Тягово-скоростные качества автомобиля
МИНОБРНАУКИ
РОССИИ
Федеральное
государственное бюджетное образовательное учреждение
высшего
профессионального образования
«Санкт-Петербургский государственный
экономический университет»
Кафедра логистики и организации
перевозок
Контрольная работа по дисциплине
ПОДВИЖНОЙ СОСТАВ АВТОМОБИЛЬНОГО
ТРАНСПОРТА
Вариант № 7
Выполнил Линкевич Марина Александровна
Санкт-Петербург 2013
Введение
Одной из составляющих развития и совершенствования экономических
процессов является автомобильный транспорт, с помощью которого производится
свыше 80 % всех транспортных перевозок грузов и пассажиров в стране.
Приведём краткую характеристику грузового автомобиля, который будет
рассмотрен в работе.
Тип авто - грузовой.
Колесная формула 4х2
Полная масса 19500 кг.
Допустимая нагрузка:
·
на переднюю ось
6500 кг,
·
на заднюю - 13000
кг.
Грузоподъемность 13340 кг.
Высота автомобиля 3,02 м.
Коробка переключения передач - механическая.
Размер шин 12R22,5.
двигатель тяговый скорость автомобиль
1. Исходные данные
Таблица 1. Исходные данные для расчетов
|
№п/п
|
Наименование, параметр,
размерность
|
Обозначение
|
|
1.
|
Вариант контрольной работы
|
№ 7
|
|
2.
|
Тип, колесная формула
автомобиля
|
4х2, грузовой
|
|
3.
|
Собственная масса
автомобиля, G0, кг
|
6160
|
|
4.
|
Полная масса автомобиля Ga,
кг в том числе: - на переднюю ось, G1, кг
|
19500 6500
|
|
- на заднюю ось (тележку)
G2, кг
|
13000
|
|
5.
|
Грузоподъемность, Gг, кг
|
13340
|
|
6.
|
Тип двигателя
|
|
|
7.
|
Колея передних колес Вк, м
|
2,03
|
|
8.
|
Ширина автомобиля
(легковых), м
|
-
|
|
9.
|
Высота автомобиля, На, м
|
3,02
|
|
10.
|
Максимальная мощность
двигателя Nmax, кВт при n=...... об/мин.
|
309 / 1900
|
|
11.
|
Максимальный крутящий
момент Mmax, Н*м при n=..... об/мин.
|
1875 / 1150
|
|
12.
|
Коробка переключения
передач (механическая), передаточные числа, Uкп
|
16,38; 11,27; 7,17; 4,62;
3,01; 1,91; 1,23
|
|
13.
|
Раздаточная коробка,
передаточное число, Uрк
|
-
|
|
14.
|
Главная передача,
передаточное число, Uгп
|
3,08
|
|
15.
|
Шины (модель)
|
12R22,5
|
. Внешняя скоростная характеристика двигателя
Определим значения эффективной мощности Ne(n), эффективного
крутящего момента Me(n) и удельного эффективного расхода топлива ge(n)
в зависимости от частоты вращения коленчатого вала двигателя.
Расчет выполняется по следующим формулам:
Ne(n) = Nmax (a1*X + a2*X2
-a3*X3), кВт (1)e(n) = 9954*Ne(n) / n , Н*м (2)
ge(n) = gmin (bo - b1*X + b2*X2) / c, г/кВт*ч (3)
где
= n/nNmax n - текущее значение числа оборотов,
Nmax - число оборотов при максимальной мощности.
с = bo - b12/4*b2
- безразмерная величина отношения текущих значений числа оборотов
коленчатого вала (от минимальных до максимальных) к числу оборотов при
максимальной мощности.
Для дизельных двигателей Х = 0,2 ... 1,0.
Для расчета минимального и максимального значений числа оборотов
двигателя необходимо принять (затем уточнить) значения величины Х.
Для дизелей:
задаваясь Х=0,2, получим nmin = 0,2 * nNmax;
задаваясь Х=1,0, получим nmax = nNmax
gmin - удельный минимальный эффективный расход топлива
(г/кВт*ч). Для дизельных двигателей величина ge современных
автомобилей составляет 180 ... 220 г/кВт*ч, для предыдущих поколений 220 ...280
г/кВт*ч. gmin = 190 г/кВт.ч
Величины эмпирических коэффициентов представлены в таблице 2.
Таблица 2
|
Тип двигателя
|
a1
|
a2
|
a3
|
bo
|
b1
|
b2
|
|
Дизельный
|
0,5
|
1,5
|
1,0
|
1,55
|
1,55
|
1,55
|
Результаты расчетных значений внешних скоростных характеристик
представлены в табличном виде (Таблица 3). Приведем расчет для одной сквозной
точки (n = 380).
Х = 0,2
Х2 = 0,22 = 0,04
Х3 = 0,23 = 0,008
Nе =
309*(0,5*0,2 + 1,5*0,04 - 1,0*0,008) = 46,97 (кВт)
Ме = 9954*46,97/380 = 1230,31 (Н*м)
с = 1,55 - 1,552/4*1,55 = 1,1625
ge(n) = 190*(1,55 - 1,55*0,2 + 1,55*0,04)
/ 1,1625 = 212,8 (г/кВт*ч)
Таблица 3. Расчетные значения внешних скоростных характеристик
|
Параметр
|
Значения параметров при
оборотах, n, об/мин
|
|
380
|
760
|
1140
|
1520
|
1900
|
|
X= n/nNmax
|
0,2
|
0,4
|
0,6
|
0,8
|
1
|
|
X2
|
0,04
|
0,16
|
0,36
|
0,64
|
1
|
|
X3
|
0,008
|
0,064
|
0,216
|
0,512
|
1
|
|
Ne , кВт
|
46,97
|
116,18
|
192,82
|
262,03
|
309,00
|
|
Me , Н*м
|
1230,31
|
1521,70
|
1683,59
|
1715,96
|
1618,83
|
|
ge, г/кВт*ч
|
212,8
|
192,53
|
192,53
|
212,80
|
253,33
|
Построим графики внешних скоростных характеристик.
Рис.1.
Внешняя скоростная характеристика двигателя
Тяговые
скоростные характеристики автомобиля
Тяговые
- скоростные характеристики, к которым относятся скорость движения, тяговые
усилия на ведущих колесах и динамический фактор (паспорт) автомобиля,
определяются по рассчитанным внешним скоростным характеристикам.
Определение
расчетных характеристик автомобиля заключается в вычислении в заданном
диапазоне частот вращения коленчатого вала n, скорости движения автомобиля
V(n), тяговых усилий на ведущих колесах Pk(n), сил сопротивления
движению: сил сопротивления качения Pf(n) и сил сопротивления
воздуха Pw(n), динамического фактора по тяге Dk(n) и
сцепления колес Dj(n) на разных передачах по следующим формулам:
; км/ч (4)
, Н (5)
где hтр - коэффициент полезного действия
трансмиссии можно принять равным для легковых и грузовых автомобилей с колесной
формулой 4х2, 2х4 hтр= 0,9;рк
- передаточное число раздаточной коробки. В расчетах Uрк= 1 принимается
в том случае, если в трансмиссии отсутствует раздаточная коробка.к -
радиус качения колеса автомобиля.
Rк = (dп /2 +bп*kh)*dш, м (6)
где dп - посадочный диаметр шины, м;п - ширина
профиля шины, м;h - коэффициент, определяемый отношением высоты
профиля шины к ширине (kh= Hп/ bп ).
dш -
коэффициент деформации шины (0,93....0,95).
Если в маркировке шины отсутствует значение kh, то величину kh
можно задать в пределах kh = 0,7...0,92;
, Н (7)
где Ga - полная масса автомобиля, кг;(n) - коэффициент
сопротивления качения,
, (8)
где V(n) - текущее значение скорости автомобиля, км/ч;o -
коэффициент сопротивления качения для различных дорожных условий (таблица 4).
Таблица 4. Коэффициент сопротивления качения и сцепления
|
Дорожные условия
|
fo
|
j
|
|
Асфальтобетонное шоссе: - в
хорошем состоянии; - в удовлетворительном состоянии. Булыжное шоссе
Щебеночное или гравийное шоссе Грунтовая дорога Укатанная снежная дорога
|
0,014...0,018
0,018...0,022 0,020...0,030 0,020...0,025 0,025...0,035 0,070...0,100
|
0,70...0,80 0,70
0,60...0,70 0,50...0,60 0,50...0,60 0,20...0,30
|
, Н (9)
где V(n) - текущее значение скорости движения, км/ч;h - лобовая
площадь автомобиля, м2;h= Bk*.Ha -
для грузовых автомобилей и автобусов;w - коэффициент обтекаемости
можно принять для грузовых автомобилей в пределах 0,5...0,7;
Динамический фактор можно посчитать по формулам:
,
(10)
(11)
Исходные данные для расчета тягово-скоростных характеристик приведены в
сводной таблице 5.
Таблица 5
|
Параметр
|
Размерность
|
Обозначение
|
Значение
|
|
Радиус качения колеса
|
м
|
Rk
|
0,73
|
|
Передаточное число главной
передачи
|
-
|
Uгп
|
3,08
|
|
Передаточное число коробки
передач: -первая передача; -вторая передача; -третья передача и т.д.
|
- - -
|
Uкп
|
16,38; 11,27; 7,17; 4,62;
3,01; 1,91; 1,23
|
|
Передаточное число
раздаточной коробки
|
-
|
Uрк
|
-
|
|
КПД трансмиссии
|
-
|
hтр
|
0,9
|
|
Коэффициент сопротивления
качения
|
-
|
fo
|
0,014...0,018
|
|
Коэффициент обтекаемости
автомобиля
|
-
|
kw
|
0,5...0,7
|
|
Коэффициент сцепления с
дорогой
|
-
|
j
|
0,70...0,80
|
|
Полная масса АТС
|
кг
|
Ga
|
19500
|
|
Масса, приходящаяся на
ведущие колеса
|
кг
|
Gвк
|
6500
|
|
Ширина АТС (колея)
|
м
|
Ba (Bk )
|
2,03
|
|
Высота АТС
|
м
|
Ha
|
3,02
|
Расчет сил сопротивления и сцепления колес с дорогой выполним для условий
движения по ровной асфальтированной дороге. Представим данные результаты
расчета в таблице 7.
Шины 12R22,5.
Ширина профиля 300 мм
Наибольший наружный диаметр 1091 мм
Rk = (1,091/2 + 0,30*0,8)*0,93 = 0,73 (м)
Выполним расчет для первой передачи.
V =
0.378*380*0.73 / 16,38*3,08 = 2,078 (км/ч)
Pk = 1230,31*16,38*3,08*0,9/0,73 = 76524,48 (Н)
f =
0.015*(1+2,0782/19500) = 0.02
Pf = 9.81*6160*0.02 = 906,64 (H)
Fh= 2,03*3,02 = 6,1306 (м2)
Pw = 0.6*6,1306*2,0782/13 = 1,222 (H)
Dk = (76524,48-1,222) / 9.81*19500 = 0,400j = (9.81*6500*0.7-1,222) / 9.81*19500
= 0,233
Аналогично выполним расчет для всех передач при других значения оборотов.
Таблица 6. Результаты расчета тягово-скоростных характеристик
|
Передача
|
Значения при текущих
оборотах n, об/мин
|
|
n, об/мин
|
380
|
760
|
1140
|
1520
|
1900
|
|
Me, Н*м
|
1230,31
|
1521,70
|
1683,59
|
1715,96
|
1618,83
|
|
Первая
|
V, км/ч
|
2,078
|
4,157
|
6,235
|
8,314
|
10,392
|
|
Pk, Н
|
76524,48
|
94648,70
|
104717,71
|
106731,51
|
100690,10
|
|
f
|
0,02
|
0,02
|
0,02
|
0,02
|
0,02
|
|
Pf , Н
|
906,64
|
907,25
|
908,25
|
909,66
|
911,46
|
|
Pw, Н
|
1,222
|
4,889
|
11,001
|
19,557
|
30,558
|
|
Dk
|
0,400
|
0,495
|
0,547
|
0,558
|
0,526
|
|
Dj
|
0,233
|
0,233
|
0,233
|
0,233
|
0,233
|
|
Вторая
|
V, км/ч
|
3,021
|
6,042
|
9,062
|
12,083
|
15,104
|
|
Pk, Н
|
52651,46
|
65121,54
|
72049,36
|
73434,93
|
69278,23
|
|
f(n)
|
0,02
|
0,02
|
0,02
|
0,02
|
0,02
|
|
Pf , Н
|
906,87
|
908,14
|
910,26
|
913,23
|
917,05
|
|
Pw, Н
|
2,582
|
10,328
|
23,238
|
41,312
|
64,550
|
|
Dk
|
0,275
|
0,340
|
0,377
|
0,384
|
0,362
|
0,233
|
0,233
|
0,233
|
0,233
|
0,233
|
|
Третья
|
V, км/ч
|
4,748
|
9,496
|
14,245
|
18,993
|
23,741
|
|
Pk, Н
|
33496,98
|
41430,47
|
45837,97
|
46719,47
|
44074,97
|
|
f(n)
|
0,02
|
0,02
|
0,02
|
0,02
|
0,02
|
|
Pf , Н
|
907,49
|
910,64
|
915,88
|
923,21
|
932,64
|
|
Pw, Н
|
6,379
|
25,517
|
57,413
|
102,068
|
159,481
|
|
Dk
|
0,175
|
0,216
|
0,239
|
0,244
|
0,230
|
|
Dj
|
0,233
|
0,233
|
0,233
|
0,233
|
0,232
|
|
Четвертая
|
V, км/ч
|
7,369
|
14,738
|
22,107
|
29,476
|
36,845
|
|
Pk, Н
|
21583,83
|
26695,79
|
29535,76
|
30103,76
|
28399,77
|
|
f(n)
|
0,02
|
0,02
|
0,02
|
0,02
|
0,02
|
|
Pf , Н
|
908,97
|
916,54
|
929,16
|
946,83
|
969,55
|
|
Pw, Н
|
15,365
|
61,459
|
138,282
|
245,834
|
384,116
|
|
Dk
|
0,113
|
0,139
|
0,154
|
0,156
|
0,146
|
|
Dj
|
0,233
|
0,233
|
0,233
|
0,232
|
0,231
|
|
Пятая
|
V, км/ч
|
11,310
|
22,621
|
33,931
|
45,242
|
56,552
|
|
Pk, Н
|
14062,19
|
17392,71
|
19243,00
|
19613,05
|
18502,88
|
|
f(n)
|
0,02
|
0,02
|
0,02
|
0,02
|
0,02
|
|
Pf , Н
|
912,39
|
930,23
|
959,96
|
1001,59
|
1055,11
|
|
Pw, Н
|
36,197
|
144,788
|
325,773
|
579,153
|
904,926
|
|
Dk
|
0,073
|
0,090
|
0,099
|
0,100
|
0,092
|
|
Dj
|
0,233
|
0,233
|
0,232
|
0,230
|
0,229
|
|
Шестая
|
V, км/ч
|
17,824
|
35,649
|
53,473
|
71,297
|
89,122
|
|
Pk, Н
|
8923,18
|
11036,57
|
12210,67
|
12445,49
|
11741,03
|
|
f(n)
|
0,02
|
0,02
|
0,02
|
0,02
|
0,02
|
|
Pf , Н
|
921,21
|
965,52
|
1039,36
|
1142,74
|
1275,66
|
|
Pw, Н
|
89,896
|
359,583
|
809,062
|
1438,332
|
2247,394
|
|
Dk
|
0,046
|
0,056
|
0,060
|
0,058
|
0,050
|
|
Dj
|
0,233
|
0,231
|
0,229
|
0,226
|
0,222
|
|
Седьмая
|
V, км/ч
|
27,678
|
55,357
|
83,035
|
110,714
|
138,392
|
|
Pk, Н
|
5746,34
|
7107,32
|
7863,42
|
8014,64
|
7560,98
|
|
f(n)
|
0,02
|
0,02
|
0,02
|
0,02
|
0,03
|
|
Pf , Н
|
942,06
|
1048,89
|
1226,95
|
1476,23
|
1796,73
|
|
Pw, Н
|
216,768
|
867,073
|
1950,915
|
3468,293
|
5419,207
|
|
Dk
|
0,029
|
0,033
|
0,031
|
0,024
|
0,011
|
|
Dj
|
0,232
|
0,229
|
0,223
|
0,215
|
0,205
|
На основании данных расчетов построим графики тяговой и динамической
характеристики.
Рис. 2. Тяговый баланс автомобиля
Рис. 3 Динамическая характеристика автомобиля
Анализ и выводы по результатам расчетов
На основании выполненных расчетов в контрольной работе можно сделать
выводы о тягово-скоростных качествах автомобиля.
На первой передаче максимальная скорость составляет 10,4 км/ч., Тяговые
усилия на ведущих колесах при этом составляют 100690 Н, динамический фактор по
тяге - 0,526.
На второй передаче максимальная скорость составляет 15,1 км/ч., Тяговые
усилия на ведущих колесах при этом составляют 69278 Н, динамический фактор по
тяге - 0,362.
На третей передаче максимальная скорость составляет 23,7 км/ч., Тяговые
усилия на ведущих колесах при этом составляют 44075 Н, динамический фактор по
тяге - 0,23.
На четвёртой передаче максимальная скорость составляет 36,8 км/ч.,
Тяговые усилия на ведущих колесах при этом составляют 28400 Н, динамический
фактор по тяге - 0,146
На пятой передаче максимальная скорость составляет 56,5 км/ч., Тяговые
усилия на ведущих колесах при этом составляют 18503 Н, динамический фактор по
тяге - 0,092.
На шестой передаче максимальная скорость составляет 89,1 км/ч., Тяговые
усилия на ведущих колесах при этом составляют 11741 Н, динамический фактор по
тяге - 0,05.
На седьмой передаче максимальная скорость составляет 138,4 км/ч., Тяговые
усилия на ведущих колесах при этом составляют 7561 Н, динамический фактор по
тяге - 0,011
Список литературы
1. Лукинский В.С., Марышев Р.А. Подвижной состав
автомобильного транспорта. Часть II.
Основы теории движения. СПб.: СПбГИЭУ, 2002.
2. Марышев Р.А. Подвижной состав автомобильного
транспорта. Методические указания к выполнению курсового проекта. СПбГИЭУ,
2004.