2.5.График мощностного баланса автомобиля

Уравнения баланса мощности могут быть выражены через мощность двигателяNe:

или через мощность на колесахN_k:

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

Вначале вычисляют мощность на ведущих колесах N_k. Эту величину определяют через мощность Ne, развиваемую на коленчатом валу двигателя, с учетом потерь в трансмиссии

Значения мощностейN_ и Nw рассчитывают с использованием величин P_ и Pw , взятых из табл.2 для высшей передачи с целью обеспечения всего диапазона скоростей движения автомобиля:

Полученные значения величин N_ и Nw суммируют.

Из табл.2 берут также значения скоростей движения автомобиля на всех передачах, соответствующие принятым ранее величинам частоты вращения коленчатого вали двигателя. Данные расчетов сводят в табл.6 и по ним строят график мощностного баланса автомобиля.

На графике мощностного баланса строят следующие зависимости . мощностей от скорости движения автомобиля: N_e=f(v) - только для высшей передачи; N_k=f(v) - для всех передач; N_=f(v), N_+Nw=f(v).

Мощности Nr и Nj определяются на графике как разности Nr=Ne-Nk, Nj=Nk-(N_+Nw).

Таблица 6

Результаты расчета составляющих баланса мощности

Параметр			Значение параметра
n,об/мин	800	1600	2400	3200	4000	4800	5600	6400
Ne,кВт	8,437	18,094	28,067	37,414	45,241	50,606	52,6	50,301
Nк,кВт	7,6777	16,466	25,541	34,047	41,17	46,052	47,866	45,774
V,км/ч Uк1=3,636	6,0081	12,016	18,024	24,033	30,041	36,049	42,057	48,065
Uк2=1,95	11,203	22,406	33,609	44,812	56,014	67,217	78,420	89,623
Uк3=1,357	16,098	32,197	48,295	64,394	80,492	96,591	112,69	128,79
Uк4=0,941	23,215	46,431	69,646	92,861	116,08	139,29	162,51	-
Uk5=0,784	27,864	55,729	83,593	111,46	139,32	167,19	-	-
Nψ,кВт	1,9764	3,953	5,9294	7,9058	9,8824	11,859	-	-
Nw,кВт	0,2091	1,6734	5,6476	13,387	26,147	45,181	-	-
Nψ+Nw,кВт	2,1856	5,6264	11,577	21,293	36,029	57,04	-	-

2.6. Анализ тягово-скоростных свойств автомобиля

Из внешней скоростной характеристики двигателя определяют значения максимального крутящего момента Me_max , частоту вращения коленчатого вала при максимальном крутящем моменте n_M и момент при максимальной мощности M_N. Полученные значения Me_max и n_M сравниваются с реальными данными. По значениям Me_max и M_N можно вычислить коэффициент приспособляемости двигателя

Для ВАЗ - 2110 значение M_emax = 89,872Н*м а M_N =90,3Н*м. Тогда Kпр=0,995

По графику силового баланса определяют максимально возможную скорость движения автомобиля для заданных дорожных условий. Ее можно определить также по динамической характеристике, графику ускорений и мощностному балансу автомобиля. При правильном построении указанных зависимостей максимальные значения скорости будут для всех графиков одинаковы. По динамической характеристике автомобиля для каждой передачи определяют максимальное дорожное сопротивление _{max i}, которое может преодолеть автомобиль, критическую скорость v_{кр i} и максимальный преодолеваемый продольный уклон дороги i_{max i}.

Максимальный преодолеваемый продольный уклон дороги:

Для большей наглядности полученное значение уклона представляют в процентах.

Для автомобиля ВАЗ - 2110 перечисленные параметры составляют:

v_max = 156 км/ч

_max1 = D_max1 =0,3782 v_кр1 =20 км/ч

_max2 =D_max2 =0,205 v_кр2 = 39 км/ч

_max3 =D_max3 =0,143 v_кр3 = 56 км/ч

_max4 =D_max4 =0,089 v_кр4 = 46,4 км/ч

_max5 =D_max5 =0,073 v_кр5 = 44 км/ч

i_max1=0,3782 – 0,10 = 0,2782 = 27,8%;

i_max2=0,205 – 0,10 = 0,105 = 12,8%;

i_max3 = 0,143 – 0,10 = 0,043 =4,3%

i_max4=0,089 – 0,10 =- 0,011 =- 0,1%

i_max5 = 0,073 – 0,10 = -0,027 =-2,7%

По графику ускорений определяется максимальное ускорение j_max для каждой передачи и оптимальные скорости перехода v_пер 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.

Для автомобиля ВАЗ - 2110 :

J_max1 =2,77м/с² ; V_{пер 1-2}= 48 км/ч ;

J_max2 =1,53 м/с² ; V_{пер 2-3}= 87 км/ч ;

J_max3 = 1,08м/с² ; V_{пер 3-4}= 112км/ч ;

J_max4 = 0,64м/с² ; t₁₀₀ = 18,3 с ;

J_max5 = 0,49м/с² ; S₁₀₀ = 315 м.

7. Расчет топливной экономичности

Расчет топливной экономичности будем выполнять для движения автомобиля на третьей и четвертой передачах для груженого автомобиля.

В расчете будем использовать скорости движения автомобиля, найденные

выше на указанных передачах, постоянную силу P_i сопротивления подъему, силу сопротивления качению P_f и силу сопротивления воздуха P_W.

Для начала вычислим мощность N_П в кВт, требуемую для движения автомобиля с постоянной скоростью:

N_П = (P_i + P_f + P_W)_*V/_тр/1000,

где _тр – коэффициент полезного действия трансмиссии.

На III передаче:

N_П = (213,89 + 214,2+ 6,31)_*3,4/ 0,88/ 1000 = 1,68

N_П = (213,89 + 218,2+ 77,32)_*11,9/ 0,88/ 1000 = 6,89

N_П = (213,89 + 223,7+ 174,94)_*17,9/ 0,88/ 1000 = 12,46

N_П = (213,89 + 231,8+ 317,12)_*24,1/ 0,88/ 1000 = 20,89

N_П = (213,89 + 243,3+ 521,33)_*30,9/ 0,88/ 1000 = 34,36

На IV передаче:

N_П = (213,89+ 214,7+ 14,2)_*5,1/ 0,88/ 1000 = 2,57

N_П = (213,89+ 223,5+ 171,06)_*17,7/ 0,88/ 1000 = 12,24

N_П = (213,89+ 235,7+ 386,33)_*26,6/ 0,88/ 1000 = 25,27

N_П = (213,89+ 253,6+ 703,7)_*35,9/ 0,88/ 1000 = 47,78

N_П = (213,89+ 279 + 1155,34)_*46/ 0,88/ 1000 = 86,16

Возьмем из таблицы 1 значение относительной угловой скорости вращения коленчатого вала  = k_w выражает коэффициент загрузки двигателя по скорости вращения коленчатого вала.

Вычисляем коэффициент k_N загрузки двигателя по мощности:

k_N = N_П/(N_max*K_в).

На III передаче:

k_N = 1,68/ (56,6 _* 0,9) = 0,03

k_N = 6,89/ (56,6 _* 0,9) = 0,14

k_N = 12,46/ (56,6 _* 0,9) = 0,25

k_N = 20,89/ (56,6 _* 0,9) = 0,4

k_N = 34,36/ (56,6 _* 0,9) = 0,67

На IV передаче:

k_N = 2,57/ (56,6 _* 0,9) = 0,05

k_N = 12,24/ (56,6 _* 0,9) = 0,24

k_N = 25,27/ (56,6 _* 0,9) = 0,5

k_N = 47,78/ (56,6 _* 0,9) = 0,94

k_N = 86,16/ (56,6 _* 0,9) = 1,7

По графикам находим значения K_w = f(k_w) и K_N = f(k_N) и записываем их в таблицу 8.

Затем находим дорожный расход топлива:

Q_S = q_{e *} N_П*K_N*K_W/ (36 _*  _* V)

Так как в автомобиле ВАЗ 2110 установлен карбюраторный двигатель, то принимаем

q_{e =} 330 г./(кВт_*ч),  = 0,74 г./см³.

Таблица 8. Расчет дорожного расхода топлива автомобиля ВАЗ 2110

На III передаче

V, м/с	3,4	11,9	17,9	24,1	30,9
Pi, Н	213,89	213,89	213,89	213,89	213,89
Pf, Н	214,2	218,2	223,7	231,8	243,3
PW, Н	6,31	77,32	174,94	317,12	521,33
NП, кВт	1,68	6,89	12,46	20,89	34,46
	0,12	0,44	0,67	1	1,14
Kw	1,25	0,98	0,96	1	1,1
kN	0,03	0,14	0,25	0,4	0,67
KN	2,2	1,8	1,3	0,9	0,8
QS, л/100 км	16,83	12,65	10,76	9,66	12,15

На IV передаче

V, м/с	5,1	17,7	26,6	35,9	46
Pi, Н	213,89	213,89	213,89	213,89	213,89
Pf, Н	214,7	223,5	235,7	253,6	279
PW, Н	14,2	171,06	386,33	703,7	1155,34
NП, кВт	2,57	12,24	25,27	-	-
	0,12	0,44	0,67	-	-
Kw	1,25	0,98	0,96	-	-
kN	0,05	0,24	0,5	-	-
KN	2,2	2	0,85	-	-
QS, л/100 км	17,17	16,79	9,6	-	-

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

При расчете данной работы мы получили практичиские навыки по вычислению и анализу эксплутационных свойств автомобиля, необходимые нам как будущим инженерам для оптимизации дорожного движения, для организации контроля технического состояния АТС.

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1. Балакин В.Д. Проектирование автомобилей: методические указания. издательство СибАДИ, 2003

2. Гос. НИИ автомобильного транспорта 8-е издание, Краткий автомобильный справочник. – М. Транспорт, 1979

3. Газарян А.А. Техническая эксплуатация, обслуживание и ремонт автотранспортных средств: Практические рекомендации и нормативная база. – М., 2000.

.