Динамический и экономический расчет автомобиля ЗиЛ-131

Динамический и экономический расчет автомобиля ЗиЛ-131

ФГБОУ ВПО «Рязанский государственный агротехнологический университет имени профессора П.А.Костычева»

Кафедра «Автомобили и тракторы»

Курсовая работа

«Динамический и экономический расчет автомобиля ЗиЛ-131»

Выполнил:

студент 46 гр. автодорожного факультета

Новиков Д.В.

Проверил: Стражев Н.П

Рязань 2011

1. Краткая история модели Зил-131

Одновременно с созданием на базе ЗИС-151 модернизированного полноприводного армейского грузовика ЗИС-157 конструкторы Московского автозавода им. Сталина (с 1956 года им. Лихачёва) под руководством главного конструктора А.М.Кригера решили разработать принципиально новый автомобиль. Основные идеи (проходные мосты, блокируемые межосевые и межтележечные дифференциалы, шины большого диаметра с регулируемым давлением воздуха, верхнеклапанный двигатель) были опробованы на экспериментальном автомобиле ЗИС-128. С учётом выявленных во время его испытаний недостатков в 1956 году был построен опытный образец ЗИС-131, унифицированный с перспективным семейством ЗИС-130. Так как ЗИС-131 был изготовлен раньше ЗИС-130, на нём ещё стоял рядный 6-цилиндровый двигатель.

Из-за трудностей с изготовлением многих деталей, которые не были взаимозаменяемыми с серийно выпускавшимися, в 1958 году был изготовлен переходный ЗиЛ-165, который нёс в себе черты ЗиЛ-157 и опытного ЗиЛ-130Л. Испытания показали, что конструкция оказалась не совсем удачной. Поэтому дальнейшего развития ЗиЛ-165 не получил и конструкторы продолжили совершенствование ЗиЛ-131.

В 1959 году состоялись заводские, а затем приёмочные испытания опытных образцов ЗиЛ-131. На 1961-1962 год было запланировано внедрение в производство без остановки конвейера ЗиЛ-130 и ЗиЛ-131, но из-за различный трудностей производственного характера работы затянулись. ЗиЛ-130 начал выпускаться с 1 октября 1964 года, а более сложный по конструкции ЗиЛ-131 попал на конвейер только в 1967 году. Но задержка пошла на пользу: за это время конструкторы успели сделать автомобиль более совершенным и разработать его модификации. По сравнению с ЗиЛ-157 у него была больше грузоподъёмность, выше скорость, ниже расход топлива на тонну перевозимого груза, на метр меньше радиус поворота, более комфортабельную кабину и более мягкую подвеску (за счёт применения удлинённых рессор). В феврале 1974 года семейству ЗиЛ-131 присвоен Государственный знак качества. В октябре 1987 года началось производство и на Уральском автомоторном заводе (город Новоуральск Свердловской области).

ЗиЛ-131 имеет капотную компоновку. Кабина цельнометаллическая трёхместная с панораменым стеклом (от ЗиЛ-130). Кузов деревянный с задним откидным бортом, оборудован откидными скамейками, дугами и тентом. Для увеличения проходимости применены полный привод, короткие передний и задний свесы, односкатная ошиновка, система регулирования давления в шинах (от 0,5 до 4,2 кгс/см²), равная колея всех мостов и расположение их картеров в одну линию (средний мост проходного типа). Герметизация агрегатов, отключаемые система вентиляции картера двигателя и вентилятор системы охлаждения позволяют преодалевать брод до 1,4 м (кратковременно до 1,5 м). Силовая установка состоит из 8-цилиндрового V-образного карбюраторного верхнеклапанного двигателя ЗиЛ-131. Для движения по пыльным дорогам установлен пеномасляный фильтр с трёхступенчатой очисткой воздуха. Топливный насос повышенной производительности обеспечивает бесперебойную работу в условиях высоких температур. Сцепление однодисковое сухое. Коробка передач пятиступенчатая с синхронизаторами на II, III, IV и V передачах. Раздаточная коробка двухступенчатая, выполнена по двухвальной схеме. Главная передача двухступенчатая (конические и цилиндрические шестерни). Рулевое управление снабжено гидроусилителем. Подвеска на продольных полуэллиптических рессорах. Передний мост отключаемый, оснащён шариковыми шарнирами равных угловых скоростей. Рабочий тормоз барабанный на все колёса с раздельным пневматическим приводом. Часть машин оборудовалась лебёдкой для самовытаскивания (устанавливалась в передней части, тяговое услилие 5 тс).

ЗиЛ-131 долгое время был одним из самых распространённых грузовиков Советской Армии. Применялся он и в гражданских организациях. Его отличала лёгкость управления, хорошая монёвренность, устойчивость движения. В процессе производства конструкция постоянно дорабатывалась. На шасси ЗиЛ-131 было разработано и освоено множество специализированных автомобилей. Годовой выпуск в 1989 году достиг 48 тыс. автомобилей (из них 8 тыс. - на УАМЗ).

Выпуск ЗиЛ-131Н на Московском автозаводе прекратился в 1990 году. Всего было выпущено 998429 автомобилей всех модификаций. Производство на Уральском автомоторном заводе продолжалось до 2002 года. На конвейере его сменил ЗиЛ-433420.

Модификации автомобиля:

·              ЗиЛ-131 - базовый. Выпускался в 1967-1986 годах.

·              ЗиЛ-131А - с неэкранированным электрооборудованием (от ЗиЛ-130). Отличался отсуствием средней скамейки в кузове, фары-искателя и специального военного оборудования. Глубина преодалеваемого брода уменьшена до 0,9 м. Выпускался с января 1971 года.

·              ЗиЛ-131В - седельный тягач. Отличался укороченной рамой, седельно-сцепным устройством, 2 запасными колёсами. Предназначен для буксировки полуприцепа полной масоой до 12 т (по грунту до 10 т). Выпускался в 1968-1986 годах.

·              ЗиЛ-131Д - шасси для самосвалов (опытный).

·              ЗиЛ-131Д (второй с таким названием) - с дизелем "Катерпиллер" (на прототипе "Перкинс"). Разработан в 1992 году. Выпускался в Новоуральске с 1993 года.

·              ЗиЛ-131Н - модернизированный. Отличался двигателем ЗиЛ-5081, новыми световыми приборами, тентом из синтетического материала (как у КамАЗов). Ресурс увеличен до 250 тыс. км. Выпускался с 5 декабря 1986 года в Москве и с 27 октября 1987 года в Новоуральске.

·              ЗиЛ-131НА - модернизированный с неэкранированным электрооборудованием. Отличался отсутствием правого топливного бака. Выпускался с декабря 1986 года.

·              ЗиЛ-131НВ - седельный тягач на базе ЗиЛ-131Н. Выпускался с декабря 1986 года.

·              ЗиЛ-131Н1 - с дизелем Д-245.20 мощностью 105 л.с.

·              ЗиЛ-131Н2 - с дизелем ЗиЛ-0550 мощностью 132 л.с.

·              ЗиЛ-131С, ЗиЛ-131АС - в северном исполнении. Отличались кабиной с дополнительной теплоизоляцией, автономным отопителем, двойными стёклами, теплоизоляцией аккумуляторной батареи, противотуманными фарами, резинотехническими изделиями из морозоустойчивой резины. Предназначены для эксплуатации при температуре до -60°C. Выпускались на Читинском автосборочном заводе в 1980-1986 годах.

·              ЗиЛ-131НС, -131НАС, -131НВС - модернизированные в северном исполнении. Вупускались на Читинском автосборочном заводе с 1987 года.

·              ЗиЛ-131Х - для эксплуатации в жарких и пустынных районах (опытный).

·              ЗиЛ-137-137Б - активный автопоезд (10x10).

2. Геометрическая схема автомобиля ЗиЛ-131

3. Краткие технические характеристики автомобиля ЗиЛ-131

зил автомобиль технический модификация

Колёсная формула 6 х 6

Снаряжённая масса:

без лебёдки - 6460 кг

с лебёдкой - 6700 кг

Полная масса:

без лебёдки - 11 685 кг

с лебёдкой - 11 925 кг

Грузоподъёмность: по дорогам с асфальтобетонным покрытием - 5000 кг;по грунту - 3500 кг

Допустимая масса прицепа: по дорогам - 6500 кг; по грунту - 4000 кг

Длина - 7040 мм

База - 4600 мм

Ширина - 2500 мм

Колея - 1820 мм

Высота (по кабине) - 2480 мм

Дорожный просвет: под передней осью - 330 мм; под задней осью - 355 мм

Двигатель: - ЗиЛ-131 (карбюраторный; бензиновый, 8 цилиндров)

Мощность двигателя - 110 кВт (150 л.с.)

Рабочий объём двигателя - 5 996 см³

Коробка передач - механическая, пятиступенчатая

Подвеска: передняя - рессорная; задняя - балансирная рессорная

Максимальная скорость - 80 км/ч

Объём топливных баков - 2 х 170 л

Расход топлива на 100 км и скорости 40 км/ч - 40л

Запас хода - 850 км. Радиус поворота - 10,8 м

Тормозной путь со скорости 50 км/ч - 29м

4. Расчет технико-экономических показателей

Расчет мощности и частоты вращения коленчатого вала двигателя автомобиля.

Мощноть N_E двигателя, необходимую для движения нагруженного автомобиля с установившейся максимальной скоростью V_A.MAX  в заданных дорожных условиях, определяют по формуле:

,кВт (1)

где: V_A.MAX - максимальная скорость движения автомобиля (по заданию), км/ч;

G - сила тяжести автомобиля с грузом, Н;

Ψ - приведенный коэффициент дорожного сопротивления;

к -  коэффициент сопротивления воздуха, кг/м³;

F - площадь лобового сопротивления автомобиля, м²;

η_ТР - механический КПД трансмиссии для режима максимальной скорости.

Площадь лобового сопротивления для грузовых автомобилей:

, м²

где: В - колея задних колес, м;

Н - габаритная высота автомобиля, м.

Рассчитаем площадь лобового сопротивления, исходя из данных прототипа автомобиля ЗиЛ-131:

F= 1.82*2.48=4.51 м²

Значения коэффициента сопротивления воздуха к эмпирические и принимаются из характеристики прототипа. Для грузовых автомобилей К-0.60…0.70. Примем К=0.65

Сила тяжести автомобиля определяется как:

,Н (4)

где: т₀ - собственная (снаряженная) масса автомобиля (примем по характеристике равной), кг;

т_Г - масса перевозимого груза (по заданию), кг;

g - ускорение свободного падения, 9,8 м/с².

Рассчитаем силу тяжести ЗиЛ-131:

G=9.8*(6700+2000)=85260Н

Найдем мощность двигателя по формуле (1):

N=80/3600*0.8(85260*0,019+0,65*4.51*6400/13)=0.03(1619,9+1110.15)=81.87кВт

При проектировании для обеспечения необходимого динамического фактора в области средних эксплуатационных скоростей движения определяют максимальную мощность двигателя по формуле:

(5)

Отсюда:

Ne_max  =1.07*81.87=87.6 кВт

Частота вращения коленчатого вала двигателя, соответствующая максимальной мощности, определяется коэффициентом оборотности  двигателя η_п , равным отношению частоты вращения коленчатого вала двигателя к соответствующей скорости движения автомобиля.

, отсюда

Отсюда n_max=45*80=3600об. /мин.

Расчет и построение внешней скоростной характеристики двигателя.

С некоторой долей погрешности внешняя скоростная характеристика может быть определена и построена для четырехтактных двигателей с искровым зажиганием на основании следующих данных:

Таблица 1. Мощностные характеристики автомобиля при разных условиях рабочейнагрузки

Таким образом, получив в результате расчета N_E.MAX и п_МАХ  и приняв их за 100%, можно рассчитать и графически построить внешнюю скоростную характеристику для двигателя проектируемого автомобиля.

На график также наносится кривая крутящего момента двигателя, каждая точка которой определяется по формуле:

, Н м(7)

где: ω - угловая скорость коленчатого вала, с^-1.

, с^-1(8)

Произведем расчеты крутящего момента и занесем данные в таблицу 1.

Таблица 2. Удельный расход автомобиля ЗиЛ-131

За 100% удельного расхода топлива принимают для карбюраторного двигателя 300...330 г/кВт·ч.

Часовой расход топлива для каждого значения частоты вращения коленчатого вала двигателя подсчитывается по формуле:

, кг/ч(9)

Строим график характеристик карбюраторного двигателя:

Определение передаточного числа главной передачи.

Передаточное число главной передачи определяется по выражению:

;(10)

где: i_KZ - передаточное число КПП на высшей передаче; (Для ЗиЛ-131 передаточное число на V передаче=1.00);

i_Д - передаточное число в дополнительной (раздаточной) коробке(Для ЗиЛ-131 передаточное число в РК=1,00);

r_K - расчетный радиус качения ведущих колес автомобиля, м.

Для определения радиуса ведущих колес грузового автомобиля ЗиЛ-131 необходимо выбрать марку шины колеса согласно расчетной нагрузки. Для этого определяется нормальная нагрузка на одну шину полностью нагруженного автомобиля:

, Н(11)

где: п_Ш - число шин, приходящихся на ведущие оси;

λ - коэффициент нагрузки на ведущие колеса, учитывающий распределение массы автомобиля по осям:

для грузовых и легковых автомобилей типа 44 и 66 λ = 1,0.

Рассчитаем нормальную нагрузку на одну шину автомобиля ЗиЛ-131:

_z=9,81*(6700+2000)*1,0/6=14224,5Н

Выберем шину 260-508 для прототипа Зил-131

Радиус колеса будет определяться  по следующей формуле:

;(13)

где: d - наружный диаметр диска колеса, дюйм;

b - ширина профиля шины, дюйм.

Так как обозначение колеса дано в мм, то уберем из формулы 13 переводной коэффициент 0.0254

Отсюда найдем радиус колеса для ЗиЛ-131:

_k=0,5*0,508+0,92*0,260=0,254+0,234=0,488м

Отсюда найдем передаточное число главной передачи автомобиля ЗИЛ -131

₀=0,377*3600*0,488/1,00*1,00*80=8,2

Подбор передаточных чисел коробки передач

Для определения передаточных чисел коробки передач, вначале определяют передаточное число на первой, самой низкой передаче.

Передаточное число первой передачи должно удовлетворять следующим требованиям:

-        обеспечивать преодоление повышенных дорожных сопротивлений движению;

-        не вызывать буксование ведущих колес автомобиля при передаче максимального крутящего момента двигателя.

Для преодоления автомобилем повышенных дорожных сопротивлений и обеспечения максимальной силы тяги на ведущих колесах максимальная касательная силы будет определяться следующим равенством:

;(14)

ИЗ данного равенства передаточное число коробки передач на первой передаче будет равно:

;(15)

где: G - сила тяжести автомобиля, Н(G=85260H);

М_{КР МАХ} - максимальный крутящий момент, определяемый внешней скоростной характеристикой двигателя, Н∙м(следуя пункту 4.2 М_кр=290.4 Н*м);

η_{ТР 1} - КПД трансмиссии на первой передаче.( η_{ТР 1}=0.88-0.92).

Определим передаточное число на первой передачи для ЗиЛ-131:

_k1 ≥85260*0,019*0,488/290,4*0,90*8,2=790,53/2143.15=0,37

Найденное передаточное отношение первой ступени коробки передач должно исключать полное буксование ведущих колес, которое может возникнуть при максимальной касательной силе тяги автомобиля.

Для этого необходимо, чтобы максимальная касательная силы тяги, подводимая к ведущим колесам, была бы меньше или равна максимальной силе сцепления ведущих колес с дорогой, то есть:

;(16)

Выразим искомую величину:

;(17)

где: φ - коэффициент сцепления ведущих колес с дорогой принимается в пределах 0,5...0,7.

Вычислим значение передаточного числа КПП на 1 передаче при помощи формулы (17):

_kр=1*85260*0.5*0.488/290,4*0,90*8,2=20803/2143.15=9,7

Таким образом, передаточное число первой ступени коробки передач должно лежать в пределах, обуславливающих преодоление автомобилем максимального дорожного сопротивления и отсутствие буксования ведущих колес.

Зная передаточное число 1-й ступени коробки передач, переходят к определению передаточных чисел на промежуточных передачах.

Если исходить из условия сохранения постоянного интервала изменения чисел оборотов двигателя, при разгоне на различных передачах, что обуславливает наибольшую производительность и экономичность автомобиля, то получим ряд передаточных чисел, подчиняющихся закону геометрической прогрессии:

,(18)

откуда:

; ;(19)

где: z - число передач;

q - знаменатель геометрической прогрессии.

;(20)

Вычислим знаменатель прогрессии. Так как высшая передача прямая,то знаменатель равен 1 и формула примет вид:

Вычислим знаменатель:

=   9,7=1.7

Вычислим значения передаточных чисел на остальных передачах:

_k2=9,7/1,7=5,7

I_k3=5,7/1,7=3,3

I_k4=3,3/1,7=1,7

I_k5=1,7/1,7=1

Зная передаточные числа коробки перемены передач и главной передачи, определяем передаточные числа трансмиссии:

;

Вычислим:

I_TP1=9,7*8,2=79,54_TP2=5,7*8,2=46,74_TP3=3,3*8,2=27,06_TP4=1,7*8,2=13,94_ТР5=1*8,2=8,2

Построение универсальной динамической характеристики автомобиля.

Динамической характеристикой автомобиля называют графически выраженную зависимость динамического фактора от скорости движения автомобиля на разных передачах.

Универсальная динамическая характеристика автомобиля является его основным техническим документом.

Динамический фактор представляет собой отношение избыточной касательной силы к силе тяжести автомобиля:

; (23)

Величина динамического фактора зависит от характера протекания кривой крутящего момента двигателя, передаточного числа трансмиссии, скорости движения автомобиля и его массы.

Вначале строят динамическую характеристику порожнего автомобиля без груза и без прицепа.

Масса порожнего автомобиля определяется следующим образом:

;(24)

где: т_ВОД - масса водителя (примем массу человека за 80 кг)

m₀-масса автомобиля ( для Зил-131 масса автомобиля равна 6700 кг)

Рассчитаем массу порожнего ЗиЛ-131:

_пор=6700+80=6780кг

Расчет значения динамического фактора автомобиля ведется в следующей последовательности:

.Зададимся рядом значений частот вращения коленчатого вала (20, 40, 60, 80,100, 120 от п_МАХ).Для ЗиЛ-131 ранее было рассчитано:

.Для выбранных частот подсчитывают величины скоростей автомобиля на каждой передаче по формуле:

; км/ч    (24)

Рассчитываем скорости движения автомобиля на каждой передаче:

передача (передаточное число трансмиссии 79,54)

=0,377*720*0,488/79,54=1,7 км/ч

V=0,377*1440*0,488/79,54=3,3 км/ч

V=0,377*2160*0488/79,54=4,9 км/ч

V=0,377*2880*0,488/79,54=6,7 км/ч

V=0,377*3600*0,488/79,54=8,3 км/ч

2 передача (передаточное число трансмиссии 46,74)

V=0,377*720*0,488/46,74=2,83 км/ч

V=0,377*1440*0,488/46,74=5,6 км/ч

V=0,377*2160*0488/46,74=8,5 км/ч

V=0,377*2880*0,488/46,74=11,3 км/ч

V=0,377*3600*0,488/46,74=14,2 км/ч

3 передача (передаточное число трансмиссии 27,06)

=0,377*720*0,488/27,06=4,8 км/ч

V=0,377*1440*0,488/27,06=9,7 км/ч

V=0,377*2160*0488/27,06=14,6 км/ч

V=0,377*2880*0,488/27,06=19,6 км/ч

V=0,377*3600*0,488/27,06=24,4 км/ч

4 передача (передаточное число трансмиссии 13,94):

=0,377*720*0,488/13,94=9,5 км/ч

V=0,377*1440*0,488/13,94=19,00 км/ч

V=0,377*2160*0488/13,94=28,5 км/ч

V=0,377*2880*0,488/13,94=38,00 км/ч

V=0,377*3600*0,488/13,94=47,5 км

5 передача (передаточное число трансмиссии 8,2):

=0,377*720*0,488/8,2=16,1 км/ч

V=0,377*1440*0,488/8,2=32,3 км/ч

V=0,377*2160*0488/8,2=48,4 км/ч

V=0,377*2880*0,488/8,2=64,6 км/ч

V=0,377*3600*0,488/8,2=80 км/ч

3. Определяем величину касательной силы тяги Рк по передачам;

Касательная сила тяги Р_к вычисляется по формуле:

_{,Н  (25)}

Где:

М_кр-крутящий момент двигателя.Для ЗиЛ-131 он приведен в таблице:

ⁱ_ТР-передаточное число на i-ой передаче (для 1,2,3,4,5   передач соответственно 9,7; 5,7; 3,3; 1,7; 1,0-5 передача прямая)

ή_ТР-КПД трансмиссии (для прототипа автомобиля КПД трансмиссии берется в пределах от 0,88 до 0,92)

r_к- радиус колеса ( для ЗиЛ-131 с шинами 260-508 радиус равен 0,488 м)

Рассчитаем касательную силу тяги автомобиля ЗиЛ-131 по передачам.

передача (передаточное число 9,7):

Р_к=230,9*9,7*0,9/0,488=4130,6 Н

Р_к=290,4*9,7*0,9/0,488=5195 Н

Р_к=282,5*9,7*0,9/0,488=5053,7 Н

Р_к=267,2*9,7*0,9/0,488=4780 Н

Р_к=232,3*9,7*0,9/0,488=4155,7 Н

2 передача (передаточное число 5,7)

Р_к=230,9*5,7*0,9/0,488=2427,3 Н

Р_к=290,4*5,7*0,9/0,488=3052,8 Н

Р_к=282,5*5,7*0,9/0,488=1719,3 Н

Р_к= 267,2*5,7*0,9/0,488=1626,2 Н

Р_к=232,3*9,7*0,9/0,488=1413,8 Н

3 передача (передаточное число 3,3)

Р_к=230,9*3,3*0,9/0,488=1405,2 Н

Р_к=290,4*3,3*0,9/0,488=1767,3 Н

Р_к=282,5*3,3*0,9/0,488=1719,3 Н

Р_к= 267,2*3,3*0,9/0,488=1626,2 Н

Р_к=232,3*3,3*0,9/0,488=1413,8 Н

4 передача (передаточное число 1,7)

Р_к=230,9*1,7*0,9/0,488=723,9 Н

Р_к=290,4*1,7*0,9/0,488=910,5 Н

Р_к=282,5*1,7*0,9/0,488=885,7 Н

Р_к= 267,2*1,7*0,9/0,488=837,7 Н

Р_к=232,3*1,7*0,9/0,488=728,3 Н

5 передача-прямая (передаточное число 1,0)

Р_к=230,9*1,0*0,9/0,488=425,8 Н

Р_к=290,4*1,0*0,9/0,488=535,5 Н

Р_к=282,5*1,0*0,9/0,488=521 Н

Р_к= 267,2*1,0*0,9/0,488=492,8 Н

Р_к=232,3*1,0*0,9/0,488=428,4 Н

4. Подсчитаем значение силы сопротивления воздуха Rw для V, соответствующим исходном значениям n на каждой передаче.

Сила сопротивления воздуха рассчитывается формулой:

Н (26)

Rw-сила сопротивления воздуха для скоростей соответствующим исходным значениям n на каждой передаче

k-коэффициент сопротивления воздуха (k=0,06 кг/м)

F-площадь лобового сопротивления (для ЗиЛ-131 F=4,51 м²

V-скорость движения автомобиля (для разных передач рассчитано в   п.2)

передача.

Rw=0,06*4,51*2,89/12,96=0,06H       Rw=0,06*4,51*44,89/12,96=0,93H=0,06*4,51*10,89/12,96=0,23H     Rw=0,06*4,51*68,89/12,96=1,43H=0,06*4,51*24,01/12,96=0,5H

2 передача.

=0,06*4,51*7,84/12,96=0,16H       Rw=0,06*4,51*127,69/12,96=2,6H=0,06*4,51*31,36/12,96=0,65H     Rw=0,06*4,51*201,64/12,96=4,2H=0,06*4,51*72,25/12,96=1,5H

передача

=0,06*4,51*23,04/12,96=0,48H    Rw=0,06*4,51*384,2/12,96=8H=0,06*4,51*94,09/12,96=1,96H    Rw=0,06*4,51*595,4/12,96=12,4H=0,06*4,51*213,16/12,96=4,4H

4 передача

=0,06*4,51*90,25/12,96=1,88H   Rw=0,06*4,51*1444/12,96=30,09H=0,06*4,51*361/12,96=7,5H         Rw=0,06*4,51*2256,25/12,96=47,02H=0,06*4,51*812,25/12,96=16,9H

5 передача

Rw=0,06*4,51*259,2/12,96=5,4Н      Rw=0,06*4,51*4173,2/12,96=86,9Н

Rw=0,06*4,51*1043,29/12,96=21,7Н Rw=0,06*4,51*6320,2/12,96=131,7Н

Rw=0,06*4,51*2342,6/12,96=48,8Н

.Рассчитаем динамический фактор автомобиля исходя из полученных данных:

передача

D=4130,6-0,06/66511,8=0,06     D=4780-0,93/66511,8=0,07

D=5195-0,23/66511,8=0,07        D=4155-1,43/66511,8=0,06

D=5053-0,5/66511,8=0,08

2 передача

D=2427,3-0,16/66511,8=0,04    D=1626,2-2,6/66511,8=0,02

D=3052,8-0,65/66511,8=0,05    D=1413-4,2/66511,8=0,02

D=1719,3-1,5/66511,8=0,03

3 передача

D=1405,2-0,48/66511,8=0,02    D=1626,2-8/66511,8=0,02

D=1767,3-1,96/66511,8=0,03    D=1413,8-12,4/66511,8=0,02

D=1719,3-4,4/66511,8=0,03

4 передача

=7239-1,88/66511,8=0,1                   D=837,7-30,09/66511,8=0,01

D=910,5-7,5/66511,8 =0,01                 D=728,3-47,02/66511,8=0,01

D=885,5-16,9/66511,8=0,01

5 передача

=425,8-5,4/66511,8=0,006      D=492,8-86,9/66511,8=0,006

D=535,5-21,7/66511,8=0,007    D=428,4-131,7/66511,8=0,004

D=521-48,8/66511,8=0,007

Занесем полученные расчетные значения динамики автомобиля ЗиЛ-131 в Таблицу 3.

Таблица3. Расчетные значения динамической характеристики автомобиля ЗиЛ-131.

Для построения универсальной построенной динамической характеристики необходимо в верхней части графика (рис. 2) провести вторую горизонтальную координатную ось и на ней отметить значения коэффициента загрузки автомобиля:

;(26)

Г=11980/6780=1,7

Начало отсчета по оси Г начинается с 1, что соответствует массе порожнего автомобиля. Отношение полностью груженого автомобиля к порожнему даст максимальное значение Г и его нужно отложить в точке координаты, соответствующей V_MAX . Точки Г_МАХ и V_MAX соединяются вертикальной линией, которая будет служить ординатой динамического фактора полностью груженого автомобиля.

Умножив значения динамического фактора порожнего автомобиля на Г_МАХ, получают численные значения динамического фактора полностью груженого автомобиля и откладывают их на второй ординате:

; (27)

Соединяют соответствующие значения динамического фактора порожнего и полностью груженого автомобиля наклонными линиями. Ось Г разбивают на ряд равных отрезков и через их граничные точки проводят вертикальные линии до пересечения с нижней горизонтальной осью. Эти линии будут соответствовать промежуточным значениям Г.

Таким образом, построенная универсальная динамическая характеристика позволяет определять значение динамического фактора при любой степени загрузки автомобиля.

Расчет и построение экономической характеристики автомобиля.

Экономическая характеристика показывает, сколько топлива расходуется на единицу длины пробега автомобиля при его равномерном движении на разных скоростях и в различных дорожных условиях.

Топливную экономичность автомобиля принято оценивать расходом топлива на 100 км пройденного пути

Обычно экономическая характеристика строится на каждой передаче. В курсовой работе характеристика строится при движении автомобиля на высшей передаче с заданным коэффициентом дорожного сопротивления.

Если известен часовой расход топлива двигателя и скорость движения автомобиля, то расход топлива в литрах на 100 км пробега выразится в виде следующей зависимости:

; л/100 км(28)

где: γ_Т - плотность топлива, кг/л; для бензина - 0,725 кг/л; для дизельного топлива - 0,825 кг/л.

Эффективная мощность двигателя N_E , потребная для движения автомобиля в заданных дорожных условиях, определяется по формуле (1).

При выполнении работы следует учесть, что удельный расход топлива g_e является величиной переменной, зависящей от скоростного и нагрузочного режима работы двигателя. Чтобы учесть это влияние, следует воспользоваться эмпирической формулой:

;(29)

где: g_e(N_{E MAX}) - удельный расход топлива при максимальной мощности по внешней скоростной характеристике;

К_п - коэффициент учитывающий влияние на удельный расход топлива скоростного режима работы двигателя;

К_N - коэффициент учитывающий влияние на удельный расход топлива нагрузочного режима работы двигателя.

Величина коэффициентов К_п и К_N определяется из графиков на рис. 4, где значение коэффициента  К_п дано в функции от отношения текущей частоты вращения коленчатого вала двигателя при данной скорости движения к частоте вращения вала при максимальной скорости автомобиля; значение коэффициента К_N дано в функции от отношения мощности, затрачиваемой на преодоление сопротивлений с данной скоростью к мощности двигателя при той же частоте вращения вала по внешней скоростной характеристике.

Рекомендуется следующая последовательность построения экономической характеристики:

.Зададимся рядом значений частот вращения коленчатого вала (20, 40, 60, 80,100, 120 от п_МАХ).Для ЗиЛ-131 ранее было рассчитано:

Для построения экономической характеристики по формуле (25) рассчитаем скорость движения автомобиля по передачам.

передача

=0,377*720*0,488/79,54=1,7 км/ч

V=0,377*1440*0,488/79,54=3,3 км/ч

V=0,377*2160*0488/79,54=4,9 км/ч

V=0,377*2880*0,488/79,54=6,7 км/ч

V=0,377*3600*0,488/79,54=8,3 км/ч

передача

=0,377*720*0,488/8,2=16,1 км/ч

V=0,377*1440*0,488/8,2=32,3 км/ч

V=0,377*2160*0488/8,2=48,4 км/ч

V=0,377*2880*0,488/8,2=64,6 км/ч

V=0,377*3600*0,488/8,2=80 км/ч

2. По формуле (1) определяют мощность двигателя, требуемую для движения автомобиля на заданных  скоростях.

передача

_e=1,7/2880*(1619,9+2,3*2,89/13)=0,0005(1619,9+0,5)=0,8 кВт

N_e=3,3/2880*(1619,9+2,3*10,89/13)=0,001(1619,9+1,9)=1,6 кВт

N_e=4,9/2880*(1619,9+2,3*24,01/13)=0,002(1619,9+4,2)=3,2 кВт

N_e=6,7/2880*(1619,9+2,3*44,89/13)=0,002(1619,9+7,9)=3,3 кВт

N_e=8,3/2880*(1619,9+2,3*68,89/13)=0,003(1619,9+12,2)=4,9 кВт

передача

N_e=16,1/2880*(1619,9+2,3*259,21/13)=9,9 кВт_e=32,3/2880*(1619,9+2,3*1043,29/13)=18,04кВт_e=48,4/2880*(1619,9+2,3*2342,56/13)=40,7 кВт_e=64,6/2880*(1619,9+2,3*4173,16/13)=47,2 кВт

N_e=80/2880*(1619,9+2,3*6400/13)=82,6 кВт

3. Зная частоту вращения коленчатого вала двигателя для разных скоростей движения автомобиля, определяют отношения , согласно которым по  графику  находят значения коэффициентов Кп.

/n_vmax=720/3600= 0,2          Кп=1,1      

n/n_vmax=1440/3600=0,4         Кп=0,98

n/n_vmax=2160/3600=0,6         Кп=0,93

n/n_vmax=2880/3600=0,8        Кп=0,94

n/n_vmax=3600/3600=1          Кп=1

Рис. 4 Значение коэффициента К_п

4.По внешней скоростной характеристике двигателя для принятых частот вращения коленчатого вала находят значения эффективной мощности N_E и согласно отношению  по графику (рис.5) устанавливают согласно типу двигателя значения коэффициента К_N.

N_e/N_emax=9,9/87,6=0,1 K_N=2,25_e/N_emax=18,04/87,6=0,2 K_N=1,9_e/N_emax=40,7/87,6=0,5 K_N=1,15_e/N_emax=42,7/87,6=0,5 K_N=1,15_e/N_emax=82,6/87,6=0,9 K_N=0,9

5. Находим корректированные значения g_e  по формуле 29.

передача                           5 передача

g_e  =1,1*1,9*324=677,2 г/кВт·ч               g_e  =1,1*2,25*324=801,9 г/кВт·ч

g_e = 0,98*1,55*324=492,2 г/кВт·ч             g_e  =0,98*1,9*324=603,3 г/кВт·ч

g_e  =0,93*1*324=301,3 г/кВт·ч               g_e  =0,93*1,15*324=346,5 г/кВт·ч

g_e  =0,94*0,9*324=274,1 г/кВт·ч              g_e  =0,94*1,15*324=350,2 г/кВт·ч

g_e=1,0*1,0*324=324 г/кВт·ч                  g_e  =1,0*0,9*324=291,6 г/кВт·ч

. Найдем удельный расход по формуле 29

передача                                  5 передача

Q_s=677,2*0,8/17*0,725=43,9л/100 км Q_s=801,9*9,9/161*0,725=48,5 л/100 км

Q_s=492,2*1,6/33*0,725=32,9 л/100 км Q_s=603,3,2*18,04/323*0,725=46,4 л/100 км

Q_s=301,3*3,2/49*0,725=27,2 л/100 км Q_s=331,5*40,7/484*0,725=38,4 л/100 км

Q_s=274,1*3,3/67*0,725=18,6 л/100 км Q_s=335,01*42,7/646*0,725=30,6 л/100 км

Q_s=324*4,9/83*0,725=26,3 л/100 км Q_s=324*82,6/800*0,725=46 л/100 км

Занесем полученные данные в таблицу 3

Таблица №3. Расчетные данные экономической характеристики Зил-131.

Строим экономическую характеристику автомобиля ЗиЛ-131.

По графику экономической характеристики автомобиля производится анализ его работы: определяют наиболее экономичную скорость движения, отмечают участки повышенных расходов топлива в зонах больших и малых скоростей движения.

Литература

1.       Чудаков Д.А. Основы теории трактора и автомобиля. М.: «Изд-во с/х литературы», 1962, 310с.

2.      Гуськов В.В., Велев Н.Н. и др. Тракторы. Теория. М.: «Машиностроение», 1988, 374с.

.        Каптюшин Г.К., Баженов С.П. Конструкция, основы теории, расчет и испытание тракторов. М.: «Агропромиздат», 1990, 511с.

.        Лихачев В.С. Испытания тракторов. М.: «Машиностроение», 1974, 287с.

.        Иванов В.В., Иларионов В.А., Морин М.М. Основы теории автомобиля и трактора. М.: Агропромиздат», 1972.

.        Скотников В.А., Мащенский А.А., Солонский А.С. Основы теории и расчета трактора и автомобиля. М.: «Агропромиздат», 1986.

7.       Краткий автомобильный справочник НИИАТ. М.: «Транспорт», 1984.

8.      Литвинов А.С., Фаробин Я.Е. Автомобиль. Теория эксплуатационных свойств. М.: «Машиностроение», 1989,240с