	90363,15	91071,6	86086,83	75408,86	67932,62
3	33,31946	V, м/с	1,967355	2,325055	2,68276	3,040457	3,398158	3,755859
		Рw, кН	19,27501	26,9213	35,842	46,03701	57,50644	70,25024
		Рк, кН	49820,65	53621,09	54043,3	51087,8	44754,61	40321,36
		Рa, кН	49801,37	53594,17	54007,4	51041,77	44697,1	40251,11
4	18,7188	V, м/с	3,501891	4,138599	4,77531	5,412014	6,048721	6,685429
		Рw, кН	61,07094	85,29743	113,562	145,8637	182,2034	222,5809
		Рк, кН	27989,13	30124,21	30360,5	28700,85	25143,04	22652,24
		Рa, кН	27928,06	30038,91	30246,9	28554,99	24960,83	22429,66
5	11,98003	V, м/с	5,471705	6,46656	7,46142	8,456271	9,451127	10,44598
		Рw, кН	149,099	208,2457	277,25	356,1124	444,8325	543,4103
		Рк, кН	17913,04	19279,49	19416,7	18363,09	16091,41	14487,27
		Рa, кН	17763,94	19071,25	19139,5	18006,98	15646,58	13943,86

Рис. 3

Тяговая характеристика АТС на высшей передаче раздаточной коробки

Передача	iр	n	1100	1300	1500	1700	1900	2100
1	53,11706	V, м/с	1,234089	1,458469	1,68285	1,907229	2,131609	2,355989
		Рw, кН	7,584424	10,59312	14,1033	18,11486	22,62791	27,64241
		Рк, кН	79432,79	85481,41	86154,4	81442,9	71346,67	64279,31
		Рa, кН	79425,2	85470,81	86140,3	81424,79	71324,04	64251,67
2	30,2949	V, м/с	2,16377	2,557183	2,9506	3,344008	3,737421	4,130834
		Рw, кН	23,31587	32,56514	43,356	55,68831	69,56222	84,97767
		Рк, кН	45303,87	48753,65	49137,5	46450,32	40692,02	36661,2
		Рa, кН	45280,56	48721,09	49094,2	46394,64	40622,46	36576,23
3	17,97497	V, м/с	3,646804	4,309859	4,97291	5,635969	6,299024	6,96208
		Рw, кН	66,2299	92,50292	123,155	158,1855	197,595	241,3834
		Рк, кН	26880,3	28927,17	29154,9	27560,53	24143,93	21752,31
		Рa, кН	26814,07	28834,66	29031,8	27402,34	23946,34	21510,93
4	10,0983	V, м/с	6,49131	7,671549	8,85179	10,03203	11,21226	12,3925
		Рw, кН	209,8428	293,0862	390,204	501,1948	626,06	764,799
		Рк, кН	15101,29	16251,22	16379,2	15483,44	13564,01	12220,4
		Рa, кН	14891,45	15958,13	15989	14982,25	12937,95	11455,6
5	6,462912	V, м/с	10,14267	11,98679	13,8309	15,67504	17,51916	19,36328
		Рw, кН	512,3116	715,5426	952,645	1223,62	1528,467	1867,185
		Рк, кН	9664,826	10400,78	10482,7	9909,403	8680,964	7821,057
		Рa, кН	9152,515	9685,237	9530,02	8685,782	7152,497	5953,872

Рис. 4

1.5 Расчет и построение динамической характеристики АТС

,

D - динамический фактор

Динамическая характеристика на низшей передаче раздаточной коробки



Рис. 5

Передача	n	1100	1300	1500	1700	1900	2100
1	V, м/с	1,711296	2,395814	3,080332	3,76485	4,449369	4,791628
	Ра, Н	52060,35	56018,17	56440,79	53328,3	46680,59	42030,65
	Ga,Н	242773,3	242773,3	242773,3	242773	242773,3	242773,3
	D	0,21444	0,230743	0,232484	0,21966	0,192281	0,173127
2	V, м/с	2,842108	3,978951	5,115794	6,25264	7,389481	7,957902
	Ра, Н	31315,24	33664,26	33878,45	31954,2	27891,6	25058,37
	Ga,Н	242773,3	242773,3	242773,3	242773	242773,3	242773,3
	D	0,12899	0,138665	0,139548	0,13162	0,114887	0,103217
3	V, м/с	4,726436	6,61701	8,507585	10,3982	12,28873	13,23402
	Ра, Н	18741,1	20072,41	20089,77	18793,4	16183,3	14385,59
	Ga,Н	242773,3	242773,3	242773,3	242773	242773,3	242773,3
	D	0,077196	0,08268	0,082751	0,07741	0,06666	0,059255
4	V, м/с	7,867787	11,0149	14,16202	17,3091	20,45625	22,0298
	Ра, Н	11016,95	11584,93	11285,95	10121,2	8089,69	6748,906
	Ga,Н	242773,3	242773,3	242773,3	242773	242773,3	242773,3
	D	0,04538	0,047719	0,046488	0,04169	0,033322	0,027799
5	V, м/с	12,90317	18,06444	23,22571	28,387	33,54824	36,12888
	Ра, Н	6076,495	5807,309	4798,921	3066,14	598,4565
	Ga,Н	242773,3	242773,3	242773,3	242773	242773,3	242773,3
	D	0,02503	0,023921	0,019767	0,01263	0,002465	0

Динамическая характеристика на высшей передаче раздаточной коробки

Рис. 6

Передача	n	1100	1300	1500	1700	1900	2100
1	V, м/с	1,730101	2,422142	3,114182	3,80622	4,498263	4,844283
	Ра, Н	51493,99	55401,96	55819,32	52740,2	46164,62	41565,62
	Ga,Н	242773,3	242773,3	242773,3	242773	242773,3	242773,3
	D	0,212107	0,228205	0,229924	0,21724	0,190155	0,171212
2	V, м/с	2,438962	3,414547	4,390132	5,36572	6,341301	6,829094
	Ра, Н	36508,71	39262,58	39534,25	37319,6	32618,54	29335,62
	Ga,Н	242773,3	242773,3	242773,3	242773	242773,3	242773,3
	D	0,150382	0,161725	0,162844	0,15372	0,134358	0,120835
3	V, м/с	3,443241	4,820537	6,197833	7,57513	8,952426	9,641074
	Ра, Н	25822,28	27736,4	27880,11	26250,5	22847,52	20481,02
	Ga,Н	242773,3	242773,3	242773,3	242773	242773,3	242773,3
	D	0,106364	0,114248	0,11484	0,10813	0,094111	0,084363
4	V, м/с	4,877924	6,829094	8,780264	10,7314	12,6826	13,65819
	Ра, Н	18150,67	19428,07	19431,19	18158	15608,37	13854,94
	Ga,Н	242773,3	242773,3	242773,3	242773	242773,3	242773,3
	D	0,074764	0,080026	0,080038	0,07479	0,064292	0,057069
5	V, м/с	7,024211	9,833895	12,64358	15,4533	18,26295	19,66779
	Ра, Н	12441,21	13171,41	12964,39	11818,7	9734,409	8340,249
	Ga,Н	242773,3	242773,3	242773,3	242773	242773,3	242773,3
	D	0,051246	0,054254	0,053401	0,04868	0,040097	0,034354



2. Расчет и построение экономической характеристики АТС

Экономическая характеристика автомобиля - это зависимость расхода топлива Qs [л/100км] движения автомобиля. Она строится для случаев движения автомобиля на высшей и предпоследней передачах в коробке передач с номинальной нагрузкой в диапазоне скоростей V, обусловленных крайними значениями частот вращения коленчатого вала двигателя.

Расход топлива Qs в общем случае определяется по следующей формуле:

где ge - удельный расход топлива, определяемый по нагрузочной характеристике двигателя в зависимости от степени использования мощности двигателя N:

,

рт - плотность топлива: при расчетах можно принимать рт = 0,75 кг/л для бензина и рт =0,82 кг/л - для дизельного топлива.

ш1 =	0,02	коэффициент дорожного сопротивления (асфальт)
ш2 =	0,035	коэффициент дорожного сопротивления
Ш3 =	0,3	коэффициент дорожного сопротивления
Gа =	282773,25	полный вес автомобиля
зтр =	0,8	кпд трансмиссии
nн =	2100	номинальная частота вращения коленчатого вала



Пример расчета при:

Va,м/с	Qs,л	Va,м/с	Qs,л	Va,м/с	Qs,л
5,344	2,558	6,344	3,543	5,344	5,185
8,68	2,010	12,688	3,899	8,68	5,380
10,02	3,950	19,032	4,795	10,02	6,197
12,376	5,502	25,376	6,343	12,376	7,745
16,720	7,920	31,720	8,810	16,720	10,291
19,2	9,956	35,526	10,897	19,2	12,466

Рис. 7



3. Расчет и построение характеристик ускорения

Возможные ускорения разгона на каждой передаче.

Ускорения АТС на всех передачах для принятых ранее частот вращения коленчатого вала двигателя и рассчитанных значений скорости вычисляют по формуле:

двигатель автомобиль трансмиссия торможение

где: - коэффициент учета вращающихся масс АТС

Пример расчета на первой передаче при:

Передача	n	1100	1300	1500	1700	1900	2100
1	D	0,287944	0,309835	0,312172	0,294957	0,258189	0,23247
	f	0,015	0,015	0,015	0,015	0,015	0,015
		1,2504	1,16	1,1112	1,08	1,0656	1,04
	V, м/с	1,711296	2,395814	3,080332	3,764851	4,449369	4,791628
	j	2,139199	2,490848	2,620852	2,540353	2,236536	2,04924
2	D	0,173204	0,186196	0,187381	0,176738	0,154268	0,138597
	f	0,015	0,015	0,015	0,015	0,015	0,015
		1,3416	1,2216	1,1492	1,1056	1,08	1,04
	j	1,155633	1,373381	1,470007	1,433641	1,263725	1,164666
	V, м/с	2,842108	3,978951	5,115794	6,252637	7,389481	7,957902
3	D	0,103657	0,11102	0,111116	0,103946	0,089509	0,079566
	f	0,015	0,015	0,015	0,015	0,015	0,015
		1,3416	1,2216	1,1492	1,1056	1,08	1,04
	j	0,64761	0,770298	0,819645	0,788413	0,676104	0,608413
	V, м/с	4,726436	6,61701	8,507585	10,39816	12,28873	13,23402
4	D	0,060934	0,064076	0,062422	0,05598	0,044744	0,037328
	f	0,015	0,015	0,015	0,015	0,015	0,015
		1,3416	1,2216	1,1492	1,1056	1,08	1,04
	j	0,335538	0,3937	0,404402	0,363245	0,269898	0,210399
	V, м/с	7,867787	11,0149	14,16202	17,30913	20,45625	22,0298
5	D	0,033609	0,03212	0,026543	0,016959	0,00331	0
	f	0,015	0,015	0,015	0,015	0,015	0,015
		1,3416	1,2216	1,1492	1,1056	1,08	1,04
	j	0,135933	0,137342	0,098432	0,017362	0
	V, м/с	12,90317	18,06444	23,22571	28,38697	32

Ускорения

Рис. 8



4. Расчёт и построение характеристик разгона

Из графика ускорений определяем средние ускорения в интервале изменения скоростей.

Время разгона в интервале изменения скоростей V1 и V2:

Определим время разгона на каждой передаче

Время переключения передач принимаем

Общее время разгона:



Рис. 9

При определении пути разгона S считают, что в каждом интервале изменения скорости автомобиль движется равномерно со скоростью:



Величину уменьшения скорости за время переключения определяют из выражения:

Путь, пройденный автомобилем за время переключения передач:

Общий путь разгона:



5. Расчет и построение характеристик торможения

Процесс торможения описывается зависимостями

и - тормозные диаграммы.

Общее время процесса включает следующие составляющие:

1. Время реакции водителя

2. Время срабатывания тормозного привода

3. Время торможения с установившимся замедлением

4. Время оттормаживания

Рис. 10



Тормозной путь - путь, проходимый за время запаздывания тормозного привода, время нарастания замедления и время торможения с установившимся замедлением

.

Остановочный путь - весь путь, проходимый автомобилем от момента обнаружения препятствия до полной остановки

.

При коэффициенте сцепления ц=0,85 получим следующие значения для тормозного пути:

Vo (м/с)	Sт (м)
10	21
19,2	48,21

Тормозная характеристика.

Рис. 11



Список литературы

1. Тарасик В.П. Теория движения автомобилей: Учебник для вузов. СПб.: БХВ-Петербург, 2006. - 478 с.

2. Е.Е. Баженов. Теория автомобиля. Методические указания к курсовой работе. Екатеринбург. 1999, 66 с.

3. Чернышев В.А. Тягово-динамический и топливно-экономический расчет автомобиля: Методические рекомендации по выполнению курсовой работы. - М.: МГАУ, 2002. - 39 с.

4. Теория автомобиля. Методические указания для выполнения контрольной работы по дисциплине «Автомобили, ч. 2» для студентов заочной формы обучения специальности 150200 «Автомобили и автомобильное хозяйство». / Составители: М.М. Мухаметдинов, А.Ю. Барыкин, А.А. Гусева. - Набережные Челны: КамПИ, 2003.

Размещено на Allbest.ru