1 Расчет и выбор эксплуатационной мощности автомобильного двигателя

Основной задачей расчета показателей эксплуатационных свойств автомобиля является подбор параметров шасси и двигателя, которые удовлетворяли бы требованиям, включенным в техническое задание на проектирование (модернизацию) автомобиля.

Исходными данными для выполнения первой части проекта являются:

1. Тип и марка автомобиля (прототип автомобиля);

2. Грузоподъемность ( для грузовых автомобилей) или пассажировместимость ( для легковых автомобилей).

3. Коэффициент грузоподъемности ( ).

4. Число передач ( ) переднего хода.

5. Максимальная скорость автомобиля на прямой передаче ( ) в заданных дорожных условиях.

6. Коэффициент суммарного дорожного сопротивления ( ).

Эксплуатационный вес автомобиля

Эксплуатационный (полный) вес автомобиля:

• для грузового автомобиля

, Н,

где – собственный снаряженный вес автомобиля, Н; – вес груза по номинальной грузоподъемности, Н.

Собственный вес снаряженного автомобиля можно определить через коэффициент грузоподъемности

, Н,

где – коэффициент грузоподъемности (по заданию).

Тогда полный вес грузового автомобиля

, Н;

• для легкового автомобиля

, Н,

где – вес среднего человека ( =750Н); – число пассажирских мест, включая и водителя; – вес багажа, с учетом заправленных емкостей, Н (см. таблицу П.5.6).

Тогда полный вес легкового автомобиля

, Н.

Для легковых автомобилей коэффициент грузоподъемности ; для грузовых автомобилей с колесной формулой 42 ; для полноприводных автомобилей .

Эксплуатационная мощность автомобильного двигателя

Мощность автомобильного двигателя, необходимая для движения полностью груженного автомобиля с установившейся максимальной скоростью в заданных дорожных условиях, определяют по формуле

, кВт,

где – максимальная скорость автомобиля на прямой передаче в заданных дорожных условиях (по заданию), км/ч; – механический КПД трансмиссии, соответствующий кинематической схеме автомобиля-прототипа; – коэффициент суммарного дорожного сопротивления (по заданию); – полный (эксплуатационный) вес автомобиля, равный , Н; М – полная масса автомобиля, кг; g = 9,81 м/с²; К – коэффициент обтекаемости автомобиля (принимают по таблице П.5.7 в зависимости от габаритной площади автомобиля , м², выбранной по таблице П.5.8); F – площадь лобового сопротивления автомобиля, определяемая по формулам:

• для грузовых автомобилей

, м²;

• для легковых автомобилей

, м²,

где – ширина колеи автомобиля, м; – габаритная ширина автомобиля, м; – габаритная высота автомобиля, м; – коэффициент заполняемости площади лобовой поверхности автомобиля ( ).

Величины , и выбирают по автомобилю-прототипу (см. таблицы П.5.9 и П.5.10).

Используя кинематическую схему автомобиля-прототипа (см. приложение 6), подсчитывают механический КПД трансмиссии на высшей передаче (при движении с максимальной скоростью):

• механической трансмиссии

;

• гидромеханической трансмиссии

,

где – КПД, учитывающий потери в трансмиссии при работе автомобиля под нагрузкой; – КПД, учитывающий потери в трансмиссии при выбеге (потери холостого хода при передаче максимальной мощности можно принять ); , – КПД, соответственно цилиндрической и конической пар шестерен ( , ); – КПД, учитывающий потери в движителе ( ); – КПД, учитывающий потери в гидротрансформаторе ( ); , – число пар соответственно цилиндрических и конических шестерен, находящихся в зацеплении на данной передаче (определяют по кинематической схеме автомобиля-прототипа); – число ведущих колес.

Если расчеты выполнены верно, то полученные значения механического КПД трансмиссии должны попасть в интервалы:

• у полноприводных автомобилей ;

• у тяжелых грузовых автомобилей ;

• у средних грузовых и легковых автомобилей .

Для обеспечения необходимых динамических качеств автомобиля в режиме средних эксплуатационных скоростей определяют максимальную мощность двигателя по формуле С.Р. Лейдермана

, кВт,

где , , – эмпирические коэффициенты, зависящие от типа и конструкции двигателя (для карбюраторных двигателей, не имею-щих ограничителя частоты вращения ; для карбюраторных двигателей с ограничителем среднее значение ₁ = 0,73, ₂ = 1,45, ₃ =1,17; для дизелей с центробежным регулятором частоты вращения ₁= 0,53, ₂= 1,56, ₃= 1,09); – соотношение частот вращения вала двигателя ; , – частота вращения соответственно на режиме максимальной скорости автомобиля и на режиме максимальной мощности двигателя; у дизелей ; – номинальная частота вращения; – частота вращения, при которой срабатывает регулятор (ограничитель); у карбюраторных двигателей грузовых автомобилей ограничитель срабатывает при , легковых автомобилей ; для автомобилей с дизелем ; для автомобилей с карбюраторным двигателем, оснащенным ограничителем частоты вращения коэффициент , без ограничителя .

Расчетное значение максимальной эффективной мощности округляют в сторону большего числа, которое должно соответствовать:

• для карбюраторных двигателей

;

• для дизелей

.

2 ТЕПЛОВОЙ РАСЧЕТ

ЧЕТЫРЕХТАКТНЫХ ПОРШНЕВЫХ ДВИГАТЕЛЕЙ