Файл: расчетка по авто Нива.doc

2. ТЯГОВЫЙ РАСЧЕТ АВТОМОБИЛЯ

Целью расчета является определение основных параметров автомобиля, удовлетворяющих эксплуатационным требованиям и обеспечивающих наибольшую эффективность его использования.

Основные параметры, определяемые в тяговом расчете:

мощность двигателя и характер изменения ее на внешней скоростной (регуляторной для дизеля) характеристике двигателя N_e, M_кэ, G_т, g_е = ƒ(n)

передаточное число главной передачи i₀;

передаточные числа в коробке передач i_кп;

скорости движения на передачах V.

В числе вспомогательных определяют следующие параметры

полный вес (массу) автомобиля G(m_a)

силу сопротивления воздуха Р_w;

размер и тип шин, динамический радиус колес r_кэ,

механический коэффициент полезного действия трансмиссии _тр.

В расчете используются данные, которые включают в техническое задание на проектирование. Это значения динамического фактора в характерных условиях эксплуатации автомобиля:

максимальная скорость V_max, которую должен развивать автомобиль на хорошей горизонтальной дороге, характеризуемой суммарным коэффициентом дорожного сопротивления ψ_v = ƒ + i,

наибольший подъем i_mах, который должен преодолеть автомобиль, двигаясь на прямой передаче по хорошей дороге. Суммарный коэффициент дорожного сопротивления в этом случае ψ_max = ƒ + i_mах, где ƒ — коэффициент качения.

Исходя из исходных данных за автомобиль прототип принимаем ВАЗ-2121 «Нива».

2.1. Определение вспомогательных параметров автомобиля

Полная масса автомобиля:

m_a = m_г + m_c + m_п 2.1

где m_г — масса перевозимого груза (грузоподъемность или пассажировместимость) или багажа;

m_c — собственная масса автомобиля в снаряженном состоянии без груза. Слагается из конструктивной (сухой) массы автомобиля, массы топлива, массы технических жидкостей, западного колеса, инструмента, принадлежностей и технологического оборудования;

m_п — масса водителя и пассажиров в кабине грузового автомобиля или масса водителя и пассажиров в легковом автомобиле или автобусе. Средняя масса пассажира и водителя 75 кг.

---

Следовательно

m_a = 400 + 1540 + 350 = 2290 кг

Силу тяжести (вес) рассчитаем по формуле: G = 9,81* m_a

G = 2290 * 9,81 = 22464,9Н = 22,465кН

Шины выбирают в соответствии с типом автомобиля, условиями его эксплуатации, нагрузкой на колесо.

Динамический радиус определяют по формуле

r_к = 10^-3 * r_ст * λ_ш

r_к = 0,322 * 0,98 = 0,315 м

где λ_ш — коэффициент, учитывающий деформацию шины от приложения тангенциальной нагрузки (равен 0,96 – 0,98). В нашем расчете

λ_ш = 0,98

Силу сопротивления воздуха определяют так:

Р_{w max} = k * F * V²_max 2.2

где k — коэффициент сопротивления воздуха, ;

F — площадь поперечного сечения (миделево сечение) автомобиля, м³;

V— скорость движения автомобиля, м/с.

Площадь поперечного сечения рассчитывают приближенно, используя данные автомобиля прототипа F = β*В*Н_а, где β — коэффициент заполнения площади. Для легковых автомобилей β = 0,78—0,8 и для грузовых автомобилей β = 0,75—0,9; В – габаритная ширина, м; H_а — габаритная высота автомобиля, м.

Для нашего расчета принимаем β = 0,8

F = 0,8 * 1,68 * 1,64 = 2,2

Подставляя полученные значения в формулу 2.2

Р_w = 0,3 * 2,2 * 1148,53 = 759,46 Н

Мощность на преодоление сопротивления воздуха увеличивается пропорционально кубу скорости:

N_w = k * F * V³ 2.3

N_w = 0,3 * 2,2 * 38923,8 = 25738,25 Вт = 25,74кВт

2.2 Определение основных параметров автомобиля

2.2.1. Определение мощности двигателя.

Тип двигателя выбирают по аналогии с автомобилем-прототипом.

Мощность двигателя, которую он развивает при равномерном движении автомобиля по хорошей горизонтальной дороге, на прямой передаче, с максимальной скоростью, определяют из уравнения мощностного баланса

2.4

где ψ_v — коэффициент суммарного дорожного сопротивления при движении по хорошей горизонтальной дороге, в данном случае ψ_v = ƒ;

G — полный вес автомобиля, Н;

V_max — максимальная скорость автомобиля, м/с;

---

k — коэффициент сопротивления воздуха, Н*с²/м⁴;

_тр— механический КПД трансмиссии автомобиля на прямой передаче.

Механический коэффициент полезного действия трансмиссии определим, исходя из ее кинематической схемы по формуле (1.9).

_тр= 0,9801 * 0,98 *(1–0,05) * 1 = 0,912

После того как будет определена мощность N_v построим график внешней скоростной характеристики двигателя, представляющий зависимость N_e, M_к, g_е = ƒ(n_дв; V_а)- в такой последовательности:

а) в соответствующем масштабе на оси абсцисс откладываем шкалу частот вращения вала двигателя;

б) задаем значение частоты вращения вала двигателя при максимальной мощности n_N по прототипу и отметим в масштабе на оси абсцисс;

в) выбираем соотношение между частотой вращения вала двигателя при максимальной скорости автомобиля n_v и частотой вращения вала двигателя при максимальной мощности двигателя

λ = 1,10—1,15 — для карбюраторных двигателей без ограничения частоты вращения вала двигателя (легковые и грузовые грузоподъемностью выше 1500кг);

λ = 1,0 — для дизелей и карбюраторных двигателей с ограничителем частоты вращения вала двигателя (грузовые автомобили грузоподъемностью выше 1500кг).

В нашем случае λ = 1,1; n_v = 5400 * 1,1 = 5940об/мин

г) подсчитывают значение коэффициента оборотности по формуле

2.5

д) используя значение коэффициента оборотности, определим скорости движения автомобиля при соответствующих частотах вращения вала двигателя (V_а = n_дв/₀) и нанесем их на ось абсцисс.

е) строят теоретическую внешнюю скоростную характеристику двигателя.

Максимальную мощность двигателя подсчитывают по формуле

2.6

где с₁, с₂, с₃ – статистические коэффициенты;

с₁= с₂ = с₃ = 1 - для карбюраторного двигателя; с₁ = 0,53; с₂ = 1,56; с₃ = 1,09 —для дизелей,

---

ж) текущие значения мощности двигателя определяют по формуле

где n – произвольное, в пределах рабочей зоны, значение частоты вращения вала двигателя, мин^-1. Рабочей зоной частот вращения выбираем диапазон от n_v до n = (0,4 ... 0,5) n_v.

n₁ = 2300 N_e1 = 24307,7

n₂ = 3500 N_e2 = 36500,7

n₃ = 4700 N_e3 = 44416,2

n₄ = 5300 N_e4 = 45826,3

n₅ = 5940 N_e5 = 44894,4

---

Р ис.1. Внешняя скоростная характеристика карбюраторного двигателя

О

M_{к max}

M_к

N_e

N_{e max}

g_е

g_е0

M_к0

N_e0

g_е

граничение частоты вращения карбюраторного двигателя показано на рисунке 1, а штриховой линией.

з) крутящий момент двигателя подсчитывают по формуле

2.8

где _дв - угловая скорость вала двигателя, с^-1;

n₁ = 2300 _дв1 = 240,73 M_к1 = 101

n₂ = 3500 _дв2 = 366,33 M_к2 = 99,64

n₃ = 4700 _дв3 = 491,93 M_к3 = 90,29

n₄ = 5300 _дв4 = 554,73 M_к4 = 82,61

n₅ = 5940 _дв5 = 621,72 M_к5 = 72,21

и) кривую удельного эффективного расхода топлива g_е = ƒ(n) построим используя внешнюю скоростную характеристику (регуляторную характеристику дизеля) двигателя-прототипа.

Значения удельного расхода на номинальном режиме можно принять для карбюраторных двигателей g_е = 250—320 г/кВт-ч, для дизелей g_е = 210—250 г/кВт-ч.

2.3 Определение передаточного числа главной передачи

Передаточное число главной передачи влияет на тягово-динамические и экономические показатели автомобиля. Его определяют, пользуясь выражением:

2.9

Передаточное число главной передачи, полученное расчетом соответствует табличному.

2.4 Определение передаточных чисел в коробке передач

Передаточные числа в коробке передач определяют из условия обеспечения наибольшей интенсивности разгона и плавности переключения шестерен при последовательном переходе с одной передачи на другую, а также для обеспечения движения на первой передаче без буксования по заданной дороге.

---