1.4 Параметры двигателя

Определим мощность двигателя Р_eV, необходимую для движения автобуса с максимальной скоростью:

(5)

где V_amax– максимальная скорость автобуса, км/ч (приводится в техническом задании на проектирование);

η_т – КПД трансмиссии;

g = 9,81 м/с² – ускорение свободного падения;

m_a– полная масса автобуса, т;

ψ_Vamax – коэффициент сопротивления дороги при движении автомобиля с максимальной скоростью; для автобусов - ψ_Vamax= 0,018…0,03; принимаем ψ_Vamax=0,02;

К_В и S определены в пункте 1.3.2.

Внешняя скоростная характеристика двигателя внутреннего сгорания – зависимость эффективной мощности и крутящего момента двигателя Ре и Ме от частоты вращения коленчатого вала n, приближенно может быть представлена зависимостью:

Р (6)

где Р_е – текущая мощность ДВС;

Р_{е max} – максимальная мощность ДВС, кВт;

a, b и c – коэффициенты зависящие от типа и конструкции ДВС;

n_е – текущая частота вращения коленчатого вала ДВС, об/мин;

n_р – частота вращения коленчатого вала при максимальной мощности, развиваемой ДВС, об/мин. Принимаем n_р =2000 об/мин.

Основываясь на данных по ДВС автомобилей – прототипов, которые приведены в таблице 1, принимаем для ДВС проектируемого автомобиля:

n_{е min} = 600…800 об/мин – минимальную устойчивую частоту вращения коленвала, n_{е min} = 600 об/мин;

n_М – частоту вращения коленчатого вала при максимальном моменте, развиваемой ДВС, об/мин.

Для дизельного ДВС максимальная частота вращения коленвала

n_{е max}= n_р=2000 об/мин.

Для дизельного ДВС частота вращения коленчатого вала при максимальном крутящем моменте, развиваемом ДВС, определяется по соотношению:

n_М = n_р/ к_n, (7)

где к_n – коэффициент приспособляемости по частоте вращения коленчатого вала ДВС (приведено в техническом задании на проектирование).

n_М = 2000/ 2,1 = 952 об/мин,

Принятые и рассчитанные значения характерных частот вращения коленчатого вала ДВС заносим в таблицу 4.

Таблица 4 - Характерные частоты вращения коленчатого вала ДВС проектируемого автобуса

Частота ДВС	Обозначение	Величина, об/мин
минимальная устойчивая	ne min	600
при максимальном крутящем моменте Мemax	nM	952
при максимальной мощности Рemax	nр	2000
максимальная	ne max	2000

Определим коэффициенты a, b и c, входящие в формулу (6) для дизельного ДВС:

(8)

(9)

(10)

Если коэффициенты a, b и c, определены правильно, то для обоих типов ДВС должны выполняется следующие условия:

1. с< 0;

–0,49< 0;

2. а + b + с = 1;

1,02+ 0,47 + (-0,49) = 1;

3. b + 2с / К_n = 0;

0,47 + 2 · (-0,49) / 2,1= 0;

4. a + b / K_n + c/K_n² = K_м;

1,02+ 0,47 / 2,1+ (-0,49) / 2,1 ²= 1,135.

Рассчитанные и проверенные коэффициенты a, b и с заносим в таблицу 5.

Таблица 5 - Коэффициенты для построения ВСХ

a	1,02
b	0,47
с	-0,49

Для дизельного ДВС максимальная мощность Реmax равна мощности при максимальной скорости Реv, т.к. n_{е max}= n_р.

Р_emax = Р_ev = 153 кВт.

Рассчитаем удельную мощность Р_уд для проектируемого автобуса:

Р_уд. = (11)

Р_уд. =

Крутящий момент М_р при максимальной мощности Р_emax:

М_р= (12)

где Р_emax– максимальная мощность, кВт;

n_р– частота вращения коленчатого вала при максимальной мощности, об/мин.

_Мр=

Тогда максимальный крутящий момент М_emax равен:

М_emax = М_р· К_М , (13)

М_emax = 730,58· 1,135= 829,2 Н·м

Рассчитанные показатели мощности ДВС Р_emax, крутящего момента М_emax и удельной мощности Р_уд должны находиться на уровне автобусов - прототипов, что отражается в таблице 6 и сопоставляется с данными таблицы 7.

Таблица 6 - Основные показатели ДВС проектируемого автобуса и автобусов - прототипов

	Рemax кВт (л.с.)/об/мин	Мemax Н . м/об/мин	Руд. кВт/т
Проектируемый автобус	153 (250)/2000	827,53/952	8,08
Автобусы- Прототипы: Нефаз 5299-40-52	180,5 (250)650	1008/1200	9,5

Таблица 7 - Значения удельной мощности Р_уд. для различных типов автомобилей

Тип автомобиля	легковой	грузовой	автобусы	автопоезда	внедорожные
Руд., кВт/т	17…90	8…20	8…15	4,5…8	7…16

2 Тягово-динамический расчёт проектируемого автобуса

2.1 Построение внешней скоростной характеристики проектируемого автобуса

Как показано в пункте 1.4, внешняя скоростная характеристика (ВСХ) ДВС приближенно может быть представлена зависимостью для эффективной мощности:

Р (14)

где значения Р_emax, n_р, а, b и с рассчитаны в пункте 1.4.

Преобразуем последнюю формулу:

Р и разделив обе (15)

части на ne, получим (16)

эффективный крутящий момент ДВС определяется следующей зависимостью:

(17)

где М_р– крутящий момент при максимальной мощности ДВС, Н^.м.

Подставляя ранее полученные значения Р_emax, n_р, а, b и с и М_р в формулы (14), (17) и, выбирая текущие значения частоты вращения коленчатого вала n_e (порядка 8-ми точек, в число которых обязательно включаются характерные частоты – n_emin, n_M, n_р, n_emax, а интервалы между ними разбиваются равномерно, но при этом значения n_e должны быть кратными 100) и производим расчет ВСХ: результаты вычислений заносим в таблицу 8, по данным которой строим график ВСХ.

Таблица 8 - Внешняя скоростная характеристика ДВС проектируемого автобуса

Обозначение	nemin1	ne2	nm	ne4	ne5	ne6	ne7	nр8= nemax
ne, об/мин	600	800	952	1200	1400	1600	1800	2000
Ре, кВт	51,27	69,13	82,49	103,33	118,76	132,49	144,05	153
Ре, л.с.	69,72	94,02	112,2	140,53	161,52	180,18	195,91	208,08
Ме, Нм	815,98	825,26	827,53	822,34	810,14	790,78	764,26	730,58

По данным таблицы 8 на миллиметровке формата А4 строится график с указанием: “Рисунок 2 – Внешняя скоростная характеристика двигателя”