3.2.3 Выбор значений коэффициентов и некоторых величин, используемых в дальнейших расчетах

Выбор КПД трансмиссии η_т, коэффициента сопротивления воздуха С_Х, изменения коэффициентов сопротивления качению f от скорости автомобиля V и площади лобового сопротивления А рассмотрен в [1, стр. 19, 21, 33 и 34]. В справочнике [4] приведены значения ширины и высоты автомобилей, необходимые для расчета его площади лобового сопротивления А (площадь Мидделя), которую можно определить приближённо из выражения:

А = ·В_г·Н_г, м²

где:

В_г – габаритная ширина автомобиля, м;

Н_г - габаритная высота автомобиля, м;

- коэффициент заполнения площади лобового сопротивления автомобиля.

Используемый при расчете площади лобового сопротивления А коэффициент составляет для автомобилей-тягачей автопоездов с платформой, покрытой тентом - 0,86 - 0,9, для автобусов вагонного типа - 0,88 - 0,92. При отсутствии справочника можно принять площадь лобового сопротивления для легковых автомобилей особо малого класса А = 1,7 - 1,8 м², малого класса А = 1,8 м², среднего класса А = 1,9 - 2,0 м², большого класса А = 2,0 - 2,2 м², для автобусов длинной от 8,0 до 9,0 м (средний класс) А = 6,6 м², длинной больше 9,5 м А = 6,9 м², для автопоездов с платформой автомобиля - тягача, прицепа или полуприцепа, покрытой тентом группы «А» А = 8,5 м² и группы «Б» и «В» А = 8,0 м².

Расчет скорости автомобиля и силы тяги производят по постоянному радиусу качения колеса в ведомом режиме r_ко приведенному таблицах 3.1, 3.2, 3.3.

3.2.4 Расчет параметров двигателя

При выполнении курсового проекта необходимо предусмотреть использование дизельных двигателей на автобусах и автомобилях-тягачах, а на легковых автомобилях - бензиновых двигателей. Для легковых автомобилей и городских автобусов максимальную мощность двигателя Р_еmax определяют по удельной мощности Р_уд [1, стр. 165, 166 и 168, 169]. После этого выбирают число оборотов двигателя при максимальной мощности·n_р.

Для междугородних автобусов и предельновесовых автопоездов мощность двигателя определяют с некоторым запасом по мощности [1, стр. 169], необходимой для получения заданной максимальной скорости по формуле:

, кВт

где:

G_а – полный вес автопоезда или автобуса, Н;

V_max – максимальная скорость автопоезда или автобуса, км/час;

k_з – коэффициент запаса двигателя по мощности равный 1,05..1,1

О выборе величин η_т, f, А и С_х, используемых в расчете, сказано ранее. Затем выбирают число оборотов двигателя при максимальной мощности n_р.

При выборе числа оборотов двигателя при максимальной мощности n_р следует учесть ниже следующие рекомендации [1, стр. 168, 169]:

- n_p = 5000 – 6000 об/мин, для бензиновых двигателей легковых автомобилей;

- n_p = 3500 – 4000 об/мин, для бензиновых двигателей грузовых автомобилей;

- n_p = 2500 – 3600 об/мин, для дизелей грузовых автомобилей ограниченной грузоподъёмности;

- n_p = 1900 – 2300 об/мин, для дизелей предельновесовых грузовых автомобилей и автобусов большой вместимости;

Зная максимальную мощность P_emax и число оборотов n_p при этой мощности, рассчитывают внешнюю скоростную характеристику крутящего момента двигателя Т_е = f(n_д) на основании заданной скоростной безразмерной характеристики крутящего момента Т_о = f(n_о) по формулам:

n_д = n_о·n_р

Т_е = Т_о·Т_ер

Крутящий момент двигателя при максимальной мощности рассчитывают по формуле:

Т_ер=9550 Р_{е mах} / n_р (Нм)

В расчетах используют характеристику безразмерного крутящего момента Т_о = f(n_о) прототипного двигателя [1, стр. 161, рис. 58] или приведенную в таблице 3.4 для двух бензиновых двигателей с коэффициентом приспособляемости К_т = 1,23 и К_т = 1,08 и для дизельного двигателя с коэффициентом приспособляемости К_т = 1,14.

Располагая безразмерной характеристикой Т_о = f(n_о), рассчитывают внешнюю скоростную характеристику крутящего момента Т_е = f(n_д) и Р_е=f(n_д) мощности двигателя:

Р_е=Т_о·n_о·Р_{е mах}, кВт

приведённая выше формула действительна до n_о = 1,0 включительно. При n_о = 1,1 мощность двигателя составляет Р_е = 0,92Р_еmax.

Таблица 3.4

То для различных типов двигателей	Безразмерная частота вращения no
	0,2	0,3	0,4	0,5	0,6	0,7	0,8	0,9	1,0	1,1
То для бензинового двигателя при КТ=1,23	0,950	1,092	1,180	1,225	1,230	1,202	1,150	1,080	1,000	0,920
То для бензинового двигателя при КТ=1,08	0,860	0,940	0,990	1,040	1,070	1,080	1,070	1,050	1,000	0,920
То для дизеля с регулятором при КТ=1,14	-	-	1,084	1,128	1,140	1,130	1,106	1,104	1,000	0,000

Результаты определения параметров внешней скоростной характеристики двигателя заносят в таблицу 3.5.

Выбирая двигатель по К_т, следует учитывать, что увеличение К_т, приводит к уменьшению литровой мощности [1, стр. 162, рис. 59] и, следовательно, к увеличению рабочего объема двигателя V_ѕt при заданной мощности Р_емах.

На легковые автомобили малого и среднего классов следует устанавливать двигатели с малым коэффициентом К_т, а на автомобили большого класса - с большим.

Таблица 3.5

n0
Т0
nд, об/мин
Те, Нм
Ре, кВт

На основании расчета строят внешнюю скоростную характеристику крутящего момента и мощности двигателя (1, стр. 15, рис. 6). На скоростной характеристике дизеля необходимо изобразить регуляторные ветви, т.е. прямые изменения Р_е и Т_е при изменении n₀ от n₀ = 1,0 до n₀ = 1,1.

В заключение рассчитывают рабочий объем двигателя по известному соотношению [1, стр.168], который для четырёхтактного двигателя определяется как:

, л

где: P_emax в кВт, n_p в об/мин, p_e – среднее эффективное давление (нетто) в цилиндрах двигателя в барах.

Среднее эффективное давление, по некоторым литературным источникам, зависит от коэффициента приспособляемости К_т, степени сжатия двигателя ε и может быть определено как:

p_e = (2,07 – 1,03 K_т)·(1 + ε), бар

Для бензиновых двигателей легковых автомобилей степень сжатия следует принимать в диапазоне значений ε = 9,0 – 9,7, для дизельных двигателей автобусов и автомобилей – тягачей в диапазоне значений ε = 16 – 18.

Следует заметить, что выше приведённой формулой для определения среднего эффективного давления p_e необходимо пользоваться весьма осторожно, так как она не учитывает всех конструктивных особенностей описываемых двигателей, в частности, наличие турбонаддува, организацию рабочего процесса и т. д.

При расчёте рабочего объёма двигателя можно принять следующие значения среднего эффективного давления:

- p_e = 8,0 – 8,5 бар для дизеля без турбонаддува;

- p_e = 13,0 – 14,5 бар для дизеля при наличии турбонаддува;

- p_e = 6,5 – 7,0 бар для дизеля легковых автомобилей;

- p_e = 7,8 – 10,0 бар для бензиновых двигателей.