2.2. Визначення потужності двигуна та побудова його швидкісної зовнішньої характеристики

Потрібну ефективну потужність двигуна автомобіля, що проектується, визначають за вказаним у завданні на курсовий проект вели чинами V_тах , φ_v із рівняння потужнісного балансу при русі автомобіля з максимальною швидкістю. кВт׃

11

де φ_v - коефіцієнт опору дороги за максимальної швидкості автомобіля; G_а - сила тяжіння від повної маси автомобіля, Н; V_тах - максимальна швидкість автомобіля, м/с; кF = W- фактор опору повітря, Н·с²/м²; η_т - механічний ККД трансмісії.

Потужність N_v відповідає частоті обертання колінчастого вала двигуна w_v , за якої швидкість руху автомобіля буде максимальною. У дизелів максимальну частоту обертання підтримує регулятор, забезпечуючи рівняння

w_N = w_v, N_тах = N_v,

де N_так - максимальна потужність двигуна; w_N - частота обертання колінчастого вала за максимальної потужності. Проектуючи вантажні автомобілі з дизелям, приймають w_N = 220...260 с^-1.

У карбюраторних двигунах легкових автомобілів та автобусів частота обертання w_v визначається рівністю потужності N_к , що підводиться до ведучих коліс автомобіля, та сумою потужностей N_φ і N_w, які потрібні для подолання автомобілем опорів дороги та повітря. При цьому N_v менше від N_тах, а w_v більше від w_N. Тому при проектуванні приймають N_так = 1,1N_v; w_N = 140...580 с^-1.

Максимальну потужність N_тах та відповідну їй частоту обертання w_N карбюраторних двигунів вантажних автомобілів обмежують з метою підвищення довговічності двигуна. Тому для таких двигунів можна також прийняти

N_тах._об = N_v; w_{N об} = 310…330 с^-1

де N_тах.об - максимальна потужність двигуна з обмежувачем частоти обертання колінчастого вала; w_Nоб частота обертання при потужності N_тах._об

Коли ж виникає потреба побудувати повну криву потужності швидкісної зовнішньої характеристики карбюраторного двигуна вантажного автомобіля, то приймають N_тох⁼ 1,01.. 1,02 N_тах._об; w_N = 1,03...1,04 w_{N об}; w_v= 1,15... 1,20 w_N.

Швидкісну зовнішню характеристику двигуна будують за наближеними формулами

N= N_тах w/w_N[а+в· w/w_N - (w/w_N)], квт; М_к = 1000 N/w, н·м;

q = к_w q_N. г/(кВт год)

12

Рис. 22. До визначення залежності між кутами повороту керованих коліс

Таблиця 14

Кути повороту керованих коліс

Кутового кола	внутрішнього		5	10	15	20	25	30	35	40
	Зовнішнього α0з	теоретичний
		графічний

В цю саму таблицю заносять значення α_з , обчислені з виразу /9/. На підставі даних табл.. 14 будують графіки /рис.23/.

Рис. 23. Залежність між кутами повороту керованих коліс автомобіля

49

Рис 21. Схема до визначення геометричних розмірів трапеції

Для визначання величини М задаються довжиною поворотної цапфи /з конструктивних міркувань/. При тороїдних шинах орієнтовно можна прийняти l_ц ≈ В_ш, де В_ш - ширина профілю шини.

Прийнявши т / п ≈ 0,12...0,16, знаходять θ , користуючись виразом

Якщо еластичність шин не враховують, то можна прийняти X = 0,7. Тоді

Потім перевіряють, наскільки-точно, виконується залежність /9/ за знайденими значеннями геометричних розмірів трапеції. З цією метою в масштабі не менше ніж 1:10 креслять схему рульової трапеції /рис.22/. Потім, повертаючи одне з коліс /графічно/ через 5° у межах можливого кута повороту, визначають кут повороту іншого колеса. Одержані дані заносять у табл.14.

48

де N_тах - максимальна потужність двигуна, кВт /для карбюраторного двигуна вантажного автомобіля N_тах,⁼ N_{тах об}/ - обрані студентом поточні значення частоти обертання колінчастого вала двигуна, с^-1 /6-7 значень у межах від w_тіп = 80 с^-1 де w_N; w_N, - частота обертання за максимальної потужності, с^-1 /для карбюраторного двигуна вантажного автомобіля w_N = w_Nоб/; N,М_к,q - поточні значення відповідно потужності, крутного моменту та питомої витрати палива за обраної студентом частоти обертання; а, в -: сталі коефіцієнти /табл.5/; к_w - коефіцієнт впливу частоти обертання двигуна на питому витрату палива /табл.6/. Коефіцієнт к_w за обраним студентом значенням можна визначити на підставі даних табл. 6 за допомогою ПЕОМ, мікрокалькулятора або побудувавши на міліметровому папері залежність к_w = f (w/w_N) /рис.4/ та обчисливши w/w_N;

q_N - питома витрата палива, г/(кВт год.), при максимальній потужності двигуна, q_N = 330...360 у бензинових двигунів, q_N = = 220...240 - у дизелів.

Таблиця 5

Значення коефіцієнтів а і в

коефіцієнт	Тип двигуна
	Карбюраторний		Дизель
	легкового автомобіля та автобуса	вантажного автомобіля	вантажного автомобіля та автобуса	легкового автомобіля
а	0,9	1,0	0,7	0,8
в	1,1	1,0	1,3	1,2

Таблиця 6

Значення коефіцієнта К_w

w/wN	0,2	0,4	0,6	0,8	1,0	1,2
Кw	1,12	1,0	0,96	0,96	1,0	1,15

13

Рис. 4- Залежність коефіцієнта К_w від w/w_N

Результати розрахунків для побудови швидкісної зовнішньої характеристики двигуна зводять у табл. 7.

Таблиця 7

Параметри швидкісної зовнішньої характеристики двигуна

хі = wі / wN	0,4	0,5	0,6	0,7	0,8	0,9	1,0	1,1	1,2
wі, с-1
Nі ,кВт
Мкі , Н м
Qі, г/(кВт·год)

Зразки швидкісних зовнішніх характеристик двигуна показано на рис.5.