- •2. Тяговый расчет автомобиля
- •2.1. Определение вспомогательных параметров автомобиля
- •2.2 Определение основных параметров автомобиля
- •2.2.1. Определение мощности двигателя.
- •Внешнюю скоростную характеристику карбюраторного двигателя представим на рис 1.
- •2.3 Определение передаточного числа главной передачи
- •2.4 Определение передаточных чисел в коробке передач
- •2.5 Определение скоростей движения автомобиля на различных передачах
- •3. Динамический расчет автомобиля
2. Тяговый расчет автомобиля
Исходные данные:
Тип автомобиля – легковой;
Грузоподъемность равна 50 кг;
Количество пассажиров равно 4;
Мощность двигателя при 5800 об/мин равна 80 л.с.;
Частота при максимальной скорости равна 3400 об/мин;
Колесная формула – 4Х2;
Число передач – 4;
Максимальная скорость = 39,4 м/с (142 км/ч).
По исходным данным выбираем за прототип автомобиль «Москвич–412».
2.1. Определение вспомогательных параметров автомобиля
Полная масса автомобиля:
ma = mг + mc + mп 2.1
где mг — масса перевозимого груза (грузоподъемность или пассажировместимость) или багажа;
mc — собственная масса автомобиля в снаряженном состоянии без груза. Слагается из конструктивной (сухой) массы автомобиля, массы топлива, массы технических жидкостей, западного колеса, инструмента, принадлежностей и технологического оборудования;
mп — масса водителя и пассажиров в кабине грузового автомобиля или масса водителя и пассажиров в легковом автомобиле или автобусе. Средняя масса пассажира и водителя 70 кг.
Следовательно:
ma = 50 + 1050 + 350 = 1400 кг
Силу тяжести (вес) рассчитаем по формуле: G = 9,81* ma
G = 1400* 9,81 = 13734Н = 13,7 кН
Шины выбирают в соответствии с типом автомобиля, условиями его эксплуатации, нагрузкой на колесо.
Динамический радиус определяют по формуле
rк = 10-3 * rст * λш
rк = 0,265*0,98 = 0,26м
где λш — коэффициент, учитывающий деформацию шины от приложения тангенциальной нагрузки (равен 0,96 – 0,98). В нашем расчете
λш = 0,98
Силу сопротивления воздуха определяют так:
Рw max = k * F * V2max 2.2
где k — коэффициент сопротивления воздуха, ;
F — площадь поперечного сечения (миделево сечение) автомобиля, м3;
V— скорость движения автомобиля, м/с.
Площадь поперечного сечения рассчитывают приближенно, используя данные автомобиля прототипа F = β*В*На, где β — коэффициент заполнения площади. Для легковых автомобилей β = 0,78—0,8 и для грузовых автомобилей β = 0,75—0,9; В – габаритная ширина, м; Hа — габаритная высота автомобиля, м.
Для нашего расчета принимаем β = 0,8
F = 0,8 * 1,55 * 1,48 = 1,42
Подставляя полученные значения в формулу 2.2
Рw = 0,35 * 1,42 * 1555,51 = 775,27Н = 775,3 кН
Мощность на преодоление сопротивления воздуха увеличивается пропорционально кубу скорости:
Nw = k * F * V3 2.3
Nw = 0,35 * 1,42 * 61349,5 = 30576,6Вт = 30,6кВт
2.2 Определение основных параметров автомобиля
2.2.1. Определение мощности двигателя.
Тип двигателя выбирают по аналогии с автомобилем-прототипом.
Мощность двигателя, которую он развивает при равномерном движении автомобиля по хорошей горизонтальной дороге, на прямой передаче, с максимальной скоростью, определяют из уравнения мощностного баланса
2.4
где ψv — коэффициент суммарного дорожного сопротивления при движении по хорошей горизонтальной дороге, в данном случае ψv = ƒ;
G — полный вес автомобиля, Н;
Vmax — максимальная скорость автомобиля, м/с;
k — коэффициент сопротивления воздуха, Н*с2/м4;
тр— механический КПД трансмиссии автомобиля на прямой передаче.
Механический коэффициент полезного действия трансмиссии определим, исходя из ее кинематической схемы по формуле (1.9).
тр= 0,973*0,981(1 – 0,05)1 = 0,912
После того как будет определена мощность Nv построим график внешней скоростной характеристики двигателя, представляющий зависимость Ne, Mк, gе = ƒ(nдв; Vа)- в такой последовательности:
а) в соответствующем масштабе на оси абсцисс откладываем шкалу частот вращения вала двигателя;
б) задаем значение частоты вращения вала двигателя при максимальной мощности nN по прототипу и отметим в масштабе на оси абсцисс;
в) выбираем соотношение между частотой вращения вала двигателя при максимальной скорости автомобиля nv и частотой вращения вала двигателя при максимальной мощности двигателя
λ = 1,10—1,15 — для карбюраторных двигателей без ограничения частоты вращения вала двигателя (легковые и грузовые грузоподъемностью выше 1500кг);
λ = 1,0 — для дизелей и карбюраторных двигателей с ограничителем частоты вращения вала двигателя (грузовые автомобили грузоподъемностью выше 1500кг).
В нашем случае λ = 1,1; nv = 5800 * 1,1 = 6380 об/мин
г) подсчитывают значение коэффициента оборотности по формуле
2.5
д) используя значение коэффициента оборотности, определим скорости движения автомобиля при соответствующих частотах вращения вала двигателя (Vа = nдв/0) и нанесем их на ось абсцисс.
е) строят теоретическую внешнюю скоростную характеристику двигателя.
Максимальную мощность двигателя подсчитывают по формуле
2.6
где с1, с2, с3 – статистические коэффициенты;
с1= с2 = с3 = 1 - для карбюраторного двигателя;
ж) текущие значения мощности двигателя определяют по формуле
где n – произвольное, в пределах рабочей зоны, значение частоты вращения вала двигателя, мин-1. Рабочей зоной частот вращения выбираем диапазон от nv до n = (0,4 ... 0,5) nv.
-
Частота вращения вала (мин-)
Развиваемая мощность (кВт)
n1
2500
Ne1
25531,9
n2
3800
Ne2
38206,4
n3
5100
Ne3
46266,2
n4
5700
Ne4
47540,3
n5
6380
Ne5
46569,4