10

ЗАДАНИЕ

Марка автомобиля – Москвич – 412; тип дорожного покрытия – асфальт;

Наименование параметра, ед. измерения	Обозначения	Значения
Полный вес автомобиля, Н	Ga = ma*g
В т.ч.:
на передний мост, Н	Ga1 = ma1*g
на задний мост (тележку), Н	Ga2 = ma2*g
Вес снаряженного автомобиля, Н	Go = mo*g
В т.ч.:
на передний мост, Н	Go1 =mo1*g
на задний мост (тележку), Н	Go2 = mo2*g
Максимальная мощность двигателя, кВт	Nemax
Угловая скорость коленчатого вала при
максимальной мощности, 1 /с	ωN = π*n/30
Число оборотов колен. вала при макс. мощности	n
Передаточные числа агрегатов трансмиссии
коробка передач:
первая передача	uк1
вторая передача	uк2
третья передача	uк3
четвертая передача	uк4
главная передача	uг
Колея, мм
передних колес	К'
задних колес	К''
База автомобиля, мм	L
Габаритная высота, мм	Н
Габаритная ширина, мм	В
Размер шин,
посадочный диаметр обода, м	dш
высота профиля шины, м	Нш
к. п. д. трансмиссии	ηтр
Аэродинамический коэффициент	Сх
Лобовая площадь, м2	F
Радиус колеса, м	г
Коэффициент сопротивления качению	f
Коэффициент сцепления шин с дорогой	φ
Угол подъема дороги	α
Коэфф. суммарного дорожного сопротивления ­	ψ
Тип автомобиля (легковой, грузовой, автобус)
Тип двигателя (карбюратор.(бензин), дизельный)

Пользуясь Кратким автомобильным справочником НИИАТ, выбираем необходимые параметры модели автомобиля и вносим их в таблицу задания. В эту же таблицу вносим некоторые параметры, которые даны в настоящих методических указаниях (к.п.д. трансмиссии η_тр ; аэродинамический коэф­фициент Сх) и параметры, которые необходимо определить (лобовая пло­щадь, F; радиус колеса, г; коэффициент суммарного дорожного сопротивле­ния, ψ).

Радиус колеса определяем по формуле:

г = 0,5 * dш + 0,89*Нш; м

где: dш - посадочный диаметр обода, м;

Нш - высота профиля шины, м.

Размеры dш и Нш берем из справочника НИИАТ. Пример: размер шин 165 – 330 (6,45 – 13), означает, что диаметр обода dш = 330 мм = 0,33 м; высота профиля шины Нш = 165 мм = 0,165 м. В скобках указаны те же параметры, только в дюймах

(1 дюйм = 0, 0254 м).

Коэффициент суммарного дорожного сопротивления качению опреде­ляется по формуле:

ψ = f*cos α + sin α;

где α - угол подъема дороги, град (значения f и α даны в задании).

1 Анализ тяговых свойств

1.1. Скоростная характеристика двигателя

Скоростная характеристика двигателя представляет зависимость эф­фективной мощности Ne и эффективного момента Mе от угловой скорости коленчатого вала ω_е.

1.1.1 Эффективная мощность

Эффективная мощность двигателя определяется по формуле Лейдермана:

Ne = Nemax*(a*(ωe/ω_N) + b*(ωe/ω_N)² – c*(ωe/ω_N)³); квт (1.1)

где Nemax - максимальная мощность двигателя, кВт;

a, b и с - эмпирические коэффициенты, зависящие от типа двигателя (для карбюраторных двигателей а = b = с = 1,0); для дизельных двигателей а = 0,53; b = 1,56; с = 1,09);

ωe - текущее значение угловой скорости коленчатого вала, 1/с;

ω_N - угловая скорость коленчатого вала при максимальной мощности, 1/с.

Значения ωe, входящие в формулу (1.1) выбираются через равные ин­тервалы.

Для карбюраторного двигателя без ограничителя числа оборотов ωe = (0,2... 1,2) ω_N,

для карбюраторного двигателя с ограничителя числа оборотов и для дизельных двигателей ωe = (0,2... 1,0) ω_N.

Интервал принимаем равным 0,2.

ωe = ωe* ω_N.

1.1.2 Эффективный момент

Эффективный момент двигателя определяем по следующей формуле:

Me = 1000*Ne/ωe; Н*м; (1.2)

Определив значения Ne, Me и ωe вносим их в таблицу 1. 1 и по ее дан­ным строим скоростную характеристику двигателя.

Таблица 1.1- Скоростная характеристика двигателя

(ωe/ωN)		0,2	0,4	0,6	0,8	1,0	1,2
ωe	1/с
Ne	кВт
Me	Н*м

Примечание - на скоростной характеристике двигателя необходимо

отметить следующие значения угловой скорости коленчатого вала:

ωe_min - минимальная угловая скорость коленчатого вала, при которой

двигатель работает устойчиво;

ω_М - угловая скорость коленчатого вала при максимальном моменте;

ω_N - угловая скорость коленчатого вала при максимальной мощности;

ω_max - максимальная угловая скорость коленчатого вала.

1. 2 Динамический паспорт автомобиля

Динамический паспорт автомобиля представляет собой совокупность динамической характеристики и номограммы нагрузок. Динамический пас­порт автомобиля позволяет решать уравнение движения с учетом конструк­тивных параметров автомобиля (Me и др.), основных характеристик дороги (коэффициентов ψ и φ нагрузки на автомобиль).

1.2.1 Динамическая характеристика

Динамическую характеристику строят для автомобиля с полной на­грузкой. С изменением веса автомобиля динамический фактор меняется и его можно определить по формуле:

Da = (Pт – Pв)/Ga; (1,3)

___________________________

___________________________

___________________________

___________________________

___________________________

___________________________

где:

Рт - тяговая сила, Н;

Рв- сила сопротивления воздуха, Н;

Ga - полный вес автомобиля, Н.

Рт =Ме*uтр*ηтр/r; H (1.4)

___________________________

___________________________

___________________________

___________________________

___________________________

___________________________

Рв = 0,5*Сх*ρв*F*Va²; H (1.5)

___________________________

___________________________

___________________________

___________________________

___________________________

___________________________

где:

Me - эффективный момент двигателя (определяется в скоростной ха­рактеристике), Н * м;

uтр - передаточное число трансмиссии (uтр = uк*uрк*uг);

Сх - аэродинамический коэффициент;

ρв - плотность воздуха (ρв = 1,225 кг/м³);

F - лобовая площадь автомобиля, м²;

F = К * Н, м²; для грузовых автомобилей и автобусов;

F = 0,78*В* Н, м²; для легковых автомобилей.

F = 0,78*1.555*1.5=1.8135 м²

где К – колея автомобиля, м;

В – габаритная ширина, м;

Н – габаритная высота автомобиля, м.

Если колея передних и задних колес различна, то значение К=0,5*(K^'+К"); м.

ηтр - к. п. д. трансмиссии;

г-радиус колеса, м;

Va - скорость движения автомобиля, м/с.

Скорость движения автомобиля определяем по следующей формуле:

Va = ωe*r/uтр; м/c (1.6)

______________________

______________________

______________________

______________________

______________________

______________________

где: ωe - угловая скорость коленчатого вала двигателя, 1/с (определяет­ся в скоростной характеристике двигателя).

Примерные значения аэродинамического коэффициента Сх:

• легковые автомобили 0,45 – 0,5;

• автобусы 0,5 – 0,8;

• грузовые автомобили 0,8 – 1,0.

Примерные значения к.п.д. трансмиссии ηтр:

• легковые автомобили ηтр =0,92;

• грузовые двухосные с одинарной главной пе­редачей ηтр =0,9;

• грузовые двухосные с двойной главной пе­редачей ηтр =0,88;

• грузовые трехосные с двумя ведущими мостами ηтр =0,86;

• автобусы двухосные ηтр =0,9;

• автобусы трехосные с двумя ведущими мостами ηтр =0,86;

• полноприводные легковые автомобили ηтр =0,86;

• полноприводные грузовые автомобили и автобусы ηтр =0,82;

Параметры, определенные по формулам (1.3); (1.4); (1.5); (1.6), а также значения (ωe и M) вносим в таблицу 1.2 и по ее данным строим динамическую характеристику.

Построив динамическую характеристику, видим, что при заданных до­рожных условиях движение автомобиля возможно на _____________ передачах при включенной

понижающей передаче раздаточной коробки и на _____________передачах при включенной повышающей передаче раздаточной коробки.

Таблица 1.2 - Динамическая характеристика

ωe	1/c
Me	Н*м
uтр1 = uк1*uрк*uг; ___________________
Vа	м/с
Pт	H
Pв	H
Da	-
uтр2 = uк2*uрк*uг; ___________________
Vа	м/с
Pт	H
Pв	H
Da	-
uтр3 = uк3*uрк*uг; ___________________
Vа	м/с
Pт	H
Pв	H
Da	-
			uтр4 = uк4*uрк*uг; ___________________
Vа	м/с
Pт	H
Pв	H
Da	-
uтр5 = uк5*uрк*uг; ___________________
Vа	м/с
Pт	H
Pв	H
Da	-
uтр6 = uк6*uрк*uг; ___________________
Vа	м/с
Pт	H
Pв	H
Da	-
Vа	м/с
Pт	H
Pв	H
Da	-

1.2.2 Номограмма нагрузок

Чтобы не пересчитывать при каждом изменении веса (нагрузки) вели­чину динамического фактора D, динамическую характеристику дополняем номограммой нагрузок, которую строим следующим образом. Ось абсцисс динамической характеристики продолжаем влево и на ней откладываем отре­зок произвольной длины. На этом отрезке наносим шкалу нагрузки Н в про­центах. Через нулевую точку шкалы нагрузок проводим прямую, параллель­ную оси Da, и на ней наносим шкалу динамического фактора для порожнего автомобиля Do. Масштаб для шкалы Do определяем по формуле:

а_о = а_а*Ga/Go (1.7)

_________________

где:

а_а - масштаб динамического фактора для автомобиля с полной нагруз­кой;

Go - вес снаряженного автомобиля, Н.

Равнозначные деления шкал Do и Da (например, 0,2; 0,4 и т. д.) соединя­ем прямыми линиями.

1.3 Ускорение при разгоне

Одним из показателей динамических качеств автомобиля при неравномерном движении служит ускорение.

Ускорение во время разгона автомобиля определяют для случая движе­ния на всех передачах трансмиссии, на которых возможно движение, по сле­дующей формуле:

j = (Dа – ψ)*g/δ_вр, м /c²; (1.8)

___________________________

___________________________

___________________________

___________________________

___________________________

___________________________

где:

ψ- коэффициент суммарного дорожного сопротивления (по заданию);

g - ускорение свободного падения, м/с²;

δвр - коэффициент учет вращающихся масс.

δвр = 1,03 + 0,04*u_к²*u_рк² (1.9)

___________________________

___________________________

___________________________

___________________________

___________________________

___________________________

Определенные по формуле (1.8) значения ускорения для каждой передачи вносим в таблицу 1. 3 и по ее данным строим график ускорений. Количество кривых на графике соответствует количеству передач. При заполнении таблицы 1.3 значения u_тр, V и Da для каждой передачи берем из таблицы 1. 2.

12

Таблица 1.3- График ускорений

uтр1 = ; δвр1 = ;
Va	м/с
Da	-
j	м/с2
uтр2 = ; δвр2 = ;
V	м/с
Da	-
j	м/с2
uтр3 = ; δвр3 = ;
Va	м/с
Da	-
j	м/с2
uтр4 = ; δвр4 = ;
Va	м/с
Da	-
j	м/с2
uтр5 = ; δвр5 = ;
Va	м/с
Da	-
j	м/с2

2. Топливная экономичность автомобиля

Показателем топливной экономичности автомобиля служит контроль­ный расход топлива, т. е. путевой расход.

Путевой расход топлива необходимо определить для случая движения автомобиля на высшей передаче трансмиссии по участку дороги, характери­зуемой коэффициентом сопротивления ψ.

2. 1 Путевой расход топлива

Путевой расход топлива определяется по следующей формуле:

qп = 1,1* ge_min*K_N*K_ω*(N_ψ + N_В)/(36*Va*ρт* ηтр); л/100км

______________________________________________

______________________________________________

______________________________________________

______________________________________________

______________________________________________

______________________________________________

где:

ge_min - минимальный удельный эффективный расход топлива, г/кВт*ч (для карбюраторных двигателей ge_min = 300 – 340 г/кВт*ч, для дизельных двигателей ge_min = 220 – 260 г/кВт*ч);

K_N и K_ω, - эмпирические коэффициенты, зависящие от степени исполь­зования мощности и от угловой скорости коленчатого вала соответственно;

N_ψ - мощность, затрачиваемая на сопротивление дороги, кВт;

N_В - мощность, затрачиваемая на сопротивление воздуха, кВт;

Vа - скорость движения автомобиля, м/с;

ρт - плотность топлива, кг/дм³;

Плотность топлива в расчетах можно принять следующую:

• для бензина ρт = 0,730 кг/дм³;

• для диз. топлива ρт = 0,860 кг/дм³.

Коэффициенты, зависящие от степени использования мощности K_N и от угловой скорости коленчатого вала K_ω можно определить по следующим эмпи­рическим зависимостям:

- для карбюраторных двигателей:

K_N = 1,2 + 0,14*U – 1,8*U² +1,46*U³;

- для дизельных двигателей:

K_N = 3,27 – 8,22*U + 9,13*U² – 3,18*U³. (2.2)

_______________________________________________

Значения коэффициента K_ω для любых типов двигателей определяют по следующей зависимости:

K_ω = 1,25 – 0,99*(ωe/ω_N) + 0,98*(ωe/ω_N)² – 0,24*(ωe/ω_N)³; (2.3)

_______________________________________________

В формуле (2.2) величина U называется степенью использования мощ­ности и определяется по следующей зависимости:

U = (N_ψ + N_В)/N_Т (2.4)

___________________________

___________________________

___________________________

___________________________

___________________________

___________________________

где: N_Т - тяговая мощность автомобиля, кВт;

Тяговая мощность автомобиля определяется по формуле:

N_Т = N_е* η_тр, кВт. (2.5)

___________________________

___________________________

___________________________

___________________________

___________________________

___________________________

Для оформления расчетов и построения графика топливной экономич­ности автомобиля заполняется таблица 2.1.

Таблица 2.1- График топливной экономичности автомобиля

ωe/ωN
Ne	кВт
nt	кВт
Е
Kω
Vа	м/с
Nψ	кВт
NВ	кВт
Nψ + NВ	кВт
U
KN
qп	л/100 км

При заполнении таблицы 2.1 значения ωe/ω_N и Ne берем из таблицы 1.1. Значения N_т

определяем по формуле (2.5).

Коэффициент K_ω определяем по формуле (2. 3). Значения скорости движения автомобиля на высшей передаче трансмиссии берем из таблицы 1. 2, а мощности N_ψ и N_В определяем по формулам, приведенным ниже.

N_ψ = Ga* ψ*Va/1000, кВт;

___________________________

___________________________

___________________________

___________________________

___________________________

___________________________

N_В = Сх*ρ_В*F*Va³/2000, кВт или N_В = Р_В*Va /1000, кВт.

___________________________

___________________________

___________________________

___________________________

___________________________

___________________________

Степень использования мощности U определяем по формуле (2.4), ко­эффициент K_N определяем по формуле (2.2), а путевой расход топлива qп рассчитываем по формуле (2.1).

Заполнив таблицу 2.1, строим график топливной экономичности авто­мобиля.