Л.С, Жданов Тезника Транспорта. Методические указания к курсовой работе для специальности 240400
.pdf20
Окончательно передаточные числа коробки передач уточняют при выборе параметров зубчатого зацепления в процессе проектирования коробки передач.
3.3 Расчет тяговой диаграммы АТС
Тяговой диаграммой АТС называется графическая зависимость силы тяги на ведущих колесах от скорости движения.
3.3.1 Определение скорости движения АТС на k -й ступени коробки передач
Скорость движения АТС на k -й ступени коробки передач Vak , м/с, определяют по формуле
V |
ak |
= 0,105 |
nerk |
, |
(3.20) |
|
ik i0 |
||||||
|
|
|
|
|||
|
|
|
|
|
где ik - передаточное число k -й ступени коробки передач.
3.3.2 Определение силы, затрачиваемой на преодоление сопротивления воздуха
Силу, затрачиваемую на преодоление |
сопротивления воздуха |
|||
PW k , Н, рассчитывают по формуле |
|
|
||
P |
|
= WV 2 |
, |
(3.21) |
W |
a |
|
|
|
|
k |
|
|
|
3.3.3 Определение силы, затрачиваемой на преодоление дорожного сопротивления
Силу, затрачиваемую на преодоление дорожного сопротивления Pψ , Н, определяют по формуле
Pψ = Ma gf . |
(3.22) |
При этом коэффициент f принимают в соответствии с условиями, определяемыми формулой (3.2).
3.3.4 Определение силы тяги на k -й ступени коробки передач
21
Силу тяги на k -й ступени коробки передач PTk , Н, рассчитывают по формуле
P |
= |
Meik i0ηтр |
. |
(3.23) |
|
||||
T |
|
|
|
|
k |
rk |
|
3.3.5 Построение тяговой диаграммы
Результаты расчетов по формулам (3.20), (3.21), (3.22), (3.23) сводят в таблицу 3.2.
Таблица 3.2 - Тяговая диаграмма
|
|
|
|
|
|
|
В об/мин |
|
Параметр, |
|
|
|
ne |
|
|
|
|
размерность |
0,1 nN |
0,2 nN |
0,3 nN |
... |
nN |
1,1 nN |
|
1,2 nN |
Va , м/с |
... |
... |
... |
... |
... |
... |
|
... |
1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
PW , Н |
... |
... |
... |
... |
... |
... |
|
... |
Pψ , Н |
... |
... |
... |
... |
... |
... |
|
... |
PT , Н |
... |
... |
... |
... |
... |
... |
|
... |
1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
... |
... |
... |
... |
... |
... |
... |
|
... |
Van , м/с |
... |
... |
... |
... |
... |
... |
|
... |
PW ,Н |
... |
... |
... |
... |
... |
... |
|
... |
Pψ , Н |
... |
... |
... |
... |
... |
... |
|
... |
PT , Н |
... |
... |
... |
... |
... |
... |
|
... |
n |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
22 |
|
|
|
По данным таблицы 3.2 строят тяговую диаграмму проектируемо- |
||
го АТС (рисунок 3.2). |
|
|||
P |
|
, |
PT |
|
T |
|
max |
|
|
|
k |
|
PT |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
1 |
|
|
|
|
PT |
|
|
|
|
2 |
|
|
|
|
PT |
|
|
|
|
3 |
|
|
|
|
PT |
Pw + Pψ |
|
|
|
4 |
|
|
|
|
|
Pψ |
|
|
|
Vamax |
Va , м/с |
Рисунок 3.2 - Тяговая диаграмма На рисунке 3.2 показывают максимальную силу тяги на низшей
ступени коробки передач с указанием ее числового значения и размерности. Кривые силы тяги после срабатывания ограничителя показывают штриховой линией:
•для бензиновых двигателей с ограничителем - после ne=0,9 nN (в точке ne=0,9 nN срабатывает ограничитель);
• для дизелей - после ne= nN .
3.4 Расчет динамической характеристики АТС
Динамический фактор на k -й ступени коробки передач Дk определяют по формуле
|
PT |
− PW |
|
|
Дk = |
k |
k |
. |
(3.24) |
|
|
|||
|
Ma g |
|
|
|
|
|
|
|
23 |
|
|
|
|
|
Результаты расчетов сводят в таблицу 3.3. |
|
|
|
||||||
Таблица 3.3 - Динамическая характеристика |
|
|
В об/мин |
|||||||
|
|
|
|
|
|
|
ne |
|
|
|
Дk |
0,1 nN |
0,2 nN |
0,3 nN |
nN |
1,1 nN |
1,2 nN |
||||
|
... |
|||||||||
Д1 |
... |
|
... |
|
|
... |
... |
... |
... |
... |
Д2 |
... |
|
... |
|
|
... |
... |
... |
... |
... |
... |
... |
|
... |
|
|
... |
... |
... |
... |
... |
Дn |
... |
|
... |
|
|
... |
... |
... |
... |
... |
|
По данным таблицы 3.3 строят динамическую характеристику (ри- |
|||||||||
сунок 3.3) с номограммой нагрузок (динамический паспорт АТС). |
||||||||||
|
Рисунок 3.3 - Динамический паспорт |
|
|
|
||||||
Д0 |
|
|
|
Д |
Дmax =ψmax |
|
|
|
||
|
|
|
|
|
0,4 |
Д1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
0,3 |
Д2 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Д3 |
|
0,4 |
|
|
|
|
0,2 |
|
|
Д4 |
ψ |
|
0,3 |
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
|
|
|
0,1 |
|
|
|
|
||
0,2 |
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
0,1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
0,2 |
0,4 |
0,6 |
0,8 |
|
1,0 |
|
|
Vamax Va , м/с |
|
|
Динамический фактор |
Д0 характеризует тяговые свойства АТС |
||||||||
без нагрузки, т. е. его масса равна снаряженной M0 . Величина динами- |
||||||||||
ческого фактора при любой частичной (от номинальной) нагрузке (0,1; |
||||||||||
0,2; 0,3; ...) может быть определена по номограмме нагрузок. При этом |
||||||||||
динамический фактор Д0 определяют по формуле |
|
|
||||||||
|
|
|
|
|
|
Д0 = Д |
Ma . |
|
|
(3.25) |
|
|
|
|
|
|
|
M0 |
|
|
|
24 |
|
|
|
На графике динамического паспорта оси Д |
соответствует мас- |
||
штаб « a », а оси Д0 - « a0 ». Соотношение масштабов |
|||
a0 = a |
Ma |
. |
(3.26) |
|
|||
|
M0 |
|
При построении номограммы нагрузок одинаковые значения динамического фактора соединяют прямыми линиями.
3.5 Расчет параметров приемистости АТС
Приемистость оценивают величинами максимального ускорения на твердой горизонтальной дороге, времени и пути разгона в заданном интервале изменения скорости движения.
Ускорение АТС при разгоне на каждой ступени коробки передач
jak , м/c2, определяют по формуле |
(Дk −ψ)g |
|
|
|||
ja |
|
= |
, |
(3.27) |
||
k |
δj |
|||||
|
|
|
|
|||
|
|
|
k |
|
|
где ψ - коэффициент общего дорожного сопротивления, который принимают для всех АТС равным f0 = 0,015 с учетом изменения его от
скорости в соответствии с формулой (3.2);
δjk - коэффициент учета вращающихся масс на k -й ступени.
δj |
= 104, |
+0,04ik2 . |
(3.28) |
k |
|
|
Результаты расчета по формуле (3.27) сводят в таблицу 3.4, аналогичную таблице 3.3, на основании которой строят график ускорений (рисунок 3.4).
Для определения времени и пути разгона расчетный интервал скоростей от Vamin до нормируемой заданной скорости Vaнор (60 км/ч - грузовые АТС и автобусы, 100 км/ч - легковые) разбивают на мелкие уча-
стки, для каждого из которых считают jaср = 0,5(jaв + jaс ) величиной постоянной.
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
25 |
|
|
ja , |
ja |
max |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
м/с |
|
|
|
ja |
|
|
|
|
|
|
||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
ja2 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
ja3 |
|
|
|
∆V |
|
|
|
|
|
|
|
ja4 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
∆V |
|
|
|
|
|
Va |
min |
Va |
Va |
2 |
Va |
в |
Va |
с |
Va |
max |
Va , м/с |
|
|
1 |
|
|
|
|
|
Рисунок 3.4 – График ускорений
Значение ∆V участка принимают такой, чтобы их количество в заданном интервале было не меньше десяти. Для каждого участка можно записать Vaс =Vaв + jaср ∆t , где ∆t - время изменения скорости от
Vaв до Vaс . Тогда время разгона на участке ∆t ,с
Va |
с |
−Va |
в |
|
|
|
∆t = |
|
|
. |
(3.29) |
||
|
jaср |
|
||||
|
|
|
|
|
Полное время разгона в заданном интервале скоростей T60(100), с
n
T60(100) = ∑∆ti . (3.30)
i=1
Путь разгона за время ∆t ∆S , м, определяют |
|
|
|||||
∆S = 0,5 V |
aв |
+V |
aс ) |
∆t =V |
aср |
∆t . |
(3.31) |
( |
|
|
|
|
26
Полный путь разгона S60(100), м, равен
S |
|
|
n |
|
60 |
(100) |
= ∑∆Si . |
(3.32) |
|
|
i=1 |
|
Время разгона до заданной скорости и путь разгона увеличивают на величину, соответствующую времени переключения передач. Его принимают равным 1 с для легковых АТС и 2 с для грузовых и автобусов. Переключение осуществляют при достижении максимальной скорости на каждой ступени. Снижением скорости за время переключения
tп можно пренебречь. Путь, пройденный АТС за время переключения с |
|||||||||||||||
k -й на (k +1) ступень Sп |
|
, м, определяют |
|
|
|
||||||||||
|
|
|
|
|
k |
Sп |
=Vk |
|
|
tп. |
|
|
(3.33) |
||
|
|
|
|
|
|
|
max |
|
|
||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
k |
|
|
|
|
|
||
Рекомендуют результаты расчетов свести в таблицу 3.5. |
|
||||||||||||||
Таблица 3.5 - Время и путь разгона |
|
|
|
|
|
|
|||||||||
Участок |
Интервал |
|
jaср , |
|
∆t ,с |
|
|
Vaср , |
∆S , м |
Tр, с |
S р, м |
||||
|
скоростей |
|
м/c2 |
|
|
|
|
м/с |
|
|
|
||||
1 |
Va |
min |
- Va |
|
|
... |
|
... |
|
|
... |
... |
... |
... |
|
|
|
|
1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
2 |
Va |
- Va |
2 |
|
|
... |
|
... |
|
|
... |
... |
... |
... |
|
|
|
1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
3 |
Va2 - Va3 |
|
|
... |
|
... |
|
|
... |
... |
... |
... |
|||
... |
|
... |
|
|
|
... |
|
... |
|
|
... |
... |
... |
... |
|
n ≥ 10 |
Van-1 - Vaнор |
|
|
... |
|
... |
|
|
... |
... |
... |
... |
4 ОПРЕДЕЛЕНИЕ ОСТАНОВОЧНОГО ПУТИ АТС ПРИ ТОРМОЖЕНИИ
Величина тормозного пути при экстренном торможении АТС является одним из нормируемых оценочных параметров тормозных свойств. Данный путь Sо, м, определяют по формуле
Sо =Vо(τр +τс +0,5τн)+ 2Vϕо2g , (4.1)
где Vо - начальная скорость торможения, м/с;
τр - время реакции водителя, с;
τс - время срабатывания тормозного привода, с;
τн - время нарастания замедления, с;
27
ϕ - коэффициент сцепления.
Для всех типов АТС τр= 0,8 с. При наличии тормозной системы с гидроприводом и дисковыми тормозными механизмами τс=0,05 -0,07 с, с барабанными тормозными механизмами τс= 0,15 - 0,20 с, с пневмоприводом - τс= 0,2 - 0,4 с. Для легковых автомобилей τн= 0,05 - 0,20 с, для грузовых с гидроприводом - τн= 0,05 - 0,40 с, для грузовых с пневмоприводом - τн= 0,15 - 1,50 с, для автобусов - τн= 0,2 - 1,3 с.
Рассчитать величину остановочного пути для значений коэффициента сцепления ϕ1= 0,2, ϕ2 = 0,4, ϕ3 = 0,6 для скоростей движения от 0
до Vо =Vmax (не менее пяти точек для каждого значения ϕ в этом диа-
пазоне. После этого строят кривые остановочного пути (рисунок 4.1), отмечают на графике величины пути торможения с начальной скорости 40 км/ч (в соответствии с ГОСТ 25478 - 91).
So , |
ϕ1 = 0,2 |
м/с |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
So′40 |
= |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
ϕ2 = 0,4 |
|
|
||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
S′′ |
= |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
ϕ3 = 0,6 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
o40 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
So′′′40 = |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
0 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
11,1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Vamax |
Va , м/с |
Рисунок 4.1 - Остановочный путь
28
5 ОПРЕДЕЛЕНИЕ РАСХОДА ТОПЛИВА АТС
Для оценки топливной экономичности АТС строят кривую топливной характеристики установившегося движения (ГОСТ 20306 - 90) на высшей ступени в коробке передач.
Путевой расход топлива Qs , л/100 км, определяют по формуле |
|||||
Qs = |
ge |
|
|
(WVa2 + Ma gψ), |
(5.1) |
36000ρ |
η |
|
|||
|
|
т |
тр |
|
где ge - удельный эффективный расход топлива, г/кВт ч; Ma - полная масса АТС, кг;
ρт - плотность топлива, кг/л; ψ - коэффициент общего дорожного сопротивления с учетом
скорости движения транспортного средства.
Удельный эффективный расход топлива ge , г/кВт ч, определяют по формуле
ge = gN KиKч, |
(5.2) |
где gN - удельный расход топлива двигателем при максимальной
мощности, г/кВт ч;
Kи - коэффициент, учитывающий зависимость удельного рас-
хода топлива от степени использования мощности двигателя;
Kч - коэффициент, учитывающий зависимость удельного рас-
хода топлива от частоты вращения коленчатого вала двигателя. Удельный расход топлива двигателем при максимальной мощно-
сти gN , г/кВт ч, рассчитывают по формуле |
|
|
||
|
|
gN = (1,05 −1,15)ge |
, |
(5.3) |
|
ge |
min |
|
|
где |
- минимальный удельный расход топлива двигателем, |
|||
|
min |
|
|
г/кВт ч.
Минимальный удельный расход топлива двигателем [1]:
•для дизелей - gemin = 195 - 230 г/кВт ч;
•для бензиновых двигателей - gemin = 250 - 300 г/кВт ч.
Коэффициент, учитывающий зависимость удельного расхода топлива от степени использования мощности двигателя Kи, рассчитывают
по формуле
29 |
|
Kи = A − BИ + CИ2 , |
(5.4) |
где И - степень использования мощности двигателя; A, B , С - эмпирические коэффициенты.
Значения коэффициентов [1]:
•для дизелей - A= 1,70; B = 2,63; С= 1,92;
•для бензиновых двигателей - A= 2,75; B = 4,61; С= 2,68. Степень использования мощности двигателя И определяют по
формуле
С = |
Nw + Nψ |
, |
(5.5) |
|
|||
|
Ne0ηтр |
|
где N w - мощность, затраченная на преодоление сопротивления
воздуха, кВт;
Nψ - мощность, затраченная на преодоление дорожного со-
противления, кВт;
N e0 - мощность двигателя по внешней скоростной характери-
стики, кВт.
Мощность, затраченную на преодоление сопротивления воздуха N w , кВт, рассчитывают по формуле
N w = |
WVa3 |
. |
|
|
(5.6) |
||||
|
|
|
|||||||
|
|
1000 |
|
|
|
|
|||
Мощность, затраченную на преодоление дорожного сопротивле- |
|||||||||
ния Nψ , кВт, рассчитывают по формуле |
|
|
|
||||||
Nψ = |
|
Ma gψVa |
. |
(5.7) |
|||||
|
|
||||||||
|
|
1000 |
|
|
|
||||
Коэффициент общего дорожного сопротивления с учетом скоро- |
|||||||||
сти движения АТС ψ определяют по формуле |
|
||||||||
|
|
|
V 2 |
|
|
||||
ψ = ψ0 |
1+ |
a |
. |
(5.8) |
|||||
1500 |
|||||||||
|
|
|
|
|
Здесь ψ принимают равным коэффициенту сопротивления качению f , f0 = 0,015 для легковых и автобусов, f0 = 0,020 для грузовых. Формулу (5.8) используют при значениях Va > 15 м/с.
Чтобы определить мощность двигателя по внешней скоростной характеристике, необходимо рассчитать частоту вращения коленчатого вала двигателя ne для данной скорости Va .