Тягово-скоростные свойства и топливная экономичность автомобиля

Тягово-скоростные свойства и топливная экономичность автомобиля

Задача 1

Определить значение показателей тягово-скоростных свойств заднеприводного, двухосного, четырёхколёсного автомобиля.

Дано:

Масса автомобиля, m_a, кг. 14825

Масса, приходящаяся на переднюю ось, m₁, кг 4825

Масса, приходящаяся на заднюю ось, m₂, кг. 10000

Лобовая площадь, А, м² 5,2

Коэффициент лобового сопротивления, С_Х 0,86

Частота вращения коленчатого вала двигателя, n_e, об/мин 1500

Эффективный крутящий момент, Ме, Н м. 680

Момент инерции маховика, J_М, кг м² 2,6

Момент инерции колеса, J_К, кг м² 16,68

Статический радиус колеса, r_К, м 0,51

Передаточное число КП, U_КП, 1

Передаточное число главной передачи, U_Г, 7,24

КПД трансмиссии, η_ТР, 0,85

Коэффициент сопротивления качению, f, 0,019

Коэффициент сцепления, φ, 0,6

Продольный уклон дороги, i, 0,08

Определить:

Скорость автомобиля, V_a, м/сек.

Коэффициент учёта вращающихся масс, δ.

Силу тяги, по заданному Ме, Р_Т.

Силу тяги, по заданному φ, Р_Т(φ).

Силу сопротивления воздуха, Р_В.

Силу сопротивления качению, Р_К.

Силу сопротивления подъёму, Р_П.

Динамический фактор автомобиля, D.

Ускорение автомобиля, I м/сек².

Максимальный уклон i_МАКС, подъёма, при заданном Ме.

Максимальный уклон i_φ, подъёма, при заданном φ.

. Скорость автомобиля, V_a,

V_a = (2 π r_К n_e)/U_ТР; где,

n_e = 1500 об/мин = 25,0 об/сек.

U_ТР = U_КП U_Г = 1 * 7,24 = 7,24 - передаточное число трансмиссии,

V_a = (2 * 3,14 * 0,51 * 25,0)/7,24 = 11,07 м/сек = 39,8 км/час.

. Сила тяги, по заданному Ме, Р_Т.

Р_Т = Ме U_ТР η_ТР/r_К = (680 * 7,24 * 0,85)/0,51 = 8205 Н = 8,2 кН.

. Сила сопротивления воздуха, Р_В.

Р_В = (С_Х ρ А V_a²)/2; где,

ρ = 1,205 кг/м³ - плотность воздуха, [1]

Р_В = (0,86 * 1,205 * 5,2 11,07²)/2 = 330,2 H.

. Динамический фактор автомобиля, D на прямой передаче.= (Р_Т - Р_В)/G_a = (8205,6 - 330,2)/145383 = 0,054; где,_a = m_a g = 14825 * 9,807 = 145383 Н - вес автомобиля.

. Коэффициент учёта вращающихся масс, δ.

δ = 1 + [(J_М U_ТР² η_ТР + J_ТР + Z_K J_K)/ m_a r_К²]; где,

J_ТР = 0 - момент инерции трансмиссии, при небольших диаметров валов, КП, карданных, главной передачи им можно пренебречь.

Z_K = 4 - число колёс.

δ = 1 + [(2,6 * 7,24² * 0,85 + 0 + 4 16,68)/145383 * 0,51²] = 1,0038;

. Сила сопротивления качению, Р_К, на горизонтальном участке дороги.

Р_К = Р_В + G_a f = 330,2 + 145383 * 0,016 = 2656,3 Н;

. Сила тяги, по условию сцепления колёс с дорогой, Р_Т(φ).

Р_Т(φ) = R_Z2 φ = 98070 * 0,6 = 58839,6 H = 5,9 кН; где,

R_Z2 = m₂ g = 10000 * 9,807 = 98070 Н - нормальная реакция дороги на ведущие колёса.

. Сила сопротивления подъёму, Р_П.

Р_П = Р_В + G_a Ψ = 330,2 + 98070 * 0,096 = 9744,5 Н = 9,7 кН; где,

Ψ =f + i = 0,016 + 0,08 = 0,097 - суммарное дорожное сопротивление при подъёме.

. Ускорение автомобиля, I, на горизонтальном участке дороги.

I = (D - f) g/δ = (0,054 - 0,016) 9,807/1,0038 = 0,371 м/сек².

. Максимальный уклон i_МАКС, подъёма, при заданном Ме.

i_МАКС = [(Р_П - Р_В)/ G_a] - f = [(9744,5 - 330,2)/145383] - 0,016 = 0,049.

i_МАКС = 0,049 < 0,08 - преодоление подъёма не возможно.

. Максимальный уклон i_φ, подъёма, при заданном φ.

i_φ = D - f = 0,054 - 0,016 = 0,038 < i = 0,08 - преодоление подъёма не возможно..

Задача 2

Определить влияние эксплуатационных факторов на значение нормальных реакций дороги, R_Z

Условия движения:

. Автомобиль стоит на горизонтальном участке дороги.

. Автомобиль стоит на продольном подъёме.

. Автомобиль стоит на продольном спуске.

. Автомобиль движется ускоренно на горизонтальном участке дороги.

Масса автомобиля, m_a, кг. 1820

Масса, приходящаяся на переднюю ось, m₁, кг 870

Масса, приходящаяся на заднюю ось, m₂, кг 950

База автомобиля, L, м 2,8

Статический радиус колеса, r_К, м 0,31

Высота центра масс, h, м 0,85

Лобовая площадь, А, м² 2,1

Коэффициент лобового сопротивления, С_Х 0,34

Скорость автомобиля, V_a, м/сек 19,4

Ускорение движения автомобиля j, м/сек² 1,2

Угол продольного подъёма, α_П, град 8

Угол продольного спуска, α_С, град 9

Определить:

Расстояние от передней оси до центра масс, для случаев 1 … 3.

Нормальные реакции дороги, R_Z1 R_Z2 для случаев 1, 2, 3. 4.

Силу сопротивления воздуха, Р_В для случая 4.

Силы инерции, Р_И для случая 4.

Расстояние от передней оси до центра масс, для случаев 1 3.

Автомобиль неподвижен и горизонтально.

l₁⁽¹⁾ = m₂ L/m_a = 950 * 2,8/1820 = 1,46 м.

l₂⁽¹⁾ = m₁ L/m_a = 870 * 2,8/1820 = 1,338 м.

заднеприводный тормозной путь автомобиль

Рис.

Автомобиль неподвижен на продольном подъёме.

с = h sin 8^O = 0,85 * 0,1045 = 0,089 м.

l₁⁽²⁾ = (m₂ L/m_a cos 8^O) + с = 1,46 * 0,9945 + 0,089 = 1,54 м.

l₂⁽²⁾ = (m₁ L/m_a cos 8^O) - с = 1,338 * 0,9945 - 0,089 = 1,24 м.

Автомобиль стоит на продольном спуске.

Рис.

с = h sin 8^O = 0,85 * 0,1392 = 0,1183 м.

l₁⁽³⁾ = l₁⁽¹⁾ cos 9^O - с = 1,46 * 0,9877 - 0,1183 = 1,32 м.

l₂⁽³⁾ = l₂⁽¹⁾ cos 9^O + с = 1,338 * 0,9877 + 0,1183 = 1,44 м.

Рис.

Нормальные реакции дороги, R_Z1 R_Z2 для случаев 1, 2, 3._a = m_a g = 1820 * 9,807 = 17848 Н - вес автомобиля._a1 = m₁ g = 870 * 9,807 = 7900 Н - вес, приходящийся на переднюю ось._a2 = m₂ g = 950 * 9,807 = 9316,3 Н - вес, приходящийся на заднюю ось.

Автомобиль неподвижен и горизонтально.

R_Z1⁽¹⁾ = G_a1 = 7900 Н.

R_Z2⁽¹⁾ = G_a2 = 9316,3 Н.

Автомобиль неподвижен на продольном подъёме

Уравнения равновесия.

Σ М(а)i = 0; -R₂^(Н) L + G_a l₁⁽²⁾ = 0; R₂^(Н) = G_a l₁⁽²⁾/L = 17848 * 1,54/2,8 = 9816 H.

Σ М(в)i = 0; R₁^(Н) L - G_a l₂⁽²⁾ = 0; R₁^(Н) = G_a l₂⁽²⁾/L = 17848 * 1,24/2,8 = 7904 H.

R_ТР1 = R_ТР2 = (G_a sin 8^O )/2 = 17848 * 0,1045/2 = 932,6 Н.

R_Z1⁽¹⁾ = √ (R₁^(Н))² + (R_ТР1)² = √ 7649² + 932,6² = 7705,6 Н.

R_Z2⁽¹⁾ = √ (R₂^(Н))² + (R_ТР2)² = √ 9816² + 932,6² = 9860 Н.

Автомобиль стоит на продольном спуске.

Уравнения равновесия.

Σ М(а)i = 0; -R₂^(Н) L + G_a l₁⁽³⁾ = 0; R₂^(Н) = G_a l₁⁽³⁾/L = 17848 * 1,32/2,8 = 8414 H.

Σ М(в)i = 0; R₁^(Н) L - G_a l₂⁽³⁾ = 0; R₁^(Н) = G_a l₂⁽³⁾/L = 17848 * 1,44/2,8 = 9179 H.

R_ТР1 = R_ТР2 = (G_a sin 9^O )/2 = 17848 * 0,1564/2 = 1396 Н.

R_Z1⁽²⁾ = √ (R₁^(Н))² + (R_ТР1)² = √ 8414² + 1396² = 8529 Н.

R_Z2⁽²⁾ = √ (R₂^(Н))² + (R_ТР2)² = √ 9179² + 1396² = 9214 Н.

Автомобиль движется ускоренно на горизонтальном участке дороги

Сила инерции Р_И, создаёт момент, нагружающий заднюю и разгружающий переднюю ось.

Рис.

Р_И(a) = j m_a = 1,2 * 1820 = 2184 H.

Уравнения равновесия.

Σ М(а)i = 0; - R_Z2^(И) L + Р_И h; R_Z2^(И) = Р_И h/L = 2184 * 0,85/2,8 = 663 H.

Σ М(в)i = 0; R_Z1^(И) L + Р_И h; R_Z1^(И) = - Р_И h/L = - 2184 * 0,85/2,8 = - 663H.

R_Z1 = R_Z1⁽¹⁾ - R_Z1^(И) = 7705,6 - 663 = 7042,6 H.

R_Z2 = R_Z2⁽¹⁾ + R_Z1^(И) = 9860 + 663 = 10523 H.

. Силa сопротивления воздуха, Р_В.

Р_В = (С_Х ρ А V_a²)/2; где,

ρ = 1,205 кг/м³ - плотность воздуха, [1]

Р_В = (0,34 * 1,205 * 2,1 * 19,4²)/2 = 323,8 H.

. Силы инерции, Р_И.

Р_И = 2184 * 1,1 = 2399 Н; где,

Задача 3

Определить влияние числа заторможенных осей, коэффициента сцепления и продольного уклона на тормозной путь двухосного автомобиля.

Условия движения:

Автомобиль движется в тормозном режиме по горизонтальной дороге, с заторможенными колёсами обоих осей.

Автомобиль движется в тормозном режиме по горизонтальной дороге, с заторможенными колёсами задней оси.

Автомобиль движется в тормозном режиме на спуск с задним уклоном, i_С, φ₄, с заторможенными колёсами обоих осей.

Дано:

Масса автомобиля, m_a, кг. 2290

Масса, приходящаяся на переднюю ось, m₁, кг 960

Масса, приходящаяся на заднюю ось, m₂, кг 1330

Начальная скорость автомобиля, V_НАЧ, м/сек  25,0

Продольный уклон на спуске, i_С, 0,07

Коэффициент сцепления, колёс с дорогой,

φ₁ 0,1

φ₂ 0,3

φ₃ 0,5

φ₄ 0,7

Определить:

Замедление, j_Т м/сек² и тормозной путь, S_Т, м; для условий 1 и 2.

График зависимости тормозного пути, S_Т = f(φ), коэффициента сцепления.

Замедление и тормозной путь при условии 3.

. Замедление, j_Т для условий 1 и 2._a = m_a g = 2290 * 9,807 = 22458 Н - вес автомобиля._a1 = m₁ g = 960 * 9,807 = 9414 Н - вес, приходящийся на переднюю ось._a2 = m₂ g = 1330 * 9,807 = 13042,8 Н - вес, приходящийся на заднюю ось.

Нормальные реакции дороги,

R_Z1 = G_a1 = 9414 Н.

R_Z2 = G_a2 = 13042,8 Н.

Замедление, j_Т для условия 1.

j_Т⁽¹⁾ = Р_ТОР/m_a; где,

Р_ТОР = (G_a1 + G_a2) φ_{(1 …4)} = G_a φ_{(1 …4)}; - сила торможения.

Р_ТОР(φ₁₎ = 22458 * 0,1 = 2245,8 Н.

Р_ТОР(φ₂₎ = 22458 * 0,3 = 6737,4 Н.

Р_ТОР(φ₃₎ = 22458 * 0,5 = 11229 Н.

Р_ТОР(φ₄₎ = 22458 * 0,7 = 15720,6 Н.

j_Т(φ₁₎ = 2245,8/2290 = 0,9807 м/сек²

j_Т(φ₂₎ = 6737,4/2290 = 2,94 м/сек²

j_Т(φ₃₎ = 11229/2290 = 4,9 м/сек²

j_Т(φ₄₎ = 15720,6/2290 = 6,86 м/сек²

S_Т = V²_НАЧ /2 j_Т;

S_Т(φ₁₎ = 25² /2 * 0,9807 = 318,6 м;

S_Т(φ₂₎ = 25² /2 * 2,94 = 106,3 м;

S_Т(φ₃₎ = 25² /2 * 4,9 = 63,8 м;

S_Т(φ₄₎ = 25² /2 * 6,86 = 45,6 м;

Замедление, j_Т для условия 2.

j_Т⁽¹⁾ = Р_ТОР/m_a; где,

Р_ТОР = G_a2 φ_{(1 …4)}; - сила торможения.

Тормозной путь, S_Т для условия 2.

S_Т = V²_НАЧ /2 j_Т;

S_Т(φ₁₎ = 25² /2 * 0,57 = 548,2 м;

S_Т(φ₂₎ = 25² /2 * 1,71 = 182,7 м;

S_Т(φ₃₎ = 25² /2 * 2,85 = 109,6 м;

S_Т(φ₄₎ = 25² /2 * 3,99 = 78,3 м;

. График зависимости тормозного пути, S_Т = f(φ), от коэффициентов сцепления, φ₁ φ₂ φ₃ φ₄.

Рис.

. Замедление j_Т⁽³⁾, и тормозной путь S_Т⁽³⁾, при условии 3.

j_Т⁽³⁾ = Р_ТОР/m_a; где,

Р_ТОР = G_a соs 4^O φ₄ - сила торможения.

При i_С = 0,07 угол уклона 4^O , соs 4^O = 0,9976.

j_Т⁽³⁾ = 22458 * 0,9976 * 0,7/2290 = 6,85 м/сек² .

Рис.

Список литературы

. Анопченко, В., Г. Практикум по теории движения автомобиля. КГТУ, Красноярск, 2005 г.

. Анопченко, В., Г. Техника транспорта, обслуживание и ремонт. МУ, СФУ ПИ, Красноярск, 2010 г.

. Вахламов, В., К. Конструкция, расчёт и эксплуатационные свойства автомобилей. Москва, "Академия", 2007 г.

. Пузанков, А., Г. Автомобили. Конструкция, теория и расчёт. Москва, "Академия", 2007 г.

. Туревский, И., С. Теория автомобиля. Москва, "Высшая школа", 2009 г.