4.1. Расчет и построение внешних характеристик двс

Для построения внешней характеристики N_e(п) используются данные таблиц 1 и 2.

Для построения внешней характеристики М_е (п) используется зависимость:

N_e ( ω ) 2π п

М_е = ---------- , где ω = -------- (1)

ω 30

Результаты расчета по формуле (1) сводятся в табл. 3

n/n max	n, об/мин	ω , 1/с	Ne / Ne max	Ne max, кВт	Ме , Нм
0,2	900	94,2	0,214	12,83	136,1
0,3	1350	141,3	0,478	28,65	202,8
0,4	1800	188,4	0,648	38,85	206,2
0,5	2250	235,5	0,760	45,60	193,6
0,6	2700	282,6	0,891	53,48	189,2
0,7	3150	329,7	0,942	56,55	171,5
0,8	3600	376,8	1,0	60,00	159,2
0,9	4050	423,9	0,985	59,10	139,4
1,0	4500	471,0	0,956	57,38	121,8

В табл. 3 в качестве примера приведены результаты расчета внешних характеристик карбюраторного двигателя с параметрами N_{e max} = 60 кВт,

n _min = 900 об/мин и n _max = 4500 об/мин, в которой выделен рабочий диапазон частот от ώ _м = 188,4 1/с, соответствующей величине максимального момента М _{е max} = 206,2 Нм, до ώ _N = 376,8 1/с, соответствующей величине максимальной мощности N _{e max} = 60 кВт.

На рис. 1 представлены графические изображения экспериментальных внешних мощностной и моментной характеристик

Рис. 1. Внешние характеристики заданного ДВС:

а – мощностная, б - моментная

Определение величины максимальной скорости движения АТС

Расчет максимальной скорости движения автотранспортного средства V_max производится на основе графо-аналитического решения уравнения мощностного баланса:

N_т = N_д + N_в , (2)

где

N_т - величина тяговой мощности на ведущих колесах : N_т = N_е

N_д - величина мощности дорожных сопротивлений: N_д = f G_а V,

N_в – величина мощности сопротивления воздуха: N_в = k_в F_лоб V ³

f - коэффициент сопротивления качению колес, принимаемой в расчете 0,02,

G_а – вес АТС в ньютонах,

F_лоб – величина площади лобовой проекции АТС в м²,

V - скорость движения АТС в м/с,

k_в - коэффициент аэродинамического сопротивления АТС,

η _т - коэффициент полезного действия трансмиссии АТС.

Для определения приведенных выше мощностей по соответствующим формулам находятся суммарные затраты мощности на преодоление сопротивлений движению при постоянной скорости

По формуле для определения N_т выбираем величину к.п.д. АТС, из диапазона 0,85 – 0,95, на графике отмечаем соответствующую ординату и проводим линию, параллельную абсциссе, точку пересечения которой с кривой суммарных мощностей сопротивления движению проектируем на ось абсцисс и

получаем величину V_max.

Таким способом графически находится решение уравнения

N_{e max *} η_т = f*G_a*V + k_в*F_лоб* V³ (3)

Для графического решения уравнения (3) предварительно рассчитываются коэффициенты при V и V³.

Примем в качестве примера:

f = 0,02, G_a = m_a*g = 1200*9,8 Н=11760 Н, η_т=0,85, k_в=0,18 Н*с²/м⁴, F _лоб = 2,2 м²

В результате получим следующее уравнение: 235 * V + 0,396 * V³ = 51000 (4)

Результаты расчетов сводятся в табл. 4

V, м/с	N д, Вт	V3, м3 / с3	Nв, Вт	N д + Nв, Вт
10	2352	1000	396	2748
20	4704	8000	3168	7872
30	7056	27000	10692	17748
40	9408	64000	25344	34752
50	11760	125000	49500	61260
60	14112	216000	85536	99648

Графическое решение уравнения (4) привело к результату V_max = 46,5 м/с.

Рис. 2. Графическое решение уравнения (4)

Расчет передаточных отношений трансмиссии

Расчет передаточного отношения главной передачи

Для определения передаточного отношения главной передачи используется соотношение:

u _гп = ω _N * r _g / v _max , ₍₅₎

где r _g - динамический радиус ведущего колеса.

В приводимом нами примере r _g = 0,35 м. Откуда

u _гп = 376,8 * 0,35/46,5 = 2,8

Расчет передаточного отношения 1-й передачи

Для определения передаточного отношения 1-й передачи используется приведенное в табл. 1 значение максимального, задаваемого для каждого варианта коэффициента дорожного сопротивления движению АТС ψ _max.

Величина передаточного отношения 1-й передачи рассчитывается по формуле:

u ₁ = ψ _max * m _а * g * r _g / M_{e max} * u_гп * η _т

Выберем для примера Ψ_max = 0,3. Откуда

u₁ = 0,3*1200*9,8*0,35 / 206,2*2,8*0,85 = 2,52

Расчет передаточных отношений промежуточных передач

Выбирая метод разбивки передач по геометрической прогрессии и принимая n – ю передачу за прямую с u _n = 1, получаем

u₁ = q (^n-1) * u _n , где q – знаменатель прогрессии.

Следовательно

u₂ = u₁ / q , u₃ = u₂ / q = u₁ / q ² и т.д.

В нашем примере величина q = 1,36. Откуда при n=4 передаточные отношения промежуточных передач примут значения:

u ₂ = 1,84, u ₃ = 1,36 и u ₄ = 1,0

Расчет и построение тяговой характеристики

Тяговая характеристика АТС, представляющая собой зависимость силы тяги ведущих колес (Р_т) от скорости движения V на всех передачах, рассчитывается по формулам:

Р _тi = М _{е i} * η _т * u _i* * u _гп / r_g и V _i = ω _i *r_g * / u _i * u _гп (6)

где i – номер передачи.

Результаты расчета по формулам (6) сводятся в табл.

ωi, 1//с	Меi, Нм	Рт 1, Н	V м / с	Рт2 Н	V м / с	Рт3 Н	V м / с	Рт4 Н	V м / c
94,8	136,1	2332	4,67	1702	6,44	1259	8,7	925,5	11,9
141,3	202,8	3471	7,00	2537	9,60	1875	13,0	1379,0	17,7
188,4	206,2	3533	9,34	2580	12,80	1907	17,3	1402,2	23,6
235,5	193,6	3317	11,7	2422	16,00	1790	21,6	1316,5	29,4
282,6	189,2	3242	14,0	2376	19,20	1750	26,0	1285,2	35,3
329,7	171,5	2939	16,4	2146	22,40	1586	30,3	1166,2	41,2
376,8	159,2	2728	18,7	1992	25,60	1472	34,6	1082,6	47,1
423,9	139,4	2388	21,0	1744	28,80	1289	39,0	948,0	53,0
471,0	121,8	2087	23,4	1524	32,00	1126	43,3	828,2	58,9

На рис. 3 в качестве примера построена тяговая характеристика АТС

Рис.3 Тяговая характеристика АТС