2 Тяговий розрахунок та визначення тягово–швидкісних властивостей автомобіля

2.1 Розрахунок потужності й частоти обертання колінчастого вала двигуна автомобіля

Потужність N_e двигуна, необхідна для руху цілком навантаженого автомобіля зі сталою максимальною швидкістю V_max у заданих дорожніх умовах визначають за формулою

, (1)

де G — сила ваги автомобіля з вантажем, Н;

V_max—максимальна швидкість руху автомобіля на прямій передачі в заданих дорожніх умовах, км/год;

ψ— приведений коефіцієнт дорожнього опору ;

К — коефіцієнт обтічності автомобіля. Для вантажних машин приймають 0,6...0,75 Н  с²/см⁴;

F – площа лобового опору автомобіля, що підраховується за формулою

F = В  Н м²;

Н – габаритна висота автомобіля, м;

В – колія, м ;

η_тр — механічний К.К.Д. трансмісії приймають для режиму максимальної швидкості рівним 0,85...0,90.

(2)

де к – кількість пар циліндричних шестерень у зачепленні на даній передачі;

l – кількість пар конічних шестерень;

m – кількість карданних шарнірів у трансмісії;

n – кількість шліцьових з’єднань у трансмісії.

При проектуванні для забезпечення необхідного динамічного чинника в області середніх експлуатаційних швидкостей руху визначають максимальну потужність двигуна за формулою N_{e max} = (1,05–1,10) N_e.

Частота обертання колінчастого вала двигуна, що відповідає максимальній потужності, визначається коефіцієнтом оборотності двигуна η_n, рівним відношенню частоти обертання колінчастого вала двигуна до відповідної швидкості руху автомобіля

, звідси (3)

Для вантажних автомобілів коефіцієнт оборотності _n приймають рівним у межах 30–40 відповідно до прототипу автомобіля та розрахункової максимальної потужності двигуна.

2.2 Розрахунок і побудова зовнішньої швидкісної характеристики двигуна

Із деякою долею погрішності зовнішня швидкісна характеристика може бути визначена для карбюраторних чотиритактних двигунів на основі наступних даних:

n % 20 40 60 80 100 120

N_e % 20 50 73 92 100 92

Для дизельних автомобільних чотиритактних двигунів з обмежником залежність ефективної потужності і частоти обертання колінчастого вала у відсотках приймають:

n % 20 40 60 80 100 110

N_e % 17 41 67 87 100 0

Таким чином, отримавши в результаті розрахунку N_{e max} і n _{Ne max} та прийнявши їх за 100%, можемо розрахувати й графічно побудувати зовнішню швидкісну характеристику для двигуна проектованого автомобіля.

На графік також наноситься крива крутного моменту двигуна, кожна точка якої визначається за формулою

, Нм . (4)

Крива питомої витрати палива для двигуна будується на підставі таких даних:

n % 20 40 60 80 100 110

g % 110 100 95 95 100 112

За 100% питомої витрати палива при 100% п треба прийняти для карбюраторного двигуна зі ступенем стиску 6,5–7 325–305 г/квтгод., для дизельних двигунів 240–250 1 г/кВт год.

Годинна витрата палива для кожного значення частоти обертання колінчастого вала двигуна підраховується за формулою

кг/год (5)

і також наноситься на графік швидкісної характеристики рисунок 2.

Рисунок 2 – Зовнішня швидкісна характеристика

2.3 Визначення передавальних чисел трансмісії автомобіля

Передавальне число головної передачі визначають за умови забезпечення заданої максимальної швидкості руху автомобіля V_max при максимальній кутовій швидкості обертання w_emax колінчастого вала, вищих передачах у коробці передач та роздавальній коробці.

Вищі передачі приймають за базовим автомобілем, або користуючись наступним:

• для вантажних автомобілів із карбюраторними двигунами остання (вища) передача пряма i_кв = 1, а для таких же автомобілів із дизелями – i_кв = 0,72... 1. Якщо на вантажному автомобілі з дизелем застосовують коробку передач у поєднанні з подільником або демультиплікатором, тоді i_кв = 0.71 ...0,82;

• для легкових автомобілів із задніми ведучими колесами передавальне число останньої передачі знаходиться в межах i_кв = 1,0...0,82 , а для передньопривідних остання передача прискорююча i_кв = 0,73,..0,95;

–у міських та приміських автобусів i_кв =1, у міжміських – i_кв = 0,72.. .0,78.

Мінімальні передавальні числа роздавальних коробок i _ркв сучасних повно–привідних вантажних автомобілів знаходяться в інтервалі від 0,917 до 1.3.

Прийнявши значення i_кв, i_ркв , визначають передавальне число головної передачі за виразом

. (6)

Передавальне число першої передачі i₁ коробки передач визначається з необхідності подолання автомобілем найбільшого опору дороги

, (7)

де i_ркн – передавальне число нижчої передачі у роздавальній коробці. Для повнопривідних вантажних автомобілів i_ркн – 1,31...2.28, або приймають за прототипом.

У тих випадках, коли на автомобілі встановлюється високооборотний двигун, виникає потреба в перевірці можливості руху автомобіля з мінімальною швидкістю V_min = 1.0... 1,4 м/с

, (8)

де ω_emin – мінімальна кутова швидкість колінчастого валу двигуна, яку слід приймати в розрахунках ω_emin = 80 рад/с.

Якщо умова (23) не виконується, тоді передавальне число першої передачі визначають за умовою забезпечення можливості рухатися з мінімальною швидкістю

. (9)

Число ступенів коробки передач знаходять залежно від діапазону коробки D_K рівного відношенню передавальних чисел крайніх передач:

. (10)

Статистичні дані кількості передач залежно від діапазону D_K наведені у таблиці 4 (додаток 4).

У випадку, коли остання передача пряма, передавальні числа проміжних передач знаходять за виразом

, (11)

де j – порядковий номер проміжної передачі;

n – кількість передач.