Расчет показателей тяговой, тормозной динамичности и топливной экономичности автомобиля
Министерство образования и науки
Российской Федерации
Губкинский институт (филиал)
ФГБОУ ВПО
МГОУ имени В.С. Черномырдина
Специальность 190600.62
Курсовая работа
по дисциплине:
Конструкция и эксплуатационные
свойства ТиТТМО
Тема:
Расчет показателей тяговой, тормозной
динамичности и топливной экономичности автомобиля
Выполнил: Толстопятых А.В.
Студент группы Аэ-11
Проверил: Черников Н.В.
Губкин 2013
Содержание
1. Исходные
данные
. Определение
полной массы автомобиля и распределение её по осям
. Определение
размера шин и их радиуса качения
. Расчёт
параметров двигателя
. Построение
внешней скоростной характеристики
двигателя
.
Передаточные числа КПП
. Передаточные
числа трансмиссии
. Силовой
баланс автомобиля
.
Динамический фактор автомобиля
. Ускорение
автомобиля
. Определение
продолжительности разгона автомобиля
.
Топливно-экономическая характеристика автомобиля
Список
литературы
1. Исходные данные
Грузоподъемность автомобиля 15 тонн
Условие перевозки грузов-по дорогам общего пользования.
Выбор и расчёт параметров автомобиля и его агрегатов
. Определение полной массы автомобиля
Для грузового автомобиля в задании приводят его грузоподъемность, по
которой рассчитывают собственную, а затем полную массу автомобиля.
Полная масса автомобиля
ma = mо + mг + 80·zп = mg / ηg + mg γg + 80·zп ,
где mо - масса снаряженного автомобиля (собственная масса),
кг.
mг - масса груза, кг;
zп - число пассажиров, включая
водителя;
mg - номинальная грузоподъемность;
ηg - коэффициент грузоподъемности;
γg - коэффициент использования грузоподъемности.
Коэффициент грузоподъемности автомобиля ηg = mg / mo (для легковых автомобилей ηg = 0,25…0,4; для грузовых автомобилей
ηg = 0,9…1,1).
Коэффициент использования грузоподъемности (для бортовых автомобилей
γg = 0,7…0,8).
mо
= ηg * mg =0.91*15000=13640 кг.
ma = mо + mг + 80·zп =13640+15000+80*2=28800 кг.
Распределение полной массы на переднюю ось - 6800 кг, на заднюю - 22000
кг
3. Определение размера шин и их радиуса качения
Количество и размеры колес определяются исходя из показателей общей массы
полностью загруженного автомобиля по группам: группа А - до 52 т, группа Б - до
34 т и показатели осевой нагрузки на дорогу, передаваемые колесами одиночной,
наиболее нагруженной оси.
Превышение этих параметров переводит транспортное средство в разряд
тяжеловесных, эксплуатация которых на дорогах регламентируется специальными
правилами.
В таблице 1 приведены соответствующие показатели.
Таблица 1
Величины
осевых нагрузок различных АТС
Принимаем шины радиальные, среднегабаритные, широкопрофильные,
универсальные - 11.00R20
Радиус качения rk =507 мм =0,507 м
4. Расчёт параметров двигателя
Мощность двигателя должна быть достаточной для обеспечения движения с
заданной максимальной скоростью Vmax при полном использовании грузоподъемности автомобиля. Такую
скорость
автомобиль должен развивать на хороших дорогах, для которых приведенный
коэффициент сопротивления движению ψ равен по величине коэффициенту сопротивления
качению и который может быть принят равным 0,02…0,25.
Кроме того, считается необходимым, чтобы автомобили имели запас
динамического фактора для преодоления дополнительных местных сопротивлений без
снижения максимальной скорости. В связи с этим за расчетное значение
приведенного коэффициента дорожного сопротивления, при котором автомобиль
должен развивать максимальную скорость, принимают величину ψv ≈ 0,04.
Тогда, мощность двигателя Nv (л.с.), необходимую для движения в указанных условиях, можно определить
по эмпирической формуле:
Максимальную
скорость в соответствии с законами РФ принимаем 100 км/ч
РВмах=kв*Fв*V 2max -
сопротивление воздуха.
kв=0.6 для грузовых автомобилей
Fв=В*Н,
где
В-колея, Н-наибольшая высота автомобиля
Принимаем
В=2.5м, Н=3.5м
РВмах=0,6*2,5*3,5*28=147
н*с*с/м4
hтр=0.85 -
для грузовых автомобилей
Nv= кВт
где
аN, bN, cN -
эмпирические коэффициенты, зависящие от типа двигателя (для четырехтактных
карбюраторных двигателей аN =
bN =
cN=1; для двухтактных дизелей aN = 0,87, bN = 1,13, cN = 1;
четырехтактных aN=0,53, bN =
1,56, cN =
1,09)
nV / nN - отношение частот вращения вала двигателя при максимальной скорости и
максимальной мощности, для грузовых автомобилей принимают равной 0,9-1,0.
Nemax= кВт
При
переводе в л.с. получаем Nemax=534 л.с.
Значение эффективного момента определяется по формуле:
Ме= Nе
/ ωе
где Nе - эффективная мощность, Вт; ωе - угловая скорость, рад/с;
Ме - эффективный крутящий момент (Н·м).
. Построение внешней скоростной характеристики двигателя
Составляем таблицу для построения внешней скоростной характеристики
двигателя.
ωе / ωN
|
0,2
|
0,4
|
0,6
|
0,8
|
1,0
|
ωе
|
53
|
105
|
158
|
210
|
263
|
Ne
|
63
|
154
|
253
|
340
|
393
|
Ме
|
1200
|
1500
|
1600
|
1620
|
1500
|
6. Передаточные числа КПП
Передаточное число главной передачи uгп определяют из условия обеспечения максимальной скорости на
высшей (прямой) передаче
в коробке передач и преодоления автомобилем максимального сопротивления
дороги на низшей передаче
uгп
= (πnv / 30 vmax) rк, (48)
где nv - частота вращения вала двигателя
при максимальной скорости движения автомобиля (об/мин);
vmax- максимальная скорость движения автомобиля (м/с);
rк - радиус ведущего колеса, м.
uгп=(3,14*2500/30*28)*0,54=5
Принимаем коробку передач восьмиступенчатую
Передаточное число первой передачи определяется из условия обеспечения
движения по дорогам с заданным максимальным суммарным сопротивлением дороги ψmax:
где
Me max -
максимальный крутящий момент развиваемый двигателем.
Uк1=
Передаточные
числа промежуточных ступеней подбирают таким образом, чтобы обеспечить
максимальную интенсивность разгона.
Этому
требованию удовлетворяет соотношение:
u1/u11=u11/u111=…= un/un+1.
При
предварительных расчетах передаточные числа подбираются по принципу
геометрической прогрессии по формуле:
где
m - номер произвольной промежуточной передачи;
n - число ступеней в коробке передач, не считая
ускоряющей передачи и заднего хода;
u1 - передаточное
число КП на 1-й передаче.
U2=
U3=
U4=
U5=
U6=
U7=
U8=
двигатель трансмиссия силовой топливный
7.
Передаточные числа трансмиссии
uтр = uкп uдк uгп
uдк=1
uтр1=42,5
uтр2=29,7
uтр3=20,8
uтр4=14,55
uтр6=7,15
uтр7=5
uтр8=3,5
.
Силовой баланс автомобиля
Вначале
строят тяговую характеристику автомобиля.
Тяговая
характеристика автомобиля - это зависимость силы тяги от скорости движения
автомобиля на различных передачах.
Рт
= Мт / rк = Меηтрuкпuгп / rк
Рт1=1300*0,85*8,5*5/0,508=92446
Н
Рт2=71815
Н
Рт3=52205
Н
Рт4=38953
Н
Рт5=27648
Н
Рт6=19102
Н
Рт7=12750
Н
Рт8=8500
Н
Другие
значения силы тяги для построения графика:
Рт1=85300
Н Рт2=69700 Н Рт3=52900 Н Рт4=38200 Н
Рт5=27030
Н Рт6=19000 Н Рт7=12700 Н Рт8=8350 Н
Рт1=88900
Н Рт2=71180 Н Рт3=53200 Н Рт4=38700 Н
Рт5=27300
Н Рт6=19050 Н Рт7=12730 Н Рт8=8420 Н
Рд=
ψG - сила сопротивления дороги
Ее
строят для одного значения коэффициента ψ.
Рд=4803
Н
Кривая
суммарного сопротивления Рд + Рв определяет силу тяги,
необходимую для движения автомобиля с постоянной скоростью.
Рд+
Рв=6000
Рд+
Рв=7500
Рд+
Рв=10000
Рд+
Рв=17000
Строим
силовой баланс на графике тяговой характеристики автомобиля.
.
Динамический фактор автомобиля
Динамическим
фактором D автомобиля называют отношение разности сил тяги и
сопротивление воздуха к весу автомобиля:
D = (Р т
- Р в) / G = (М е uтр / rк - k
в F в v 2) / G.
Величина
D зависит только от конструктивных параметров
автомобиля, и поэтому ее можно определить для каждой конкретной модели.
D1=0,3209
D2=0,2493
D3=0,1810
D4=0,1347
D5=0,0943
D6=0,0619
D7=0,0322
D8=0,00035
Строим
динамическую характеристику автомобиля.
Динамической
характеристикой автомобиля называют график зависимости динамического фактора
автомобиля D с полной нагрузкой от скорости движения на различных
передачах.
Для
построения графика находим дополнительные значения динамического фактора D.
D1=0,3200
D2=0,2495
D3=0,1812
D4=0,1348
D5=0,0946
D6=0,0624
D7=0,0340
D8=0,0019
D1=0,3210
D2=0,2492
D3=0,1811
D4=0,1346
D5=0,0941
D6=0,0613
D7=0,0312
D8=0,00020
.
Ускорение автомобиля
Ускорение
при разгоне определяют для случая движения автомобиля по горизонтальной дороге
(i= 0) с твердым покрытием хорошего качества при
максимальном использовании мощности двигателя и отсутствии буксования ведущих
колес. Ускорение (м/с2) находят из выражения:
а
= ( D - f ) g /
Коэффициент
подсчитывают по формуле
δвр = 1 + (δ1 + δ2 u2кп) G / Gа
G / Gа
=1
δвр1=3,9
δвр2=2,46
δвр3=1,73
δвр4=1,38
δвр6=1,12
δвр7=1,08
δвр8=1,06
Считаем
ускорение
0,80 м/с2
1 м/с2
1,01 м/с2
0,91 м/с2
0,7 м/с2
0,5 м/с2
0,15 м/с2
0,01 м/с2
11. Определение продолжительности разгона автомобиля
Определяем продолжительность разгона до максимальной скорости на 6
передачах КПП.
;
t1+t2+t3+t4+t5+t6+6=6+7,3+5,7+6,4+9,3+6,3+6=47 с
. Топливно-экономическая характеристика автомобиля
Для дизеля
- удельный эффективный расход топлива.
- плотность дизельного топлива
Относительной безразмерной частотой вращения коленчатого вала n0 называется отношение текущей частоты вращения
коленчатого вала ne к
номинальной частоте коленчатого вала
Определяем
при
n0 = 0,4
при
n0 = 0,5
при
n0 = 0,6
при
n0 = 0,7
при
n0 = 0,8
при
n0 = 0,9
при
n0 = 1,0
Определяем
при
n0 = 0,4
при
n0 = 0,5
при
n0 = 0,6
при
n0 = 0,7
при
n0 = 0,8
при
n0 = 0,9
при
n0 = 1,0
Определяем
при
n0 = 0,4
при
n0 = 0,5
при
n0 = 0,6
при
n0 = 0,7
при
n0 = 0,8
при
n0 = 0,9
при
n0 = 1,0
Определяем
расход топлива
при
n0 = 0,4
при
n0 = 0,5
при
n0 = 0,6
при
n0 = 0,7
при
n0 = 0,8
при
n0 = 0,9
при
n0 = 1,0
Список
литературы
1. Чудаков
Д.А. Основы теории и расчета трактора и автомобиля - М.: Колос, 1972 - 384 с.
. Иларионов
В.А. и др. Теория и конструкция автомобиля - М.: Машиностроение, 1992 - 413 с.
. В.К.
Вахламов, И.Н. Порватов. Техника транспорта. Эксплуатационные свойства
подвижного состава - М.: МАДИ, 2004.
. Горев А.Э.
Грузовые автомобильные перевозки - М.: ACADEMA, 2004 -284 с.
. Иванов А.М.
и др. Основы конструкции автомобиля - М.: ООО Книжное издательство «За рулем»,
2005 - 335 с.