399
.pdfТаблица 8
Варианты заданий
|
|
Центр масс водителя, |
Цистерна: размеры, мм |
||||
Вариант |
Автомобиль |
мм |
|
|
|
|
|
абсцисса LB |
|
высота HB |
длина |
ширина |
высота |
||
|
|
|
|
|
L |
b |
h |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
1 |
ГАЗ-3307 |
1100 |
|
1218 |
2500 |
1700 |
1200 |
2 |
ГАЗ-3307 |
1100 |
|
1218 |
2600 |
1700 |
1200 |
3 |
ГАЗ-53-12 |
1100 |
|
1218 |
2900 |
1810 |
1000 |
4 |
ГАЗ-53-12 |
1100 |
|
1218 |
3000 |
1720 |
1000 |
5 |
ЗИЛ-133ГЯ |
1300 |
|
1300 |
5270 |
2100 |
1080 |
6 |
ЗИЛ-133ГЯ |
1300 |
|
1300 |
4500 |
2100 |
1080 |
7 |
ЗИЛ-431410 |
1000 |
|
1270 |
3600 |
1720 |
1080 |
8 |
ЗИЛ-431410 |
1000 |
|
1270 |
3540 |
1800 |
1100 |
9 |
ЗИЛ-431510 |
1000 |
|
1270 |
3850 |
1720 |
1080 |
10 |
ЗИЛ-431510 |
1000 |
|
1270 |
3800 |
1700 |
1100 |
11 |
ЗИЛ-433100 |
1200 |
|
1320 |
3900 |
1720 |
1060 |
12 |
ЗИЛ-433100 |
1200 |
|
1320 |
3760 |
1720 |
1080 |
13 |
КамАЗ-43101 |
-300 |
|
1930 |
3830 |
1720 |
1080 |
14 |
КамАЗ-43101 |
-300 |
|
1930 |
3900 |
1700 |
1080 |
15 |
КамАЗ-43105 |
-200 |
|
1930 |
4600 |
1660 |
1100 |
16 |
КамАЗ-43105 |
-200 |
|
1930 |
4760 |
1600 |
1100 |
17 |
КамАЗ-5315 |
-100 |
|
1690 |
4800 |
1750 |
1120 |
18 |
КамАЗ-5315 |
-100 |
|
1690 |
4700 |
1800 |
1128 |
19 |
КамАЗ-5320 |
-100 |
|
1690 |
4900 |
1700 |
1120 |
20 |
КамАЗ-5320 |
-100 |
|
1690 |
4800 |
1700 |
1110 |
21 |
КамАЗ-5325 |
-100 |
|
1700 |
4970 |
2170 |
1222 |
22 |
КамАЗ-5325 |
-100 |
|
1700 |
4800 |
2172 |
1222 |
23 |
КрАЗ-255Б1 |
1700 |
|
1760 |
4400 |
1900 |
1128 |
24 |
КрАЗ-255Б1 |
1700 |
|
1760 |
4350 |
1800 |
1200 |
25 |
КрАЗ-260 |
1280 |
|
1800 |
4900 |
1800 |
1128 |
26 |
КрАЗ-260 |
1280 |
|
1800 |
4800 |
2050 |
1128 |
27 |
МАЗ-53371 |
-200 |
|
1610 |
3900 |
2170 |
1220 |
28 |
МАЗ-53371 |
-200 |
|
1610 |
3830 |
2170 |
1220 |
29 |
Урал-43202- |
1200 |
|
1400 |
3500 |
1800 |
1200 |
|
01 |
|
|
|
|
|
|
30 |
Урал-43202- |
1200 |
|
1400 |
3400 |
2000 |
1200 |
|
01 |
|
|
|
|
|
|
29
Т а б л и ц а 9
Справочные данные базового ТС, необходимые для выполнения расчетов
Показатели |
|
Наименование показателя |
|
||
Число пассажирских мест |
||
Масса, кг |
|
Грузоподъемность МГ |
|
|
Снаряженная масса МО, в том числе осевые массы МО1 и МО2 |
|
|
Полные осевые массы М1 и М2 |
Размеры, мм |
|
Габаритная длина |
|
|
Высота кабины водителя |
|
|
Колесная база L1 (см. Рис. 3) |
|
|
Передний свес |
|
|
Загрузочная длина и погрузочная высота платформы |
|
|
Высота центра масс снаряженного АТС* |
Шины |
и |
Обозначение обода и обозначение шин |
колеса |
|
|
*Если высота центра масс не указана в технической характеристике, принять
ее:
–для автомобиля общего назначения равной высоте центра зева тягового крюка;
–для автомобиля высокой проходимости на 15 % выше центра зева тягового крюка.
Т а б л и ц а 1 0
Параметры цистерны и константы, необходимые для выполнения расчетов
Параметр |
Значение |
|
|
|
|
Форма поперечного сечения цистерны |
Эллиптическая |
Материал цистерны |
Сталь Ст.3сп |
Плотность стали , кг/м3 |
7800 |
Толщина обечайки и днищ, мм |
3 |
Высота горловины цистерны над обечайкой, мм |
400 |
Высота ложементов, на которые установлена цистерна, мм |
120 |
Расстояние от наружной поверхности заднего днища цистерны |
0 |
до кромки платформы, мм |
|
Выступание сливного патрубка цистерны с задвижкой за |
400 |
задний габарит платформы, мм |
|
Высота проблескового маяка с кронштейном, мм |
300 |
Расстояние от задней кромки защитного бампера цистерны до |
Минимальное |
технологической арматуры |
допустимое |
КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ
1.Классификация мазута как опасного груза.
2.Учет массы пассажиров в расчете полных осевых масс автоцистерны.
3.Нормативные документы и их пункты, запрещающие перегрузку ТС.
30
4.Вывод уравнений распределения полной массы автоцистерны по осям.
5.Расчет угла опрокидывания автоцистерны.
6.Контрольные вопросы из введения к практикуму.
31
Р а б о т а № 3
Грузовой автомобиль с нештатным силовым агрегатом
Владельцы грузовых автомобилей нередко устанавливают на них нештатные силовые агрегаты, включающие в себя двигатель, сцепление и коробку передач. После такого переоборудования тягово-скоростные свойства автомобиля должны отвечать ГОСТ Р
522806.
Цель работы – ознакомление студентов:
1)с требованиями, предъявляемыми к тягово-скоростным свойствам грузовых автомобилей и автопоездов;
2)с методами расчетной оценки тягово-скоростных свойств грузовых автомобилей и автопоездов.
УРАВНЕНИЕ ДВИЖЕНИЯ ТС
Уравнение силового баланса ТС при его установившемся движении представляет собой равенство тяговой силы РТ сумме сил сопротивления подъему РП, качению РК и воздуха РВ, т.е.
РТ = РП + РК + РВ. |
(27) |
Тяговая сила
Тяговая сила РТ определяется крутящим моментом МК, снимаемым с коленчатого вала двигателя, передаточным числом u и КПД трансмиссии, а также динамическим радиусом колеса rД:
РТ = kP МК u /rД, |
(28) |
где kP – коэффициент коррекции характеристики двигателя.
Момент МК двигателя описывается квадратным уравнением в зависимости от скорости n вращения коленчатого вала:
|
МК = an2 + bn + c; (nN n nMIN), |
(29) |
|||
где a, b и c |
– коэффициенты квадратного уравнения; |
|
|||
nN |
– скорость |
вращения |
вала |
двигателя |
при |
nMIN |
максимальной мощности; |
|
|
|
|
– минимальная устойчивая |
скорость вращения |
вала |
|||
двигателя.
Коэффициенты a, b и c определяют интерполяционным методом по характерным точкам скоростной характеристики двигателя (nN; МN) и (nM; ММ), где МN – крутящий момент при максимальной мощности двигателя NM; nM – скорость вращения вала
6 См. часть 2 практикума.
32
при максимальном крутящем моменте ММ двигателя. Указанные показатели приводятся в технической характеристике двигателя.
Коэффициенты a, b и c квадратного уравнения (29) находятся в следующих соотношениях:
a |
MN MM |
|
9550NM /nN MM |
; |
|
||
|
|
|
|||||
|
(nM nN ) |
2 |
|
(nM nN ) |
2 |
|
(30) |
|
|
|
|
|
|||
|
|
|
|
c MM anM2 . |
|
||
b 2anM; |
|
|
|
||||
Для записи уравнения тяговой силы (29) в зависимости от скорости v движения ТС воспользуемся соотношением
n = 60 v u/(2 rК) v u/(0,105 rК), |
(31) |
где rК – радиус качения колеса (кинематический радиус).
Радиус rК качения колеса превышает динамический радиус rД на 3-6 % в зависимости от типа шины. Динамический радиус rД с достаточной для практики точностью можно принять равным статическому радиусу r колеса, т.е. rК = kRrД = kRr, где kR – коэффициент, связывающий значения радиуса rК качения и динамического rД (статического r) радиуса колеса.
Таким образом, уравнение тяговой силы (28) с учетом уравнений (29)-(31) принимает вид:
|
ak |
P |
η |
u 3 |
2an |
|
k |
|
η u 2 |
v + kPη(MM + an2 |
|
u |
|
||||||
PT = |
|
|
|
|
|
v2 – |
|
M |
|
P |
|
|
|
|
) |
|
; (32) |
||
(0,105kR )2 |
|
|
|
|
|
|
|
r |
|||||||||||
|
r |
|
0,105kR r |
M |
|
|
|||||||||||||
(vMIN v vN),
где vMIN – минимальная скорость движения ТС, соответствующая минимальной устойчивой скорости nMIN вращения вала двигателя;
vN – скорость движения ТС, определяемая скоростью nN вращения вала двигателя при максимальной мощности
NM.
Передаточное число трансмиссии u определяется произведением передаточного числа uК коробки передач и передаточного числа uО главной передачи, т.е. u = uК uО.
КПД трансмиссии η определяется числами пар цилиндрических k и конических l шестерен и числом m карданных шарниров, через которые подводится крутящий момент к ведущим колесам:
η = 0,98k0,97l0,995m . |
(33) |
33
Сопротивление подъему
Сопротивление подъему РП подсчитывается по массе М ТС и углу продольного подъема дороги :
РП = М g sinα. |
(34) |
Сопротивление качению
Сопротивление качению РК определяется массой М ТС с учетом угла продольного уклона дороги и коэффициентом f сопротивления качению, который линейно возрастает от скорости v АТС: f = fO + kf v. Отсюда
РК = М g f cosα = М g cos (fO + kf v). |
(35) |
Сопротивление воздуха
Сопротивление воздуха РВ определяется по коэффициенту обтекаемости kВ и площади F лобового сопротивления ТС в зависимости от скорости движения:
РВ = kВ F v2 = kВ В1 Н v2, |
(36) |
где В1 и Н - колея передних колес и габаритная высота ТС соответственно.
Уравнение движения АТС
Анализ уравнений (32)-(35) сил, действующих на ТС, свидетельствует о том, что уравнение (27) может быть записано квадратным уравнением в зависимости от скорости v движения АТС:
Аv2 + Bv + C = 0; |
|
|
(vMIN v vN); |
||||||||||||
|
|
|
|
akPη |
|
|
|
u 3 |
|||||||
A = |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
– kВВ1Н; |
||
(0,105kR )2 |
|
|
|||||||||||||
|
|
|
r |
||||||||||||
B = |
|
2an |
M |
k |
P |
η |
u 2 |
|
– М g kf cosα; |
||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||
0,105kR |
|
|
|||||||||||||
|
|
r |
|
|
|
||||||||||
C = kPη(MM + anM2 )u – М g(sinα fOcosα).
r
(37)
(38)
(39)
(40)
РАСЧЕТНАЯ ОЦЕНКА ТЯГОВО-СКОРОСТНЫХ СВОЙСТВ
Максимальная скорость
Максимальная скорость vMAX ТС может быть ограничена скоростью nN вращения вала двигателя при максимальной мощности либо тяговой силой РТ.
34
vN; |
(vN vT ); |
|
||||||
vMAX v |
T |
; |
(v |
N |
v |
T |
), |
(41) |
|
|
|
|
|
|
|||
где vN и vТ - максимальные скорости ТС по частоте nN вращения вала двигателя и по тяговой силе РТ соответственно.
Скорость vN (км/ч) подсчитывается исходя из уравнения (31):
vN = 0,378 rК nN / u. |
(42) |
Скорость vТ (км/ч) определяется решением |
квадратного |
уравнения (37) АvT2 + B vТ + C = 0 с коэффициентами (38)-(40):
vТ = – 1,8(В + B2 4AC )/A. |
(43) |
Варианты определения максимальной скорости vMAX (41) показаны на рис. 4 традиционным графоаналитическим решением уравнения (27) силового баланса ТС. На диаграмме (а) скорость vТ, найденная по уравнению (43), превышает скорость vN. В этом случае движение АТС со скоростью vТ невозможно. Скорость vТ является гипотетической, так как она лежит вне области определения тяговой силы PT (32) (штриховая линия). Максимальная скорость vMAX движения ТС определяется максимальной скоростью nN вращения вала двигателя и равна vN.
РТ,
РК, РТ
РК + РВ
РТ
РК + РВ 
РК + РВ |
РК |
РК
0 |
vN vT |
v |
vT vN v |
|
|
0 |
|
|
а) |
|
б) |
Рис. 4. Графики силового баланса движения АТС на высшей передаче. Максимальная скорость ограничена: а) частотой вращения вала двигателя; б) соотношением тяговой силы и сил сопротивления движению
35
На рис. 4, б скорость vТ лежит в области определения тяговой силы PT (32) и ниже скорости vN, обеспечиваемой максимальной частотой nN вращения вала двигателя. При этом максимальная скорость vMAX ТС определяется соотношением тяговой силы PT и силы РК + РВ сопротивления движению и равна vТ.
Максимальный преодолеваемый подъем
Принимая во внимание, что скорость движения ТС на подъеме αMAX низкая, можно пренебречь сопротивлением воздуха и влиянием скорости на сопротивление качению, т.е. РВ = 0 и f = fO. Кроме того, движение ТС осуществляется при максимальном крутящем моменте ММ двигателя. Таким образом, квадратное уравнение (37)-(40) принимает вид:
kP ММ uη/r – М g(sinαMAX fOcosαMAX) = 0. |
(44) |
Продольным уклоном i дороги называют тангенс угла наклона дороги к горизонту, выраженный в процентах: i = tgα 100%. В связи с этим выразим sinαMAX и cosαMAX в уравнении (44) через tgαMAX = iMAX/(100%): разделим все члены уравнения на cosαMAX. Так как
sinα/cosα = tgα и 1/cosα = 
1 tg2α, уравнение (44) преобразуется к виду:
kPMMuη |
|
|
|
|
|
|
1 tg |
2 |
αMAX = fO tgαMAX. |
(45) |
|||
rMg |
|
|||||
|
|
|
|
|
|
|
Это уравнение приводится к квадратному путем возведения в квадрат правой и левой частей. Последующее его решение относительно tg MAX имеет вид:
|
Z |
1 Z2 f 2 |
f |
|
|||
iMAX = |
|
|
|
0 |
0 |
100%; Z = kP ММ uη/(r М g). |
(46) |
|
1 Z |
2 |
|
|
|||
|
|
|
|
|
|
|
|
В подкоренном выражении можно принять fO = 0 ввиду его относительной малости.
Скорость движения на подъеме 3 %
Определение скорости движения на подъеме 3 % имеет смысл в том случае, если максимальная скорость ТС vMAX (41) равна или превышает значение, установленное ГОСТ Р 52280 для движения ТС на подъеме 3 %. Если данное условие выполняется, необходимо:
-подсчитать максимальную по частоте вращения скорость vN
(41)ТС при движении на различных передачах;
36
-определить низшую передачу коробки передач, на которой ТС может двигаться со скоростью не менее установленной ГОСТ Р 52280 для движения АТС на подъеме 3 %;
-определить максимальную скорость v3% (км/ч) движения на подъеме 3% по уравнению, аналогичному решению (41), с коэффициентами (38)-(40):
v3% = – 1,8(В + B2 4AC )/A. |
(47) |
Значения коэффициентов В (39) и С (40) следует подсчитать с учетом уклона 3 %, который соответствует относительно малому углунаклона дороги к горизонту. При этом справедливы следующие соотношения: i/(100%) = tgα α sinα; cosα 1. Таким образом, при выполнении расчета допустимо в уравнениях (38) и (40) коэффициентов А и С принять cosα = 1; sinα = 0,03.
Уравнение (47) может не иметь решения (дискриминант уравнения отрицательный). Это означает, что АТС в данных дорожных условиях не может двигаться со скоростью, равной или выше нормативной. В качестве примера на рис. 5 показано графоаналитическое решение уравнения (27) силового баланса, где нормативная скорость отмечена штриховой вертикальной линией.
РI...РV, |
РI |
РП, |
|
РП+РК, |
|
РП+РК+РВ |
|
|
РII |
|
РП+РК+РВ |
|
РIII |
|
РП+РК |
|
РП |
|
РIV |
|
РV |
0 |
|
Рис. 5. Графоаналитическое решение силового баланса ТС |
|
37
ПОРЯДОК ВЫПОЛНЕНИЯ РАБОТЫ
1.Получить у преподавателя номер варианта задания.
2.Ознакомиться с требованиями нормативных документов, на которые сделаны ссылки в методических указаниях к работе. Установить, какие показатели тягово-скоростных свойств требуется определять для одиночного автомобиля, а какие для автопоезда.
3.Провести расчетное определение тягово-скоростных свойств одиночного автомобиля и/или автомобиля в составе автопоезда в следующей последовательности:
а) максимальная скорость (41)-(43); б) максимальный преодолеваемый подъем (46);
в) максимальная скорость на подъеме 3 % (47).
4.Сопоставить нормируемые показатели тягово-скоростных свойств одиночного автомобиля и автомобиля в составе автопоезда
снормативными значениями показателей.
5.Составить протокол расчетного определения показателей переоборудованного АТС с учетом требований, изложенных во введении практикума. Рекомендуемое содержание текста протокола приведено в табл. 15.
Таблица 15
Примерное содержание текста протокола расчетного определения показателей переоборудованного АТС
3. РЕЗУЛЬТАТЫ ПРОВЕРКИ
Показатель |
Значение |
фактическое нормативное
Максимальная скорость, км/ч: одиночного автомобиля автомобиля в составе автопоезда
Максимальный преодолеваемый подъем, %
одиночного автомобиля
автомобиля в составе автопоезда
Максимальная скорость автопоезда на подъеме
3 %
Остальные данные, кроме силового агрегата, – см. автомобиль модели
_______________
Силовой агрегат – см. Автомобиль модели __________________________
38