1.4 Построение внешней скоростной характеристики двс

Как показано в пункте 1.3.2, внешняя скоростная характеристика (ВСХ) ДВС приближенно может быть представлена зависимостью для эффективной мощности:

где значения N _emax, n_N, а, b и с рассчитаны в пункте 1.3.2.

Преобразуем последнюю формулу:

эффективный крутящий момент ДВС определяется следующей зависимостью:

(15)

где М_N – крутящий момент при максимальной мощности ДВС, Н^.м.

Подставляя ранее полученные значения N_emax, n_N, а, b и с и М_N в формулы (6), (15) и выбирая текущие значения частоты вращения коленчатого вала n_e (порядка 8-ми точек, в число которых обязательно включаются характерные частоты – n_emin, n_M, n_N, n_emax, а интервалы между ними разбиваются равномерно, но при этом значения n_e должны быть кратными 100) и производим расчет ВСХ: результаты вычислений заносим в таблицу 8, по данным которой строим график ВСХ.

Таблица 8 - Внешняя скоростная характеристика ДВС проектируемого автомобиля

Обозначение	nemin	ne2	nе3	ne4	nМ	ne6	nе7	nemax
ne, об/мин	600	800	1000	1200	1400	1600	1800	2000
Ne, кВт	88,4	127,4	163,8	196,6	228,2	250,4	257,4	260
Ne, л.с.	114,24	173,3	222,77	267,38	310,35	340,54	350,07	353,6
Ме, Н.м	1434	1534	1584	1585	1561	1499	1388	1241

1.5 Развесовка и выбор шин

В данном пункте осуществляется распределение массы автомобиля (развесовка) по мостам (если оно не определено в техническом задании на проектирование) и производится выбор шин для проектируемого АТС.

По нагрузке, допускаемой на одиночный мост и, значит, на дорожное полотно, грузовые автомобили делятся на две группы: А – для движения по дорогам с усовершенствованным покрытием – максимальная нагрузка 10 т, и В – для движения, в том числе, и по грунтовым дорогам – максимальная нагрузка 6 т.

Масса приходящая на ведущий мост одного грузового автомобиля, имеющего сдвоенные шины, принимают равной: для группы А – 0,67…0,7, а для группы В – 0,7…0,75 полной массы m_а одиночного грузового автомобиля. Отметим, что увеличение сцепного веса G_φ (массы m_φ), т.е. веса (массы), приходящегося на ведущие колеса, приводит к повышению проходимости автомобиля, но, одновременно, снижает его грузоподъемность.

Для внедорожных автомобилей нагрузки на мосты не регламентированы, поэтому их движение по дорогам общего назначения, как правило, запрещено.

Для автопоездов распределение нагрузки по мостам осуществляется исходя из максимально допустимой нагрузки, передающейся на дорогу – через одиночный мост 10 т, при наличии пневматической подвески, обеспечивающей меньший износ дорожного полотна при торможении, - 11,5 т; через тележку из 2-х сближенных мостов – 18 т, при пневмоподвеске – 19,5 т; через тележку из 3-х сближенных мостов – 24 т. Максимально допустимая полная масса автопоездов в большинстве европейских стран составляет 40 т (для контейнеровозов – 44 т), поэтому нецелесообразно создавать автопоезд, имеющий более пяти осей. Отметим, что передний управляемый мост автопоезда не удается нагрузить более чем 6…7 тоннами по условиям компоновки.

При распределении масс по мостам автомобиля необходимо стремиться к полному использованию грузоподъемности шин, т.е. примерно равной нагрузке на все шины автомобиля.

После распределения массы (веса) автомобиля по мостам, используя стандарты, в которых приводится номенклатура шин, осуществляем выбор шин по нагрузке, приходящейся на колесо, и индексу максимальной скорости: для грузовых автомобилей и автобусов по ГОСТ 5613.

После выбора шин для проектируемого автомобиля определяем основной расчетный радиус колес r₀ – радиус качения колеса без скольжения:

(16)

где D_H – наружный диаметр шины;

D_H = 1,1176 м;

r_СТ – статический радиус шины;

r_СТ = 0,508 м.

Для одиночного автомобилей, зная базу L (пункт 3.1.2) и массу, приходящуюся на переднюю ось – m₁ и заднюю ось (тележку для 3-х осных автомобилей) – m₂, определим положение центра тяжести автомобиля в продольном направлении (см. рисунок 1):

Определим положение центра тяжести АТС в продольном сечении:

Ц. Т.

m₁ G m₂

a b

L

где a – расстояние от центра тяжести до передней оси;

b - расстояние от центра тяжести до задней тележки;

L – база автомобиля;

m₁, m₂ – соответственно масса приходящаяся на переднюю ось и заднюю тележку.

Рисунок 2 - Положение центра тяжести автомобиля в продольном направлении

m₁+ m_т = m_a (17)

a + b = L (18)

1.6 Выбор передаточных чисел трансмиссии

В данном пункте определяется передаточное число главной передачи U_o, ряд передаточных чисел коробки переменных передач (КПП), диапазон передаточных чисел КПП-Д, а передаточное число первой ступени U₁ проверяется по работе буксования сцепления.

1.6.1 Передаточное число главной передачи

Передаточное число главной передачи U_о выбираем из условия обеспечения максимальной скорости V_аmax автомобиля, заданной в техническом задании на проектирование, по следующей зависимости:

(19)

где U_В - передаточное число высшей ступени КПП, U = 0,65;

n_emax – максимальная частота вращения коленчатого вала;

r_о – радиус качения колеса без скольжения;

r_о= 0,533 м.

Полученное значение U₀ должно находится в интервале, приведенном в таблице 9.

Таблица 9 - Передаточные числа U₀ главных передач

Тип АТС	Легковые заднеприводные	Легковые переднеприводные	Грузовые и автобусы
U0	2,7…4,9	3,3…5,1	3,5…9,0

1.6.2 Передаточное число первой ступени КПП

1.6.2.1 Выбор передаточного числа первой ступени КПП

Значение передаточного числа первой ступени U₁ КПП определяется по трём условиям и, если между полученными значениями выполняются определённые соотношения, то одно из них принимается в качестве расчётного:

1) по условию преодоления автомобилем максимального сопротивления дороги ψ_max (преодолению максимального подъёма):

(20)

где G_a =m_a∙g – вес автомобиля, Н;

G_a = 28660 ∙ 9,81 = 281155 Н;

ψ_max = 0,37 - максимальное сопротивление дороги;

η_Т=0,82 – КПД трансмиссии;

М_еmax – максимальный крутящий момент.

2) по условию реализации окружной силы на колёсах автомобиля (по сцеплению шин с дорогой – отсутствию буксования ведущих колёс при преодолении максимального подъёма):

(21)

где φ – коэффициент сцепления шин с дорогой;

φ = 0,75;

G_φ = m_φ∙g – сцепной вес – вес приходящий на ведущие колёса, Н;

G_φ = 11500 ∙ 9,81 = 112815 Н;

K_Rφ - коэффициент перераспределения нагрузки на ведущие колёса при преодолении максимального подъёма – приведен в таблице 10;

K_Rφ=1,09.

Таблица 10 - Значения К_Rφ при преодолении максимального подъема

Тип АТС	КR1	KR2
Легковой	0,75…0,85	1,08…1,14
Грузовой	0,85…0,9	1,05…1,1
Автобусы	0,87…0,92	1,08…1,13
повышенной проходимости	0,4…0,6	1,18…1,22

3) по обеспечению минимальной устойчивости скорости движения автомобиля V_аmin:

(22)

где V_аmin – минимально устойчивая скорость движения;

V_аmin = 3 км/ч;

n_emin – минимальная устойчивая частота вращения коленчатого вала;

n_emin= 700 об/мин.

Если U_1ψ по формуле (20) будет больше, чем U_1φ рассчитанное по формуле (21), необходимо принять меры к увеличению сцепного веса автомобиля G_φ , т.к. при данном G_φ автомобиль не сумеет преодолеть заданный максимальный подъем, приводимый, как правило, в техническом задании.

После расчета U_1ψ, U_1φ и U_1v по формулам (20) – (22) принимаем передаточное число первой ступени U₁ по условиям:

U₁ >U_1ψ< U_1φ и U₁>U_1V , (23)

U₁ >6,25<8,82 и U₁>6,86;

Принимаем: U₁=6,86.

1.6.2.2 Проверка передаточного числа первой передачи по работе буксования

Проверим принятое значение передаточного числа первой ступени U₁ КПП по работе буксования сцепления ω_б при трогании автомобиля с места (определим выделяемую теплоту):

, кДж ; (24)

где М_еmax – максимальный крутящий момент;

М_еmax= 1585 Н·м;

I_a- момент инерции автомобиля, приведённый к ведомому диску сцепления, кг∙м² ;

, кг·м² ; (25)

кг∙м²;

ω₀ – расчётная угловая скорость:

рад/с (26)

рад/с,

M_ψ – момент сопротивления дороги, приведённый к ведомому диску сцепления:

, Н·м, (27)

где ψ – коэффициент сопротивления дороги;

ψ = 0,12;

H∙м;

=29,662 кДж,

Полученное значение ω_б не должно превышать для грузовых автомобилей 50 кДж. Если данное условие не выполняется, то необходимо увеличить U₁, т.к. при данном U₁ будет происходить повышенный нагрев, обугливание и износ фрикционных накладок ведомого диска сцепления. Так как полученная величина работы буксования сцепления ω_б не превышает предельных значений, то в качестве передаточного числа первой ступени окончательно принимаем значение U₁.

Определим диапазон передаточных чисел КП:

(28)

Где U_{КПн =} U₁ – передаточное число КПП на низшей передаче;

U_КПв -передаточное число КП на высшей передаче;

Полученное значение Д находиться в диапазоне, приведенном в таблице 11.

Таблица 11 - Диапазон передаточных чисел Д - КПП

Количество ступеней в КПП	3	4	5	5…22
Д	2,2…2,7	3,0…4,9	3,5…5,0	5…25