1.2 Последовательность расчетов.

Для выполнения расчетной части задания за объект расчета принимается конкретный тип двигателя предложенного автомобиля.

В технических характеристиках автомобиля приводятся значения максимальной мощности и максимального крутящего момента (N_max , М _max) при соответствующих оборотах коленчатого вала (n_N, n_M,), которые и будут являться исходными данными для выполнения расчетов.

Расчет ведется при различных текущих значениях частоты вращения

коленчатого вала двигателя в диапазоне от n_min до n_max.

Расчет внешней скоростной характеристики начинают с разбиения интервала частоты вращения коленчатого вала двигателя от минимальной (n_min) до максимальной (n_max) на нескльколько (не менее 8) промежуточных значений, включая значения частоты при максимальной мощности n_N и крутящем моменте n_M.

Значение минимальной частоты вращения коленчатого вала можно принять равным 600 об/мин. для дизелей и 800 об/мин. для бензиновых двигателей.

Значение максимальных оборотов коленчатого вала двигателя можно принять n_max = 1,2 n_N для карбюраторных двигателей без ограничителя. Для остальных двигателей n_max ≈ n_N.

При расчетах следует учитывать, что угловая скорость вращения коленчатого вала связана с его частотой вращения соотношением: ω=πn/30.

При определении значений , и в соответствующие формулы подставляют отношение, n_e/n_N изменяя его от 0,2 до 1,0, если двигатель дизельный или карбюраторный с ограничением числа оборотов, или от 0,2 до 1,2, если двигатель карбюраторный без ограничения числа оборотов (легковые автомобили). И в том и в другом случаях, отношение n_e/n_N изменяют с шагом 0,2 т.е 0,2; 0,4; 0,6 и т.д.

Расчётные значения , и вносят в таблицу 1.2 и по её данным строят график скоростной характеристики двигателя рис.1.1

Таблица 1.2

Сводная таблица для построения внешней скоростной характеристики

	_____	0,2	0,4	0,6	0,8	1,0	1,2

Скоростная характеристика двигателя определяется зависимостями N _е и М _к от частоты вращения коленчатого вала

На поле графика скоростной характеристики наносят значения коэффициентов .

Рисунок 1.1 – Скоростная характеристика карбюраторного двигателя без ограничителя числа оборотов.

1.3 Методика определения мощности, момента на ведущих колесах и построения тяговой характеристики автомобиля.

В усовиях эксплуатации автомобиль может двигаться на различных режимах. К этим режимам относятся: установившееся движение (равномерное), разгон (ускоренное), торможение (замедленное) и накат (по инерции). При этом в условиях города продолжительность движения составляет приблизительно 20 % для установившегося режима, 40 % — для разгона и 40 % — для торможения и наката.

П ри всех режимах движения, кроме наката и торможения с отсоединенным двигателем, к ведущим колесам подводятся мощность и крутящий момент.

Часть этой мощности теряется на преодоление различных сопротивлений (трения) в трансмиссии. Потери мощности на трение в трансмиссии:

N_трен = N_е - N_Т

Величина N_тpeн включает в себя два вида потерь: механические и гидравлические.

Механические потери обусловлены трением в зубчатых зацеплениях, карданных шарнирах, подшипниках, манжетах (сальниках) и т.п. Величина этих потерь зависит главным образом от качества обработки и смазки поверхностей трущихся деталей.

Гидравлические потери мощности связаны с перемешиванием и разбрызгиванием масла в механизмах трансмиссии (коробка передач, раздаточная коробка, ведущие мосты и др.). Величина потерь этого вида зависит от вязкости и уровня масла, залитого в механизмы трансмиссии, частоты вращения валов и шестерен.

Указанные потери мощности оцениваются коэффициентом полезного действия трансмиссии η_тр, который можно определить следующим образом:

.

КПД трансмиссии не остается постоянным в течение всего срока эксплуатации автомобиля. В начале эксплуатации нового автомобиля детали трансмиссии прирабатываются, и ее КПД в течение некоторого времени повышается. Далее на протяжении длительного периода он остается почти постоянным, а затем начинает снижаться вследствие изнашивания деталей, отклонения их размеров от номинальных и образования зазоров.

Мощность, подводимая к ведущим колесам, называется тяговой. Ее величина

Νт = N_e 𝜂_тр. (1.10)

При установившемся движении автомобиля (тяговый) крутящий момент

(в Нм), подводимый к ведущим колесам:

M_к = М_еu_Т𝜂_тр, (1.11)

где u_Т – передаточное число трансмиссии.

Передаточного число трансмиссии:

u_Т = u_к u_д u_г , (1.12)

где u_к – передаточное число коробки передач;

u_д – передаточное число дополнительной коробки передач (раздаточная коробка, делитель, демультипликатор);

u_г – передаточное число главной передачи.

КПД трансмиссии равен произведению КПД механизмов, входящих в ее состав:

𝜂_тр = 𝜂_к𝜂_кар𝜂_д𝜂_г ,

где η_κ, η_кар, η_д, η_г — КПД соответственно коробки передач, карданной передачи, дополнительной коробки передач и главной передачи.

Ниже приведены значения КПД трансмиссии различных типов автомобилей и ее отдельных механизмов:

Легковые автомобили классической компоновки 0,90...0,92

Легковые переднеприводные

с поперечным расположением двигателя 0,91… 0,93

Грузовые автомобили и автобусы 0,82...0,85

Автомобили повышенной проходимости 0,80...0,85

Тяговый режим характерен для ведущих колес автомобиля, которые приводят в его в движение в результате возникновения силы тяги

Р_т = , (1.13)

где Р_т – сила тяги на ведущих колесах,Н;

r_k – радиус качения колеса,м.

Тяговой характеристикой автомобиля называется зависимость силы тяги на ведущих колесах от скорости движения автомобиля на различных передачах.

Скорость движения автомобиля (v_а) связано с оборотами коленчатого вала двигателя (n_е) следующей зависимостью:

v_a ≈ 0,377 км/ч. (1.12)

В теории автомобиля различают следующие радиусы автомобильного колеса: статический радиус колеса, динамический радиус колеса, радиус качения колеса.

Приближенно r_ст (в мм.) можно определить по формуле:

r_ст = 0,5d + Δλ_см В, (1.13)

где d - посадочный диаметр обода, мм;

Δ - Н/В - отношение высоты профиля шины к его ширине;

λ_см - коэффициент, учитывающий смятие шины под нагрузкой.

Значения Н/В и λ_см для различных шин следующие:

• шины грузовых автомобилей и шины с регулируемым давлением

(кроме широкопрофильных) – Н/В = 1; λ_см = 0,85...0,9;

• широкопрофильные - Н/В = 0,7; λ_см = 0,85;

шины легковых автомобилей:

• диагональные с дюймовым обозначением - Н/В=0,95; λ_см = 0,85...0,9;

• со смешанным обозначением - Н/В = 0,8...0,85; λ_см = 0,8...0,85;

• радиальные - Н/В = 0,7; λ_см = 0,8...0,85.

У радиальных шин чаше всего Н/В входит в обозначение шины, например, у шины 205/70Р14, 70 - величина Н/В в %, 205 - В в мм.

Значения d и В входят в обозначение шин. Например, у шины

155-330(6,15- 13) В=155 мм; d=330 мм. В скобках даны размеры в дюймах.

Таблица 1.3

Сводная таблица для построения тяговой характеристики

		_____	0,2	0,4	0,6	0,8	1,0	1,2
U1 =	V	км/ч
	PІ	Н
U2 =	V	км/ч
	PІІ	Н
Un =	V	км/ч
	Pn	Н