Файл: 1 Расчет тяговоскоростных и топливноэкономических характеристик автомобиля.docx
ВУЗ: Не указан
Категория: Не указан
Дисциплина: Не указана
Добавлен: 09.11.2023
Просмотров: 58
Скачиваний: 4
ВНИМАНИЕ! Если данный файл нарушает Ваши авторские права, то обязательно сообщите нам.
Повышение эксплуатационных свойств автомобиля Лада-Нива тревел
Глава 1
1 Расчет тягово-скоростных и топливно-экономических характеристик автомобиля
1.1 Обоснование способа повышения тягово-эксплуатационных свойств
Внедорожник 5-дверный Лада Нива Тревел был выпущен в 2020 году. Это модернизированный вариант версии Chevrolet Niva.
Техническая характеристика автомобиля представлена в табл. 1.1.
Таблица 1.1 – Технические данные автомобиля
| Основные параметры | |
| Название комплектации | Лада Нива Тревел 1.7 MT |
| Период выпуска | 2023 – н.в. |
| Тип привода | 4х4 |
| Тип кузова | Хэтчбэк |
| Тип трансмиссии | МКПП 5 |
| Объем двигателя, куб.см | 1690 |
| Марка кузова | 212140 |
| Время разгона 0-100 км/ч, с | 17 |
| Максимальная скорость, км/ч | 142 |
| Клиренс (высота дорожного просвета), мм | 200 |
| Страна сборки | РФ |
| Число дверей | 3 |
| Размеры | |
| Габариты кузова (Д x Ш x В), мм | 3640 x 1680 x 1640 |
| Число мест | 4 |
| Количество рядов сидений | 2 |
| Колесная база, мм | 2200 |
| Минимальный радиус разворота, м | 5,4 |
| Ширина передней колеи, мм | 1440 |
| Ширина задней колеи, мм | 1420 |
| Передний свес | 705 |
| Задний свес | 835 |
| Вес и допустимые нагрузки | |
| Масса, кг | 1285 |
| Максимальная грузоподъёмность | 325 |
| Допустимая полная масса, кг | 1610 |
| Допустимый вес прицепа без тормозов, кг | 300 |
| Допустимый вес прицепа с тормозами, кг | 600 |
| Удельная масса, кг/л.с. | 15,48 |
| Объем топливного бака, л | 42 |
| Объем багажника, л | 265 |
| Коэффициент аэродинамического сопротивления, kв | 0,35 |
| Двигатель | |
| Марка двигателя | ВАЗ-21214 |
| Используемое топливо | Бензин АИ-95 |
| Тип двигателя | Рядный, 4-цилиндровый |
| Максимальная мощность, л.с. (кВт) при об./мин. | 78 (57,4) / 5000 |
| Максимальный крутящий момент, Н·м (кг·м) при об./мин. | 127 (12,5) / 3800 |
| Количество клапанов на цилиндр | 2 |
| Степень сжатия | 9,3 |
| Диаметр цилиндра, мм | 82 |
| Ход поршня, мм | 80 |
| Привод клапанов | SOHC |
| Экологический тип двигателя | Евро-5 |
| Расход топлива в городском цикле, л/100 км | 12,1 |
| Расход топлива за городом, л/100 км | 8,3 |
| Расход топлива в смешанном цикле, л/100 км | 9,9 |
| Выброс CO2, г/км | 242 |
| Коробка передач | |
| Передаточное число 1-й передачи | 3,667 |
| Передаточное число 2-й передачи | 2,100 |
| Передаточное число 3-й передачи | 1,361 |
| Передаточное число 4-й передачи | 1,000 |
| Передаточное число 5-й передачи | 0,818 |
| Передаточное число задней передачи | 3,526 |
| Главная передача | 3,910 |
| Подвеска / Ходовая часть | |
| Передняя подвеска | Независимая, на двойных поперечных рычагах |
| Задняя подвеска | Зависимая, пружинная |
| Шины передних колес | 215/65 R16 |
| Шины задних колес | 215/65 R16 |
| Тормоза | |
| Передние тормоза | Дисковые |
| Задние тормоза | Барабанные |
Как видно из характеристики, автомобиль имеет сравнительно низкую мощность двигателя, что ограничивает его тягово-скоростные свойства.
Для улучшения тягово-скоростных свойств в работе предлагаем заметить двигатель модели ВАЗ-21214 на более мощный модели ВАЗ-11186 мощностью 64,9 кВт (88 л.с.), используемый на автомобилях Лада Гранта.
Двигатель ВАЗ 11186 1.6-литровый 8-клапанный впервые представлен компанией в 2011 году и по сути является модернизацией мотора ВАЗ-11183, отличаясь от него облеченной поршневой.
Техническая характеристика двигателя представлена в табл. 1.2.
Таблица 1.2 – Техническая характеристика двигателя ВАЗ-11183
| Двигатель | |
| Марка двигателя | ВАЗ-11183 |
| Используемое топливо | Бензин АИ-95 |
| Тип двигателя | Рядный, 4-цилиндровый |
| Максимальная мощность, л.с. (кВт) при об./мин. | 88 (64,9) / 5000 |
| Максимальный крутящий момент, Н·м (кг·м) при об./мин. | 140 (14) / 3800 |
| Количество клапанов на цилиндр | 2 |
| Степень сжатия | 10,5 |
| Диаметр цилиндра, мм | 82 |
| Ход поршня, мм | 75,6 |
| Привод клапанов | SOHC |
| Экологический тип двигателя | Евро-5 |
| Расход топлива в городском цикле, л/100 км | 12,1 |
Для оценки эффективности модернизации выполним расчет тягово-скоростных свойств автомобиля.
1.2 Внешние скоростные характеристики двигателя (ВСХ)
Внешние скоростные характеристики двигателей, полученные из [2] представлены на рис. 1.1.
 |  |
| а | б |
| Рисунок 1 – Внешние скоростные характеристики двигателей: а – ВАЗ-21214; б – ВАЗ-11183 | |
Начальные условия и исходные величины:
Температура окружающей среды t0 = 15°С;
Nemax = 57,4 для двигателя ВАЗ-21214 и Nemax = 64,9 – максимальная эффективная мощность двигателя, кВт;
neN = 5000 – частота вращения коленчатого вала при максимальной эффективной мощности двигателя, мин–1.
gemin = 276 – минимальный удельный расход топлива, г/(кВт·ч).
К внешним скоростным характеристикам двигателя внутреннего сгорания относят зависимости вида:
Ne, Me, ge = f(ne),
где Ne – эффективная мощность двигателя, кВт;
Мe – эффективный крутящий момент на коленчатом валу двигателя, Н·м;
ge – удельный эффективный расход топлива, (г/кВт·ч);
nе – частота вращения коленчатого вала ДВС, мин–1.
Значение крутящего момента Ме в Н·м по данным внешней характеристики, выражаем через зависимость мощности Ne в кВт от оборотов ne в об/мин по формуле:
,Рассчитанные значения крутящего момента заносим в табл. 1.3.
Таблица 1.3 – Данные внешних скоростных характеристик двигателей
| | ВАЗ-21214 | ВАЗ-11183 | ||
| n, об/мин | Ne, кВт | Mк, Н·м | Ne, кВт | Mк, Н·м |
| 1000 | 6,2 | 59,6 | 11,7 | 111,8 |
| 1500 | 13,4 | 85,1 | 19,2 | 122,1 |
| 2000 | 22,5 | 107,6 | 27,7 | 132,3 |
| 2500 | 31,5 | 120,2 | 36,0 | 137,5 |
| 3000 | 39,4 | 125,4 | 43,3 | 137,7 |
| 3800 | 50,5 | 127,0 | 57,3 | 143,9 |
| 5000 | 57,4 | 109,7 | 64,9 | 124,0 |
| 5000 | 57,4 | 109,7 | 64,9 | 124,0 |
| 5500 | 56,6 | 98,2 | 64,2 | 111,4 |
1.3 Тяговый баланс автомобиля
Тяговый баланс автомобиля представляет собой объединенные на одном графике тяговую характеристику автомобиля и силы сопротивления при равномерном движении.
Тяговая характеристика автомобиля – это зависимость условной силы тяги на колесах в функции скорости движения при работе автомобиля на всех передачах, кроме передачи заднего хода.
Условная сила тяги для автомобилей с раздаточной коробкой определяется по выражению:
.где
– условная сила тяги на колесах автомобиля (Н);Ме – крутящий момент двигателя (берется с внешней характеристики двигателя);
iкп – передаточное число коробки передач;
i0 – передаточное число главной передачи;
iдв – передаточное число в раздаточной коробке на высшей передаче;
ηтр – КПД трансмиссии.
В первом приближении КПД трансмиссии для автомобиля с заданной колесной формулой 4х2можно определить по формуле
где: z – число прямозубых зацеплений (z = 1);
k – число косозубых зацеплений (k = 2);
n – число карданных шарниров (n = 4);
m – число редукторов (m = 1);
rк0 – радиус качения колеса в ведомом режиме.
В первом приближении можно принять равными радиус качения в ведомом режиме и статический радиус колеса.
Статический радиус колеса при отсутствии данных можно рассчитать по формуле:
м,где λсм – коэффициент радиальной деформации шины, принимаем для диагональных шин λсм = 0,85 – 0,9;
d – посадочный диаметр шины (по табл. 1.1 d = 16 дюймов = 0,0254·16 =
= 0,406 м);
B – ширина профиля шины (по табл. 1.1 B = 215 мм = 0,215 м);
– отношение высоты шины к ее ширине (по табл. 1.1 = 0,65).
м.Например, при ne = 800 об/мин на I передаче в КП автомобиля с двигателем ВАЗ-21214:
Н.
Остальные значения рассчитываем аналогично, а результаты заносим в табл. 1.4 и 1.5.
Скорость автомобиля, соответствующая данному значению условной силы тяги, определяется по формуле:
.Здесь ne – частота вращения вала двигателя в об/мин, соответствующая выбранному по внешней характеристике значению крутящего момента, принятому для вычисления условной силы тяги.
Например, при ne = 800 об/мин на I передаче в КП:
км/ч.Остальные значения рассчитываем аналогично, а результаты заносим в табл. 1.4 и 1.5.
Кривые условной силы тяги строим для всех передач прямого хода в коробке передач.
Из сил сопротивления на график тягового баланса наносится сила сопротивления качению и сила аэродинамического сопротивления (сила сопротивления воздуха).
Сила сопротивления качению рассчитывается по выражению:
,где Ga – полный вес автомобиля (Н);
f0 – коэффициент сопротивления движению при малой скорости (принимаем для сухого асфальта или асфальтобетона f01 = 0,01 для легковых автомобилей. Расчет ведем для асфальта или асфальтобетона.
Av – коэффициент влияния скорости (принимаем Av =
);Va – скорость движения автомобиля (км/ч).
Полный вес автомобиля
Н,где mа – полная масса автомобиля, масса груза и масса прицепа (по табл. 1.1 mа = 1610 кг).
Силу аэродинамического сопротивления рассчитываем по формуле:
,где сx – коэффициент аэродинамического сопротивления (по табл. 1.1 сх = 0,56);
ρв – плотность воздуха (принимаем в расчетах ρв = 1,24);
F –площадь поперечной проекции автомобиля. В первом приближении рассчитываем значение F по выражению
м2,где В – габаритная ширина автомобиля (по табл. 1.1 В = 1,680 м), Н – габаритная высота автомобиля (по табл. 1.1