Задача № 5.4
Определить
мощность, развиваемую двигателем при
движении трактора в установившемся
режиме со скоростью
на горизонтальном участке пути по стерне
нормальной влажности, если мощность,
расходуемая на ВОМ (вместе с потерями
в приводе ВОМ) равна
,
буксование движителей трактора
,
а нагрузка на крюке
.
Варианты задания представлены в таблице 5.1.
Решение задачи выполним для трактора МТЗ-142 при заданных условиях движения. Вес трактора , номинальная мощность двигателя , КПД, учитывающий потери в трансмиссии , номинальное тяговое усилие и коэффициент сопротивления качению выбираются по справочной литературе.
Определим действующую в заданных условиях движения силу тяги на крюке
.
Запишем уравнение мощностного (энергетического) баланса колёсной машины в данных условиях движения
.
Определим составляющие правой части уравнения мощностного баланса.
Мощность, потерянная в трансмиссии, определяется выражением
.
Мощность, затрачиваемая на преодоление сопротивления качению, определяется по формуле:
.
Мощность, затрачиваемая на буксование движителей трактора, определяется выражением
.
Мощность на крюке определяется по формуле:
.
Подставив значения мощностей в уравнение тягового баланса, получим
.
Разрешая
полученное выражение относительно
,
получаем мощность, которую развивает
двигатель трактора в заданных условиях
движения
.
Задача № 5.5
Автомобиль
движется на 4-ой передаче со скоростью
и ускорением
.
Определить мощность, подводимую к
ведущим колёсам автомобиля, если
двигатель развивает мощность
,
КПД, учитывающий потери в трансмиссии
,
передаточное число коробки передач
,
а главной передачи
.
Момент инерции двигателя
,
а радиус ведущего колеса
.
Ответ:
.
Задача № 5.6
Определить
мощность, развиваемую двигателем
автомобиля, движущегося со скоростью
и ускорением
,
если мощность, подводимая к ведущим
колёсам
,
момент инерции двигателя
,
передаточное число трансмиссии
,
радиус ведущего колеса
,
КПД, учитывающий потери в трансмиссии
.
Ответ:
.
Задача № 5.7
Определить
максимальную величину ускорения, с
которой может разгоняться автомобиль,
движущийся со скоростью
,
если мощность, развиваемая двигателем
,
мощность, подводимая к ведущим колёсам
,
момент инерции двигателя
,
радиус ведущего колеса
,
а передаточные числа коробки передач
,
главной передачи
,
дополнительной передачи
.
КПД, учитывающий потери в трансмиссии
.
Ответ:
.
Задача № 5.8
Автомобиль
движется в установившемся режиме на
горизонтальном участке пути со скоростью
.
Определить касательную силу тяги,
развиваемую автомобилем, если мощность
двигателя
,
а КПД, учитывающий потери в трансмиссии
.
Буксованием ведущих колёс пренебречь.
Ответ:
.
Задача № 5.9
Определить
касательную силу тяги, развиваемую
автомобилем, движущемуся по горизонтальному
участку пути со скоростью
и ускорением
,
если мощность, развиваемая двигателем
,
КПД, учитывающий потери в трансмиссии
,
передаточное число трансмиссии
,
момент инерции двигателя
,
а радиус ведушего колеса
.
Буксованием ведущих колёс пренебречь.
Ответ:
.
Задача № 5.10
Автомобиль
движется по горизонтальному участку
пути со скоростью
и ускорением
.
Определить КПД, учитывающий потери в
трансмиссии, если мощность, развиваемая
двигателем
,
а подводимая к ведущим колёсам
,
момент инерции двигателя
,
передаточное число трансмиссии
,
радиус ведущего колеса
.
Ответ:
.
Задача № 5.11
Автомобиль
движется по горизонтальному участку
пути и разгоняется с ускорением
.
Определить скорость движения автомобиля,
если мощность, развиваемая двигателем
,
мощность, подводимая к ведущим колёсам
,
КПД, учитывающий потери в трансмиссии
,
момент инерции двигателя
,
передаточное число трансмиссии
,
а радиус ведущего колеса
.
Ответ:
.
Задача № 5.12
Автомобиль
массой
движется со скоростью
на спуске с уклоном
.
При этом сила сопротивления дороги
.
Определить силу сопротивления дороги
и мощность, расходуемую автомобилем на
преодоление этой силы, если автомобиль
будет двигаться на подъём с таким же
уклоном.
Ответ:
.
Задача № 5.13
Автомобиль
массой
движется по дороге со скоростью
.
При движении мощность, затрачиваемая
на преодоление сопротивления качению
.
Определить уклон дороги, при котором
сила сопротивления дороги равна нулю.
Ответ:
.
Задача № 5.14
Грузовой
автомобиль массой
и грузоподъёмностью
движется по горизонтальному участку
пути со скоростью
и разгоняется с ускорением
.
Определить мощность, развиваемую
двигателем, если фактор обтекаемости
,
коэффициент сопротивления качению
,
коэффициент учёта вращающихся масс
и КПД, учитывающий потери в трансмиссии
.
Буксованием ведущих колёс пренебречь.
Ответ:
.
Задача № 5.15
С какой скоростью
будет двигаться автомобиль массой
по горизонтальному участку пути с
коэффициентом сопротивления качению
,
если мощность, развиваемая двигателем
,
КПД, учитывающий потери в трансмиссии
,
а фактор сопротивления воздуха
.
Буксованием ведущих колёс пренебречь.
Ответ:
.
Задача № 5.16
С каким
ускорением будет разгоняться автомобиль
массой
,
движущийся со скоростью
по горизонтальному участку пути с
коэффициентом сопротивления качению
,
если мощность, развиваемая двигателем
,
КПД, учитывающий потери в трансмиссии
,
фактор сопротивления воздуха
,
а коэффициент учёта вращающихся масс
.
Буксованием ведущих колёс пренебречь.
Ответ:
.
Задача № 5.17
Автомобиль
массой
движется в установившемся режиме на
подъём со скоростью
.
Определить максимальный уклон дороги,
который может преодолеть автомобиль,
если мощность, развиваемая двигателем
,
фактор сопротивления воздуха
,
КПД, учитывающий потери в трансмиссии
,
а коэффициент сопротивления качению
.
Буксованием ведущих колёс пренебречь.
Ответ:
.
Задача № 5.18
Определить
массу прицепа, который может буксировать
тягач массой
по горизонтальному участку пути в
установившемся режиме движения со
скоростью
,
если мощность, развиваемая двигателем
,
КПД, учитывающий потери в трансмиссии
,
фактор сопротивления воздуха автопоезда
,
а коэффициент сопротивления качению
.
Буксованием ведущих колёс пренебречь.
Ответ:
.
Задача № 5.19
Автомобиль
массой
движется под уклон
со скоростью
и разгоняется с ускорением
.
Определить мощность, развиваемую
двигателем, если фактор сопротивления
воздуха
,
КПД, учитывающий потери в трансмиссии
,
коэффициент учёта вращающихся масс
,
а коэффициент сопротивления качению
.
Буксованием ведущих колёс пренебречь.
Ответ:
.
Задача № 5.20*
Легковой
автомобиль массой
движется в установившемся режиме по
горизонтальному участку пути со скоростью
.
Определить скорость и направление
ветра, при действии которого двигатель
развивает мощность
,
если фактор сопротивления воздуха
,
КПД, учитывающий потери в трансмиссии
,
а коэффициент сопротивления качению
.
Буксованием ведущих колёс пренебречь.
Ответ:
,
встречный.
Модуль 6
Задание № 6.1
Для произвольно
выбранного автомобиля построить
динамическую характеристику и провести
анализ динамических (тягово-сцепных)
свойств автомобиля и их показателей.
Определить номер передачи, на которой
должен работать автомобиль в заданных
дорожных условиях, характеризуемых
величиной приведённого коэффициента
сопротивления дороги
и коэффициентом сцепления
.
Задание выполним для автомобиля ГАЗ-3102 «Волга», технические данные которого выбираем по справочной литературе.
Технические данные автомобиля ГАЗ-3102.
Двигатель –
бензиновый ЗМЗ-4022-10, максимальная
мощность
при
,
максимальный крутящий момент
при
.
Снаряженная
масса -
.
Полная масса
……..-
.
Шины……………….
.
Коробка передач
– механическая 4-х ступенчатая с
передаточными числами
.
Главная передача – гипоидная с передаточным числом .
Длина автомобиля
-
.
Ширина……………
-
.
Высота……………..-
.
Зависимость
можно ориентировочно построить по
характерным точкам максимальной мощности
и максимального момента, используя
зависимость
.
Для автомобиля ГАЗ-3102 она представлена
на рисунке 6.1.
Динамическая характеристика автомобиля представляет собой график, по оси абсцисс которого откладывается скорость движения автомобиля , а по оси ординат значения динамического фактора .
Динамический фактор автомобиля определяется по формуле:
,
где
- момент двигателя, соответствующий
выбранной скорости движения
и, соответственно, частоте вращения
каленчатого вала двигателя
;
- передаточное число трансмиссии на
выбранной передаче;
- КПД, учитывающий потери в трансмиссии
(принимаем
);
- радиус ведущих колёс, который можно
определить по приближённой формуле:
.
В маркировке
шины, установленной на автомобиле
ГАЗ-3102, величина посадочного диаметра
равна
или
,
а ширина шины
равна
.
Таким образом, радиус ведущего колеса
автомобиля ГАЗ-3102 будет равен
.
Сила сопротивления
воздуха
определяется по формуле:
,
где
- коэффициент обтекаемости, который для
легковых автомобилей лежит в пределах
,
принимаем равным
:
- плотность воздуха равная
;
- площадь лобовой поверхности (площадь
миделева сечения), которая для легковых
автомобилей определяется выражением
,
где и - соответственно ширина, и высота автомобиля.
Динамическая
характеристика строится для полного
веса автомобиля
.
Так как динамический фактор автомобиля зависит от номера выбранной передачи и скорости движения, то предварительно необходимо установить связь между частотой вращения вала двигателя и скоростью движения, которая выражается формулой
.
Подставляя значения минимальной и максимальной частоты вращения вала двигателя, а также частоты вращения вала двигателя, соответствующей максимальному моменту двигателя, взятых по характеристике, изображённой на рисунке 6.1, получим значения скоростей автомобиля на каждой из передач.
На 1-ой передаче:
.
.
.
На 2-ой передаче:
.
.
.
На 3-ей передаче:
.
.
.
На 4-ой передаче:
.
.
.
Используя
вычисленные значения скорости движения
на каждой из передач, а, следовательно,
и им соответствующие частоты вращения
вала двигателя, по характеристике,
изображённой на рисунке 6.1, определяем
моменты двигателя
.
Для автомобиля ГАЗ-3102 моменты двигателя
равны соответствено:
.
Подставляя найденные величины и параметры автомобиля, определим значения динамического фактора на каждой из передач.
На 1-ой передаче:
.
.
.
На 2-ой передаче:
.
.
.
На 3-ей передаче:
.
.
.
На 4-ой передаче:
.
.
.
В принципе трёх точек достаточно для построения динамической характеристики. Чтобы это построение было более точным, целесообразно взять ещё несколько точек из диапазона скоростей на каждой передаче.
Анализ
динамической характеристики автомобиля
ГАЗ-3102 позволяет сделать следующие
выводы:
- максимальная
скорость
при установившемся движении в наиболее
типичных для автомобиля ГАЗ-3102 дорожных
условиях
равна
или
.
- максимальное
значение динамического фактора
на низшей передаче равно
.
- максимальное
значение динамического фактора на
прямой передаче (4-ой) равно
при скорости движения
.
- динамический
фактор на высшей передаче (4-ой) при
скорости движения
равен
.
- максимальное
значение динамического фактора на 2-ой
и 3-ей передачах равно соответствено
и
.
Вторую часть
задания по определению номера передачи,
на которой должен работать автомобиль
в заданных дорожных условиях при
установившемся движении, и какую он при
этом сможет развить максимальную
скорость, выполним для приведённого
коэффициента дорожных сопротивлений
и коэффициента сцепления
.
Так как при
установившемся движении
,
то откладывая по оси ординат динамической
характеристики (рис. 6.2) значение
приведённого коэффициента дорожных
сопротивлений
,
проведём через вершину отложенного
отрезка горизонталь до пересечения с
кривыми динамического фактора. Таким
образом, устанавливаем, что это будет
3-я передача, а проекция точки пересечения
на ось абсцисс указывает возможное
максимальное значение скорости движения
.
На динамической характеристике (рис.
6.2), эти построения выполнены штриховыми
линиями.
Однако полученные значения следует проверить с точки зрения возможности их реализации по условию сцепления ведущих колёс с дорогой. Динамический фактор по сцеплению для автомобиля с задними ведущими колёсами (ГАЗ-3102) определим по формуле:
.
Принимая
значение коэффициента нагрузки ведущих
колёс
,
и подставляя известные величины, получим
.
Так как
,
а именно
,
то движение автомобиля в заданных
условиях возможно на 3-ей передаче со
скоростью
.