4.DOC тсек расчетка
.pdfЗ а д а н и е № 18
РАСЧЕТ ВРЕМЕНИ И ПУТИ РАЗГОНА АВТОМОБИЛЯ НА ПЕРЕДАЧАХ
Цель работы: изучение методики расчета времени и пути при разгоне автомобиля на передачах.
Исходные данные:
1 Время переключения передач принять 0,5 с для легковых автомобилей
исозданных на их базе малотоннажных грузовых, а для остальных грузовых
иавтобусов – 1 с.
Требуется:
1 Рассчитать снижение скорости при переключении передач.
2 Определить значения времени и пути разгона автомобиля.
3 Построить графики зависимости скорости автомобиля от времени и пути разгона.
Теоретические основы выполнения работы.
Считается, что разгон автомобиля начинается с минимальной устойчивой скорости, ограниченной минимальной устойчивой частотой вращения коленчатого вала. Также считается, что разгон осуществляется при полной подаче топлива, т. е. двигатель работает по внешней характеристике.
Для построения графиков времени и пути разгона автомобиля на передачах необходимо выполнить следующие расчеты.
Для первой передачи (см. таблицу 17.1) разобьем кривую ускорений на
интервалы по скорости v: |
|
v = v (i) –v (i–1). |
(18.1) |
Для каждого интервала определяем среднее значение ускорения |
|
Jcp = (J(i) + J(i–1)) : 2. |
(18.2) |
Для каждого интервала v время разгона |
|
ti = v i / Jсрi. |
(18.3) |
Общее время разгона на данной передаче |
|
t = å ti . |
(18.4) |
Путь определяется по формуле |
|
Si = vсрi ti, |
(18.5) |
где vсрi = (v (i) + v (i–1)) : 2. |
|
184
Общий путь разгона на передаче |
|
S = åvсрi ti . |
(18.6) |
В том случае, если характеристики ускорений на соседних передачах пересекаются, то момент переключения с передачи на передачу осуществляют в точке пересечения характеристик.
Если же характеристики не пересекаются, переключение осуществляют при максимальной конечной скорости для текущей передачи.
Во время переключения передач с разрывом потока мощности автомобиль движется накатом. Время переключения передач зависит от квалификации водителя, конструкции коробки передач и типа двигателя.
В процессе переключения передач скорость автомобиля уменьшается. Снижение скорости движения, м/с, при переключении передач может быть подсчитано по формуле, выведенной из тягового баланса,
vп = (g / δ) ψ tп, |
(18.7) |
где g − ускорение свободного падения;
δ − коэффициент, учитывающий разгон вращающихся масс (принимается согласно [7] δ ≈ 1,05);
ψ − суммарный коэффициент сопротивления поступательному движе-
нию (ψ = f + i);
tп − время переключения передач; tп = 0,5c.
Путь, пройденный за время переключения передач, |
|
||||
Sп |
= |
vк + (vк − vп ) |
tп , |
(18.8) |
|
2 |
|||||
|
|
|
|
||
где vк − максимальная (конечная) скорость на переключаемой передаче, м/с; vп − снижение скорости движения при переключении передач , м/с;
tп − время переключения передач, с.
Разгон автомобиля осуществляем до скорости 0,8 vmax. Равновесная максимальная скорость движения на прямой передаче находится из графика изменения динамического фактора, на котором в масштабе отмечается линия суммарного коэффициента сопротивления поступательному движению. Перпендикуляр, опущенный из точки пересечения этой линии с линией динамического фактора на ось абсцисс, укажет нам на равновесную максимальную скорость.
Расчет времени и пути разгона автомобиля на передачах целесообразно вести в табличной форме (таблица 18.1).
Пример выполнения работы.
1 Снижение скорости движения при переключении передач может быть подсчитано по формуле (18.7):
185
Dvп = (9,81 : 1,05) 0,018 × 0,5 = 0,09 м/с.
интервалы по скорости Dv:
Dv = 3,25 - 1,37 = 1,88 м/с.
2 Разгон автомобиля на передаче осуществляется до максимальной скорости на этой передаче. При условии, если графики ускорений пересекаются, то последнее значение скорости принимается по их точке пересечения.
Для каждого интервала определяем среднее значение ускорения
Jcp = 2,08 + 2,29 : 2 = 2,18 м/с2.
Для каждого интервала Dv время разгона
Dti = 1,88 / 2,18 = 0,86 с.
Среднее значение скорости на первом отрезке
vсрi = (1,37 + 3,25) : 2 = 2,31 м/с.
Для остальных значений производятся аналогичные расчеты, которые сводятся в таблицу.
Общее время разгона на данном отрезке
t = 0,86 + 0,80 = 1,66 с.
Путь пройденный на данном отрезке
DSi = 2,31 × 0,86 = 1,98 м.
Общее время разгона на данной передаче
t = 0,86 + 0,80 + 0,79 + 0,83 +1,00 = 4,29 с.
Путь пройденный на первой передаче
DSi = 1,98 + 3,36 + 4,81 + 6,60 +9,84 = 26,59 м.
Путь, пройденный за время переключения передач,
DSп = 10,75 + (10,75 - 0,09)×0,5 = 5,35 м. 2
Разгон автомобиля на второй передаче начинается со скорости
Dv = 10,75 - 0,09 = 10,66 м/с.
Общий разгон автомобиля осуществляется до скорости v = 0,8 · 135,41 = 108,33 км/ч = 30,09 м/с.
3 По рассчитанным данным построим графики зависимости скорости автомобиля от пути v = f(S) и от времени v = f(t) при разгоне (рисунки 18.1, 18.2).
186
Таблица 18.1 − Расчет времени и пути разгона автомобиля ГАЗ-24 на передачах
I |
va, м/c |
1,37 |
3,25 |
5,12 |
7,00 |
8,87 |
10,75 |
|
vi, м/с |
|
1,88 |
1,88 |
1,88 |
1,88 |
1,88 |
|
ji, м/с2 |
2,08 |
2,29 |
2,38 |
2,34 |
2,17 |
0,88 |
|
jср, м/с2 |
|
2,18 |
2,34 |
2,36 |
2,26 |
1,87 |
|
ti, с |
|
0,86 |
0,80 |
0,79 |
0,83 |
1,00 |
|
t,с |
|
0,86 |
1,66 |
2,46 |
3,29 |
4,29 |
|
vср i, м/с |
|
2,31 |
4,18 |
6,06 |
7,93 |
9,81 |
|
Si, м |
|
1,98 |
3,36 |
4,81 |
6,60 |
9,84 |
|
S, м |
|
1,98 |
5,34 |
10,16 |
16,76 |
26,59 |
II |
va, м/c |
10,66 |
11,85 |
13,05 |
14,25 |
15,45 |
16,64 |
|
vi, м/с |
0,09 |
1,20 |
1,20 |
1,20 |
1,20 |
1,20 |
|
ji, м/с2 |
1,89 |
1,81 |
1,74 |
1,62 |
1,53 |
1,46 |
|
jср, м/с2 |
|
1,85 |
1,78 |
1,68 |
1,58 |
1,50 |
|
ti, с |
0,50 |
0,65 |
0,67 |
0,71 |
0,76 |
0,80 |
|
t,с |
4,79 |
5,44 |
6,11 |
6,83 |
7,59 |
8,39 |
|
vср i, м/с |
|
11,26 |
12,45 |
13,65 |
14,85 |
16,05 |
|
Si, м |
5,35 |
7,29 |
8,40 |
9,73 |
11,29 |
12,85 |
|
S, м |
31,95 |
39,23 |
47,63 |
57,36 |
68,65 |
81,50 |
III |
va, м/c |
16,55 |
18,43 |
20,31 |
22,19 |
24,06 |
25,94 |
|
vi, м/с |
0,09 |
1,88 |
1,88 |
1,88 |
1,88 |
1,88 |
|
ji, м/с2 |
1,33 |
1,27 |
1,19 |
1,11 |
1,01 |
0,92 |
|
jср, м/с2 |
|
1,30 |
1,23 |
1,15 |
1,06 |
0,97 |
|
ti, с |
0,50 |
1,44 |
1,53 |
1,63 |
1,77 |
1,95 |
|
t,с |
8,89 |
10,33 |
11,86 |
13,49 |
15,26 |
17,21 |
|
vср i, м/с |
|
17,49 |
19,37 |
21,25 |
23,13 |
25,00 |
|
Si, м |
8,30 |
25,26 |
29,57 |
34,69 |
40,96 |
48,64 |
|
S, м |
89,80 |
115,07 |
144,63 |
179,32 |
220,28 |
268,93 |
IV |
va, м/c |
25,85 |
26,70 |
27,55 |
28,40 |
29,24 |
30,09 |
|
vi, м/с |
0,09 |
0,85 |
0,85 |
0,85 |
0,85 |
0,85 |
|
ji, м/с2 |
0,78 |
0,71 |
0,65 |
0,59 |
0,52 |
0,46 |
|
jср, м/с2 |
|
0,75 |
0,68 |
0,62 |
0,56 |
0,49 |
|
ti, с |
0,50 |
1,14 |
1,25 |
1,37 |
1,53 |
1,73 |
|
t,с |
17,71 |
18,85 |
20,09 |
21,46 |
22,99 |
24,72 |
|
vср i, м/с |
|
26,28 |
27,12 |
27,97 |
28,82 |
29,67 |
|
Si, м |
12,95 |
29,91 |
33,82 |
38,26 |
44,03 |
51,34 |
|
S, м |
281,87 |
311,78 |
345,61 |
383,86 |
427,90 |
479,24 |
187
va,м/c
35
30
25
20
15
10
5
Рисунок 18.1 − График зависимости скорости автомобиля от пути v = f(S)
va, м/с
35
30
25
20
15
10
5
0
0 |
100 |
200 |
300S,м |
400 |
500 |
600 |
Рисунок 18.2 − График зависимости скорости автомобиля от времени v = f(t) при разгоне
Таким образом, общее время разгона автомобиля составило примерно 25 с, а путь, пройденный автомобилем, − 479 м.
188
З а д а н и е № 19
РАСЧЕТ ОСТАНОВОЧНО ПУТИ АВТОМОБИЛЯ
Цель работы: изучение методики расчета остановочного пути автомобиля.
Исходные данные:
1 Время реакции водителя tp = 0,5 с для первой подгруппы, для второй подгруппы – 1с;
2 Время запаздывания срабатывания тормозного привода для гидравлической системы tc » 0,05…0,1 с; для пневматической системы tc » 0,2 с;
3 Коэффициент эффективности тормозов при j ³ 0,4 Кэ = 1,2 − для легковых автомобилей; Кэ = 1,3…1,4 − для грузовых автомобилей и автобусов;
при j < 0,4 Кэ = 1,0.
Требуется:
1 Рассчитать остановочный путь.
2 Построить графики зависимости остановочного пути от скорости движения, для различных условий сцепления колес с дорогой.
Теоретические основы выполнения работы.
Остановочным путем называется расстояние, пройденное автомобилем от момента обнаружения препятствия до полной остановки.
Расчет остановочного пути автомобиля ведется по следующей формуле:
So = vo (tp + tc + 0,5tн )+ Кэ |
vo2 |
, |
(19.1) |
|
2gj |
||||
|
|
|
где So − полный остановочный путь, м;
vo − начальная скорость торможения, м/с; tp − время реакции водителя, с;
tc − время запаздывания срабатывания тормозного привода;
Кэ − коэффициент эффективности тормозов; при j ³ 0,4 Кэ = 1,2 − для легковых автомобилей; Кэ = 1,3…1,4 − для грузовых автомобилей и
автобусов; при j < 0,4 Кэ = 1,0.
Расчеты остановочного пути выполняются при разных коэффициентах
сцепления колеса с дорогой: j1 = 0,5; j2 = 1,0; j3 − принимается по заданию. Скорость выбирается по последней передаче от минимального до мак-
симального равновесного значения.
Пример определения остановочного пути автомобиля ГАЗ-24.
1 Остановочный путь равен
189
So = 5,56(1+ 0,08+ 0,5×0,4)+1,2× |
|
5,562 |
= 9,61 м. |
||
2 |
×9,81× |
0,85 |
|||
|
|
||||
Все последующие расчеты сведены в таблицу 19.1.
Таблица 19.1 – Расчет остановочного пути
ϕ |
v, м/с |
5,56 |
11,97 |
18,38 |
24,8 |
31,2 |
37,61 |
|
|
|
|
|
|
|
|
||
v, км/ч |
17,24 |
40,88 |
64,51 |
88,14 |
111,78 |
135,41 |
||
|
||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
0,5 |
So, м |
6,40 |
24,29 |
52,72 |
91,69 |
141,22 |
201,28 |
|
0,85 |
Sо, м |
5,24 |
17,80 |
36,54 |
61,49 |
92,66 |
130,01 |
|
1,0 |
S, м |
4,99 |
16,40 |
33,08 |
55,03 |
82,25 |
114,74 |
2 По рассчитанным данным построим графики зависимости остановочного пути от скорости движения, для различных условий сцепления колес с дорогой (рисунок 19.1).
190
S,м
250
200
0,5
150 |
|
|
|
0,85 |
|
|
|||
|
||||
|
|
1
100
50
0
17,24 40,87 64,51 88,14 111,78 135,41 vа , км/ч
Рисунок 19.1 – Расчет остановочного пути
Анализ рисунка 19.1 показал, что с увеличением скорости движения и уменьшением коэффициента сцепления остановочный путь автомобиля возрастает.
191
З а д а н и е № 20
РАСЧЕТ ПУТЕВОГО РАСХОДА ТОПЛИВА АВТОМОБИЛЕМ
Цель работы: изучение методики расчета путевого расхода топлива.
Исходные данные:
1 Удельный расход топлива на номинальном режиме для дизельных двигате-
лей g(ep) = 200 г/кВт·ч для первой подгруппы (225 г/кВт·ч – для второй), для бензиновых двигателей g(ep) = 260 г/кВт·ч для первой подгруппы (295 г/кВт·ч – для второй).
2Плотность топлива, согласно справочным данным, принимается:
-дизельного − 820 кг/м3;
-бензина − 750 кг/м3.
Требуется:
1Определить путевой расход топлива автомобилем.
2Построить график зависимости расхода топлива от скорости движения.
Теоретические основы выполнения работы.
Топливной экономичностью автомобиля называют совокупность свойств, определяющих расход топлива при выполнении автомобилем транспортной работы в различных условиях эксплуатации.
Топливная экономичность автомобилей имеет большое значение для экономики страны в целом, так как автомобильный транспорт потребляет около 30 % сжигаемого в Республике Беларусь жидкого топлива, получаемого из нефти, а его стоимость составляет в более 25 % себестоимости транспортных работ. Повышение топливной экономичности автомобилей приводит не только к экономии топлива, снижению себестоимости перевозок, но и к снижению экологической опасности автотранспортных средств.
Топливная экономичность в основном зависит от конструкции автомобиля и условий его эксплуатации. Она определяется степенью совершенства рабочего процесса в двигателе, коэффициентом полезного действия и передаточным числом трансмиссии, соотношением между снаряженной и полной массой автомобиля, интенсивностью его движения, а также сопротивлением, оказываемым движению автомобиля окружающей средой.
При расчете топливной экономичности исходными данными являются нагрузочные характеристики двигателя, по которым ведется расчет путевого расхода топлива:
Q = 100 |
g(ep)КиКеРΣ |
, |
(20.1) |
s |
ρтva |
|
|
|
192 |
где g(ep) − удельный расход топлива на номинальном режиме, г/кВт×ч; Ки − коэффициент использования мощности двигателя (И);
Ке − коэффициент использования частоты вращения коленчатого вала двигателя (Е);
РΣ − мощность, подводимая в трансмиссию, кВт; rт − плотность топлива, кг/мЗ;
va − скорость движения автомобиля, км/ч.
Удельный расход топлива на номинальном режиме для дизельных двигателей
g(ep) = 195…230 г/кВт·ч, для карбюраторных двигателей g(ep) = 260…300 г/кВт·ч. При приближенных значениях принимают средние цифры.
Величины Ки и Ке определяют по эмпирическим формулам: для дизельных двигателей
|
Ки = 1,2 + 0,14И − 1,8И2 + 1,46И3. |
(20.2) |
для карбюраторных двигателей |
|
|
|
Ки = 3,27 − 8,22И + 9,13И2 − 3,18И3. |
(20.3) |
для дизельных и карбюраторных двигателей |
|
|
|
Ке = 1,25 − 0,99Е + 0,98Е2 − 0,24Е3, |
(20.4) |
где И и Е − степень использования мощности и оборотов двигателя; |
|
|
|
И = РΣ : Ре; |
(20.5) |
|
Е = we : wp, |
(20.6) |
PΣ |
− мощность, подводимая в трансмиссию, кВт; |
|
Ре |
− мощность двигателя по внешней скоростной характеристике, кВт; |
|
w е − текущая частота вращения коленчатого вала двигателя, рад/с; w p − частота вращения коленчатого вала двигателя при номинальном
режиме, рад/с; |
|
РΣ = Рψ + Рв + Рп, |
(20.7) |
Рψ − мощность двигателя, затрачиваемая на преодоление сил сопротивления дороги, кВт;
Рв − мощность двигателя, затрачиваемая на преодоление силы сопротивления воздуха, кВт;
Рп − мощность потерь в трансмиссии и на привод вспомогательного оборудования автомобиля, кВт;
Рψ = ψ Gava = ψ ma g va; |
(20.8) |
Рв = Ав Кв va3, |
(20.9) |
Рп = (Ре – Ре(ф)) + (1−hт) ∙ (Рψ + Рв). |
(20.10) |
Расчеты проводятся для трех значений: y1 принимается по заданию;
193