Исследование метода определения параметров автомобиля. Монография
.pdf
|
|
|
|
|
|
д(б)5 |
= |
|
10,85 ×1× 5,94 × 0,2 × 2200 |
´ |
|
|
|
||||||||
M |
|
|
|
||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
30 × 4 × 0,505 ×176 |
|
|
|
|
|
|
|||||||
æ |
|
|
|
|
|
|
|
0,12 × 97,93 ×1×1× 5,94 × 0,2 |
ö |
= 0,56. |
|||||||||||
´ ç0,105 + 0,012 × |
|
π × 0,505 |
|
÷ |
|||||||||||||||||
è |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
ø |
|
||||||||||
|
|
|
|
о(б)5 |
= |
|
10,85 ×1× 5,94 × 0,2 × 2200. |
´ |
|
|
|
|
|
||||||||
M |
|
|
|
|
|
||||||||||||||||
|
|
|
30 × 4 × 0,505 ×176 |
|
|
|
|
|
|||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||
æ |
|
|
|
|
|
|
|
|
æ |
97,93 ×1×1× 5,94 × 0,2 ö2 |
ö |
= 0,028. |
|||||||||
´ ç0,010 |
+ 0,00000001 × ç |
|
|
|
|
÷ |
÷ |
||||||||||||||
ç |
|
|
|
|
|
|
|
|
è |
0,505 |
ø |
÷ |
|
||||||||
è |
|
|
|
|
|
|
|
|
ø |
|
|||||||||||
|
|
тр(б)5 |
= |
π × 2200 × 0,2 × (102 +11× 97,93 ×1× 0,2)= 0,083. |
|||||||||||||||||
M |
|||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
3 ×104 ×176 |
|
|
|
|
|
|
|
||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
с(б)5 |
= 0,56 + 0,028 + 0,083= 0,671. |
|||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
M |
||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
Mс(б)5 |
= |
3 ×104 |
×176 × 0,671 |
= 513 Н·м. |
||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
π × 2200 |
|
|
|
||||
Расчет максимальной угловой скорости вращения барабана ωб maxi , а также характеристик M д(б) , M о(б) , M тр(б ) и M с(б) для остальных
передач автомобиля представлен в таблицах 2.6 – 2.11.
По результатам расчетов построены графики зависимостей
M д(б) = f (ωб ), M о(б) = f (ωб ), M тр(б) = f (ωб ) и M с(б) = f (ωб )
и представлены на рисунках 2.4 – 2.7.
Таблица 2.6
Угловая скорость вращения бегового барабана стенда
|
ωб |
0 |
0,2 |
0,4 |
0,6 |
0,8 |
1 |
|
1 передача |
0 |
2,504 |
5,008 |
7,512 |
10,016 |
12,52 |
ωб |
2 передача |
0 |
4,86 |
9,72 |
14,58 |
19,44 |
24,3 |
3 передача |
0 |
7,834 |
15,668 |
23,502 |
31,336 |
39,17 |
|
|
4 передача |
0 |
12,802 |
25,604 |
38,406 |
51,208 |
64,01 |
|
5 передача |
0 |
19,586 |
39,172 |
58,758 |
78,344 |
97,93 |
~ 41 ~
Таблица 2.7
Относительный момент сопротивления двигателя, приведенный к беговым барабанам стенда
|
|
|
ωб |
0 |
0,2 |
0,4 |
0,6 |
0,8 |
1 |
|
|
|
1 передача |
2,183 |
2,622 |
3,061 |
3,5 |
3,939 |
4,378 |
|
|
|
2 передача |
1,125 |
1,351 |
1,578 |
1,804 |
2,03 |
2,257 |
|
M |
д(б) |
3 передача |
0,698 |
0,838 |
0,979 |
1,119 |
1,259 |
1,4 |
|
|
|
4 передача |
0,427 |
0,513 |
0,599 |
0,685 |
0,771 |
0,857 |
|
|
|
5 передача |
0,279 |
0,335 |
0,391 |
0,448 |
0,504 |
0,56 |
Таблица 2.8
Относительный момент сопротивления вспомогательного оборудования, имеющего привод от двигателя автомобиля,
приведенный к беговым барабанам стенда
|
|
|
ωб |
0 |
0,2 |
0,4 |
0,6 |
0,8 |
1 |
|
|
|
1 передача |
0,208 |
0,208 |
0,21 |
0,212 |
0,215 |
0,219 |
|
|
|
2 передача |
0,107 |
0,107 |
0,108 |
0,109 |
0,111 |
0,113 |
|
M |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
о(б) |
3 передача |
0,066 |
0,067 |
0,067 |
0,068 |
0,069 |
0,07 |
|
|
|
|
4 передача |
0,041 |
0,041 |
0,041 |
0,041 |
0,042 |
0,043 |
|
|
|
5 передача |
0,027 |
0,027 |
0,027 |
0,027 |
0,027 |
0,028 |
Таблица 2.9
Относительный момент сопротивления трансмиссии, приведенный к беговым барабанам стенда
|
|
|
ωб |
0 |
0,2 |
0,4 |
0,6 |
0,8 |
1 |
|
|
|
1 передача |
0,027 |
0,028 |
0,03 |
0,031 |
0,032 |
0,034 |
|
|
|
2 передача |
0,027 |
0,03 |
0,032 |
0,035 |
0,038 |
0,041 |
|
M |
тр(б) |
3 передача |
0,027 |
0,031 |
0,036 |
0,04 |
0,045 |
0,049 |
|
|
|
4 передача |
0,027 |
0,034 |
0,041 |
0,049 |
0,056 |
0,064 |
|
|
|
5 передача |
0,027 |
0,038 |
0,049 |
0,061 |
0,072 |
0,083 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
~ 42 ~
Таблица 2.10
Относительный приведенный к беговым барабанам стенда момент внутреннихсил сопротивления в автомобиле на включенной передаче
|
|
|
ωб |
0 |
0,2 |
0,4 |
0,6 |
0,8 |
1 |
|
|
|
1 передача |
2,418 |
2,858 |
3,301 |
3,743 |
4,186 |
4,631 |
|
|
|
2 передача |
1,259 |
1,488 |
1,718 |
1,948 |
2,179 |
2,411 |
|
M |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
с(б) |
3 передача |
0,791 |
0,936 |
1,082 |
1,227 |
1,373 |
1,519 |
|
|
|
|
4 передача |
0,495 |
0,588 |
0,681 |
0,775 |
0,869 |
0,964 |
|
|
|
5 передача |
0,333 |
0,4 |
0,467 |
0,536 |
0,603 |
0,671 |
Таблица 2.11
Момент внутреннихсил сопротивления в автомобиле на включенной передаче, приведенный к беговым барабанам стенда
|
ωб |
0 |
0,2 |
0,4 |
0,6 |
0,8 |
1 |
|
1 передача |
1 847 |
2 184 |
2 522 |
2 860 |
3 198 |
3 538 |
M с(б) |
2 передача |
962 |
1 137 |
1 313 |
1 488 |
1 665 |
1 842 |
3 передача |
604 |
715 |
827 |
937 |
1 049 |
1 161 |
|
|
4 передача |
378 |
449 |
520 |
592 |
664 |
736 |
|
5 передача |
254 |
306 |
357 |
410 |
461 |
513 |
Рис. 2.4. График зависимости M д(б) = f (ωб )
~ 43 ~
Рис. 2.5. График зависимости M о(б) = f (ωб )
Рис. 2.6. График зависимости M тр(б) = f (ωб )
~ 44 ~
Рис. 2.7. График зависимости M с(б) = f (ωб )
2.4.3.Расчет относительного приведенного к беговым барабанам стенда момента инерции системы «автомобиль – стенд»
Для примера приведем расчет параметра a′ на выбеге на включенной 3 передаче и на выключенной передаче.
Для включенной 3-й передачи
¢ |
= |
M N |
. |
(2.79) |
|
|
|||||
a3 |
Jб¢ |
3 |
|||
|
|
|
|
||
Момент инерции системы «автомобиль – стенд» при выбеге на включенной 3 передаче Jб′3 определяется по формуле
¢ |
= |
( |
2 |
×ηтр + JкΣ |
) |
2 |
(2.80) |
Jб3 |
J м ×Uтр3 |
|
×Uст ×ηст + Jб , |
|
|||
где J м – момент инерции, приведенный к валу двигателя, кг·м2;
ηтр – коэффициент полезного действия трансмиссии; ηст – коэф-
фициент полезного действия стенда.
Момент инерции ведущих колес автомобиля определяется по формуле
~ 45 ~
|
|
|
|
æ |
2 |
2 |
ö |
|
|
|
|
J |
кΣ |
= m |
к |
×ç |
rш |
+ rоб |
÷ |
× n |
к |
, |
(2.81) |
|
|
||||||||||
|
|
ç |
|
2 |
÷ |
|
|
|
|||
|
|
|
|
è |
|
ø |
|
|
|
|
где mк – масса колеса в сборе, кг; rш – радиус шины, м; rоб – радиус обода колеса, м; nк – число ведущих колес.
Момент инерции вращающихся масс стенда на выбеге определя-
ется по формуле |
|
|
|||
|
Jб |
= 0,5 ×π × ρб × lб × (rб2 - rб¢2 )× (rб2 + rб¢2 )× nб , |
|
(2.82) |
|
где |
ρ |
б |
– плотность материала бегового барабана, кг/м3; l |
б |
– длина |
|
|
|
|
||
бегового барабана, м; rоб′ – внутренний радиус бегового барабана,
м; nб – число беговых барабанов.
С учетом (2.9), (2.10), (2.11), (2.80), (2.81) и (2.82), выражение
(2.79) примет вид
|
¢ |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
3 ×104 × N |
ном |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||
|
a3 |
= |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
. |
|
|
|
|
|
|
|
|
é |
æ |
J |
|
× (U |
|
×U |
|
)2 |
×η |
|
|
+ |
|
ö |
´ |
|
|
|
|
ù |
|
|
|
|||||||||
|
|
|
|
|
|
ê |
ç |
|
|
м |
|
|
3 |
|
|
0 |
|
|
тр |
|
|
|
÷ |
|
|
|
|
ú |
|
|
|
|
|
|||
|
|
|
|
|
|
ê |
ç |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
2 |
|
|
2 |
|
÷ |
|
|
|
|
|
ú |
|
|
|
|
|
||
|
|
|
|
|
|
è |
+ 0,5 × mк × nк (rш + rоб )ø |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
ê |
|
|
ö2 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
ú |
|
|
|
|
|
||
|
|
|
π × n |
|
|
ê |
æ r |
×η |
|
|
+ 0,5 ×π × ρ |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
ú |
|
|
(2.83) |
|||||||||||
|
|
|
N |
× ê´ ç |
б |
÷ |
|
ст |
б |
× l |
б |
× n |
б |
´ú |
|
|
|
|
|
|||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
ê |
ç r |
÷ |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
ú |
|
|
|
|
|
|||||||||
|
|
|
|
|
|
è к |
ø |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
) |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||
|
|
|
|
|
|
ê |
|
|
|
|
|
2 |
|
|
2 |
|
|
2 |
+ rб¢ |
2 |
|
|
|
|
|
ú |
|
|
|
|
|
|||||
|
|
|
|
|
|
ê |
|
|
|
|
´ (rб - rб¢ |
|
)× (rб |
|
|
|
|
|
|
ú |
|
|
|
|
|
|||||||||||
|
|
|
|
|
|
ê |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
ú |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
ê |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
ú |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
ë |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
û |
|
|
|
|
|
¢ |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
3 ×10 4 ×176 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
1 |
|
|||||||
= |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
= 6,529 |
|
. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
a3 |
|
|
|
é |
æ |
2,11 × (2,5 × 5,94 )2 × 0,95 + |
|
|
|
|
|
|
ö |
|
|
ù |
|
с2 |
||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
´ |
|
|
|
||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
ê |
ç |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
2 |
|
|
|
|
|
|
|
2 |
÷ |
ú |
|
|
|
|
||||
|
|
|
|
|
ê |
ç |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
+ |
|
|
|
|
|
|
÷ |
|
|
ú |
|
|
|
|
||||
|
|
|
|
|
è |
+ 0,5 ×108 × 4 × ((0,54 ) |
(0,254 ) |
)ø |
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
ê |
æ |
0,2 |
ö2 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
ú |
|
|
|
|
|||||
|
|
|
|
|
ê |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
ú |
|
|
|
|
||||||||
|
π × 2200 × |
ê´ ç |
|
|
|
÷ |
× 0,98 + 0,5 × π × 7850 × 0,8 × |
|
4 ´ú |
|
|
|
|
|||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
ê |
è |
0,505 ø |
- (0,16 )2 )× ((0,2)2 + (0,16 )2 ) |
ú |
|
|
|
|
|||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
ê |
´ ((0,2)2 |
ú |
|
|
|
|
|||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
ê |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
ú |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
ê |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
ú |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
ë |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
û |
|
|
|
|
|
~ 46 ~
Для выключенной передачи
a′N |
= |
M N |
. |
(2.84) |
|
||||
|
|
′ |
|
|
|
|
JбN |
|
|
Момент инерции системы «автомобиль – стенд» при выбеге на выключенной передаче Jб′N определяется по формуле
|
|
|
Jб¢N = JкΣ ×Uст2 |
×ηст + Jб , |
|
|
|
|
|
|
|
(2.85) |
||||||||||||||||||||||
|
С учетом (2.9), (2.11) и (2.81), выражение (2.84) примет вид |
|
|
|||||||||||||||||||||||||||||||
|
|
a¢N = |
|
|
|
|
3×104 × Nном |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
. |
|
|
|
|
||||||||||
|
|
|
|
é |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
æ r |
ö |
2 |
|
|
|
|
ù |
|
|
|
|
||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||
|
|
|
|
|
ê(0,5 × m |
к |
× n |
к |
(r2 |
+ r |
2 ))ç |
|
б |
÷ |
|
×η |
ст |
+ú |
|
|
|
|
|
|||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
ê |
|
|
|
ш |
|
|
об |
ç r |
÷ |
|
|
|
ú |
|
|
|
|
|
|||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
è |
|
к |
ø |
|
|
|
|
|
|
|
(2.86) |
|
|
||||
|
|
π × n |
N |
× ê |
+ 0,5 ×π × ρ |
б |
× l |
б |
|
× n |
б |
´ |
|
|
|
ú |
|
|
|
|
||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
ê |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
ú |
|
|
|
|
|
||||
|
|
|
|
|
ê |
|
|
2 |
|
- rб¢ |
2 |
)× |
2 |
+ rб¢ |
2 |
) |
|
|
|
ú |
|
|
|
|
|
|||||||||
|
|
|
|
|
ê |
´ (rб |
|
|
|
(rб |
|
|
|
|
|
ú |
|
|
|
|
|
|||||||||||||
|
|
|
|
|
ê |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
ú |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
ë |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
û |
|
|
|
|
|
a¢N |
= |
|
|
|
|
|
3 ×10 4 ×176 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
= 15,563 |
1 |
. |
||||||||
é |
|
|
|
|
|
|
2 |
|
|
|
|
|
|
2 |
|
æ |
|
0,2 |
ö |
2 |
|
|
ù |
с2 |
||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||||
|
|
ê(0,5 ×108 × 4 × ((0,54) |
|
|
+ |
(0,254 ) |
|
))ç |
|
|
|
|
÷ |
× 0,98 |
+ú |
|
|
|
||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||||||||||||
|
|
ê |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
è 0,505 |
ø |
|
|
|
ú |
|
|
|
|||||||
|
|
π × 2200 × ê |
|
|
+ 0,5 ×π × 7850 × 0,8 × 4 ´ |
|
|
|
|
|
|
ú |
|
|
|
|||||||||||||||||||
|
|
ê |
|
|
´ ((0,2)2 - (0,16)2 )× ((0,2)2 + (0,16)2 ) |
|
|
ú |
|
|
|
|||||||||||||||||||||||
|
|
ê |
|
|
|
|
ú |
|
|
|
||||||||||||||||||||||||
|
|
ê |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
ú |
|
|
|
|
|
|
ë |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
û |
|
|
|
|
По разнице параметра a′ на выключенной и на 3 передаче определяем параметр a′ для двигателя автомобиля
a′д = a′N − a3′ ,
1 a′д =15,563 − 6,529 = 9,034 с2 .
~ 47 ~
2.5. Приводная часть проектируемого стенда
2.5.1. Расчет параметров приводного электродвигателя
По известной регуляторной характеристике электродвигателя задаем в точках при выходе на установившиеся режимы заданную угловую скорость вращения бегового барабана (рисунок 2.8).
Рис. 2.8. График зависимостей
M с(б) = f (ωб ) и M эд = f (U у ,ωб )
Проведем расчет параметров приводного электродвигателя, необходимого для проведения стендовых испытаний.
Требуемая мощность электродвигателя определяется по формуле
Nэд = |
M с(б) max ×ωб max ×[n] |
, |
(2.87) |
|
1000 |
|
|||
|
|
|
|
|
где [n]=1,2 – коэффициент запаса по мощности электродвигателя.
По рассчитанным данным таблиц 2.6 и 2.11, получим расчет требуемой мощности приводного электродвигателя. Результаты расчета занесены в таблицу 2.12.
По результатам расчетов построен график зависимости Nэд = f (ωб ) и представлен на рисунке 2.9.
~ 48 ~
Принимаем максимальную требуемую мощность приводного электродвигателя Nэд = 60 кВт.
Требуемая частота вращения электродвигателя определяется через угловую скорость вращения вала барабана, соответствующую максимальной мощности
|
|
nэд = |
30 ×ωб max |
, |
|
|
|
|
(2.88) |
||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||
|
|
|
|
|
|
π |
|
|
|
|
|
||
|
nэд = |
30 × 97,93 |
= 935 (об/мин.) |
|
|
|
|||||||
|
|
|
|
|
|||||||||
|
|
|
|
|
π |
|
|
|
|
|
|||
Принимаем nэд |
=1000 об/мин. |
|
|
Таблица 2.12 |
|||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
|
Требуемая мощность приводного электродвигателя |
|
|||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
ωб |
|
0 |
|
0,2 |
|
0,4 |
0,6 |
0,8 |
|
1 |
||
|
1 передача |
|
0 |
|
7 |
|
15 |
26 |
38 |
|
53 |
||
Nэд |
2 передача |
|
0 |
|
7 |
|
15 |
26 |
39 |
|
54 |
||
3 передача |
|
0 |
|
7 |
|
16 |
26 |
39 |
|
55 |
|||
|
4 передача |
|
0 |
|
7 |
|
16 |
27 |
41 |
|
57 |
||
|
5 передача |
|
0 |
|
7 |
|
17 |
29 |
43 |
|
60 |
||
Рис. 2.9. График зависимости Nэд = f (ωб )
~ 49 ~
В качестве приводного электродвигателя принимаем асинхронный трехфазный электродвигатель переменного тока 2В 280S6 У2.
2.5.2. Особенности конструкции привода стенда
В связи с большими пусковыми нагрузками, возникающими при прокручивании колес, трансмиссии и силового агрегата автомобиля на беговых барабанах стенда, необходимо разгрузить приводной электродвигатель стенда. Для этого в конструкции стенда могут быть использованы следующие схемы привода беговых барабанов:
-электродвигатель – гидромуфта;
-электродвигатель – гидрообъемная передача.
~ 50 ~