Тяговый расчёт автомобиля МАЗ-54326

Тяговый расчёт автомобиля МАЗ-54326

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ УКРАИНЫ

НАЦИОНАЛЬНЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ

"ХАРЬКОВСКИЙ ПОЛИТЕХНИЧЕСКИЙ ИНСТИТУТ"

Кафедра Автомобиле- и тракторостроения

Тяговый расчёт автомобиля МАЗ-54326

по дисциплине

"Проектирование автомобилей"

Харьков 2014 г

Исходные данные

грузовой тяговый разгонный топливный

Все исходные данные для тягового расчета принимаются из паспортных данных, предоставляемых заводом изготовителем.

Полная масса Ма=16000кг ;

Максимальная скорость Vmax=100км/ч;

Шины - 11,00 R20;

Максимальная мощность - 270000(Вт)/(123 л.с) ;

Максимальный крутящий момент - 1700 Н*м ;

Максимальные обороты двигателя 2000 об/мин;

− Обороты при максимальном моменте - 1100 об/мин;

− Максимальное сопротивление движению - 0,38;

− Коефициент сопротивления воздуха - 0,71 Нс/м;

− Площадь лобового сопротивления - F=6.5 м2.

1.Определение нагрузок на оси

Для грузового автомобиля распределение нагрузки на оси составляет 30% на 70%, где 30% груза приходится на переднюю ось.

Ма = 16000(кг);

М1 = 0,7*16000 = 6000(кг)

М2 = 0,3*16000 = 10000(кг)

2. Выбор шин

В расчёт принимаем шины выбранные по паспортным характеристикам автомобиля прототипа - 11,00 R20.

В = 11.00 - условное обозначение номинальной ширины профиля шины;= 1 - номинальное отношение высоты профиля к его ширине;= 20 - обозначение номинального посадочного диаметра обода колеса, в дюймах;

rk=(0.5·d+k·(1-c)·B)·25.4 ;3 (2.1)=(0.5·20+1·(1-0.1)·11.00)·25.4=0.505 (м);

где с - коэффициент деформации шины, для грузового автомобиля с = 0.1.

3. Выбор двигателя т построение его внешней характеристики

Расчёт коэффициентов a, b, c характеризующих тип двигателя

Если реальная внешняя характеристика двигателя автомобиля прототипа отсутствует, но есть две точки этой характеристики: , nMmax - максимальный крутящий момент двигателя и обороты коленчатого вала при максимальном крутящем моменте соответственно, и Nmax, nNmax - максимальная мощность двигателя и обороты коленчатого вала соответствующие ей,которые обычно приводятся в технической характеристике, то коэффициенты "а", "b" и "с" можно определить следующим образом. = 270000 (Ват) − максимальная мощность двигателя, выбирается по паспортным характеристикам автомобиля прототипа.= 2000 (об/мин) − обороты коленчатого вала двигателя соответствующие максимальной мощности двигателя, выбирается по паспортным характеристикам автомобиля прототипа.= 1700 (Нм) − максимальный момент двигателя, выбирается по паспортным характеристикам автомобиля прототипа.= 1100 (об/мин) − обороты коленчатого вала двигателя соответствующие максимальному моменту двигателя, выбираются по паспортным характеристикам автомобиля прототипа.

Момент при максимальной мощности двигателя (Нм):

 (2.2)кNmax = (Нм)

Км − отношение максимального крутящего момента к крутящему моменту при максимальной мощности двигателя называется коэффициентом приспособляемости по моменту.

 (2.3)

Км = − отношение оборотов коленчатого вала двигателя, соответствующих максимальной мощности двигателя к оборотам, соответствующим максимальному крутящему моменту, называется коэффициентом приспособляемости по частоте.

  (2.4)=

з - величина запаса крутящего момента (%).

  (2.5)

Мз =

Значения коэффициентов "Kм" и "Kw" определяет способность двигателя автоматически приспосабливатся к изменению нагрузки и диапазона устойчивой работы двигателя. Обычно эту способность оценивают, помимо "" и"" величиной запаса крутящего момента Мз (%).

Таким образом получаем коэффициенты «а, b, с,».

Коэффициенты:

=0.884 ;

Проверка: а+b-c = 1.000;

Обороты соответствующие максимальной скорости движения nVmax, для дизельного двигателя, совпадают по величине с оборотами соответствующими максимальной мощности Nmax, поэтому:

 nVmaxD = nNmax; (2.6)= 2000 (об/мин);

Эффективная мощность двигателя NVmax, соответствующая максимальной скорости, определяется по уравнению мощностного баланса:

  (2.7)

где Vmax - максимальная скорость, равная 27 (м/с);

Ма - полная масса автомобиля, равная 16000 (кг);- ускорение свободного падения, равное 9,81 (м/с2 );- коэфициент сопротивления качению, равный 0,018 :

   (2.8)

− коэффициент сопротивления воздуха, равный 0,71:

тут Сх - коэффициент лобового аэродинамического сопротивления(по паспорту), равный 1.0 ,

ρb - плотность воздуха при нормальных условиях.- площадь лобового сопротивления, равная 6.5 (м2);

ηtr - КПД трансмиссии, 0,85;

подставив данные в выражение (2.7) получаем:= 130357 (Вт);

Угловая скорость коленчатого вала:

 ; (2.9)

Текущие значения мощности определяются:

 (2.10)

Текущее значение момента определяются из уравнения:

 (2.11)

Таблица 1.1 - результаты расчета внешней характеристики двигателя

По результатам расчетов, строим график внешней характеристики двигателя:

Рисунок 1.1 - Внешняя характеристика двигателя

. Определение передаточных чисел силовой передачи

Расчёт трансмиссии дорожного автомобиля начинаем с главной передачи из следующих соображений. В трансмиссии угловая скорость может быть изменена в нескольких местах: в доплнительной коробке (грузовые автомобили), КП, РК (автомобили повышенной проходимости), главной пердаче, колёсном редукторе (в легковых автомобилях применяется редко). Однако только в двух последних узлах современных автомобилей передаточное отношение всегда постоянно, тогда как в "коробках" передаточное отношение может изменятся в широких пределах. Но, как правило, во всех коробках есть так называемая "прямая передача", при включении которой угловые скорости входного и выходного валов совпадают. При этом остаются не задействованными промежуточные валы, что способствует снижению потерь в трансмиссии и достижению максимума КПД агрегата. При движении на прямой передаче автомобиль становится наиболее экономичным, и именно на прямой передаче большинство автомобилей развивают максимальную скорость. Поэтому общее передаточное отношение постоянных зацеплений (главной передачи) определим из отношения угловых скоростей двигателя и ведущих колёс на максимальной скорости, предполагая, что двигатель будет работать на режиме максимальной мощности.

Передаточное число главной передачи определяется из уравнения:

; (2.12)

где ηob - коэффициент оборотности двигателя;- динамический радиус колеса, равный 0.505 (м);

ηob - коэффициент оборотности двигателя, представляет собой отношение оборотов при максимальной скорости nVmax к максимальной скорости движения автомобиля Vmax, и в среднем составляет от 25 до 50 об/мин при скорости движения 1 км/час на прямой передаче.

 (2.13)

ηob =  = 20.000

Тогда из уравнения (2.12) передаточное число ГП:

iо = 0,377*21.111*0,505 = 7.688

Передаточное число первой передачи:

 (2.14)=13.74

где ψmax - максимальный суммарный коэффициент сопротивления движению, равный 0.38 ;- максимальный крутящий момент, равный 1700(Нм);

Проверяем значение на условие буксования:

  (2.15)= 12.084;

где m1 - коэффициент динамического перераспределения вертикальных реакций на ведущую ось, равен 0.829;

ϕ - коэффициент сцепления, равен 0,7 ;

Передаточные числа 1-8 передач и ЗХ выбираем по паспортным данным автомобиля:

ik1 = 13.79 ; = 9.48; = 6.52;= 4.58; = 3.59;

ik6 = 2.07; = 1.42;= 1; ЗХ = 15,85.

6 Построение динамической характеристики автомобиля

На динамическую характеристику автомобиля в значительной степени влияет его масса. Часть времени, в процессе эксплуатации, автомобиль загружен не полностью, а лишь частично, поэтому особый интерес представляет влияние загруженности автомобиля на его динамические характеристики.

Универсальная динамическая характеристика позволяет решать ряд задач движения автомобиля, в том числе при изменении его веса и дорожных условий:

. Определить наибольшее значение дорожного сопротивления, которое может преодолеть автомобиль с данной нагрузкой при установившемся движении с заданной скоростью.

. Определить, какую скорость может развить автомобиль, если известна нагрузка и суммарное дорожное сопротивление.

. Определить нагрузку, которую может нести автомобиль при движении с заданной скоростью по дороге с известным сопротивлением.

В качестве исходных данных используется собственная масса автомобиля с водителем, вес которого приблизительно равен 80кг.

Mamin = 16000+80 =16080кг;

Полная масса автомобиля:= 16080кг;

Значение динамического фактора рассчитывают по формуле:

  (2.16)

Где  - сила тяги на колесах:

 (2.17)

Pw - сила сопротивления воздуха:

Pw = k*F*V2 ;  (2.18)

V − скорость на рассчитываемой передаче, м/с;

 V=0.1046* ; (2.19)

Результаты расчета динамической характеристики занесены в таблицу 2.2, график динамической характеристики показан на рисунке 2.2.

Таблица 1.2 - Результаты расчетов динамической характеристики

Рисунок 1.2 - График динамических характеристик

. Построение графика придельных ускорений

где  - значение динамического фактора для скорости, на которой определяется ускорение;

 -коэффициент сопротивления дороги (принимаем 0,018);

 - коэффициент приведенных масс, рассчитывается по уравнению: .

Результаты расчета граничных ускорений заносим в таблицу 6.1

График граничных ускорений в зависимости от скорости движения автомобиля приведен на рисунке 6.1

Таблица 1.3 - Расчет граничных ускорений

Рисунок 1.2 -График граничных ускорений

7. Определение разгонных характеристик автомобиля

Определение времени разгона автомобиля

Полное время разгона автомобиля с механической коробкой передач определяется суммированием времени разгона на каждой передаче.

При использовании в трансмиссии автомобиля механической КПП расчет разгонных характеристик производиться по численному методу с учетом времени переключения передач.

Время движения автомобиля  в элементарном интервале  изменения скорости  ,определяется по закону равноускоренного движения [5, ф. 8,6]

Потери в процессе переключения передач [5, ф. 8,7]

где  - время переключения передачи;

 - коэффициент учета вращающихся масс при переключении передач.

Следовательно:

Результаты расчета времени разгона представлены в таблице 1.4.

График времени разгона автомобиля рассчитанный численным методом представлен на рисунке 1.3

Таблица 1.4 - Результаты расчета времени разгона автомобиля

Рисунок 1.3 - График времени разгона автомобиля

Определение пути разгона

Для определения пути разгона в элементарном интервале  изменения скорости  можно воспользоваться следующей формулой [5, ф. 8.9]

Путь пройденный автомобилем за время переключения передачи  с предыдущей на последующую определяется выражением [5. ф. 8.11]

Результаты расчета пути разгона представлены в таблице 1.5

Таблица 1.5 - Результаты расчета пути разгона автомобиля

Рисунок 1.4 - График пути разгона автомобиля

8. Определение топливной экономичности автомобиля

Топливно-экономическая характеристика - это зависимость путевого расхода топлива на различных передачах в зависимости от скорости движения автомобиля.

Путевой расход топлива  л/100 км - это количество топлива в литрах, использованного на 100 км пути, пройденного автомобилем.

Уравнение для определения расхода топлива

где- плотность дизельного топлива, ;

 - удельная эффективность расхода топлива, г/кВт·час;

 - скорость движения автомобиля, м/с;

Если принять , тогда:

Удельная эффективность расхода топлива определяется по формуле:

где  - удельный расход топлива при , г/кВт·час;

 - коэффициент, который учитывает зависимость  от коэффициента использования мощности;

 - коэффициент, который учитывает зависимость  от частоты вращения коленчатого вала двигателя n.

Коэффициент использования мощности определяется по формуле

где  - коэффициент коррекции внешней характеристики двигателя.

Величины , кВт, определяются по формулам [6 ф. 1.1, ф. 1.2] при соответствующих скоростях движения V

где G - сила веса автомобиля, Н

 - коэффициент сопротивления качению на соответствующий скорости;

Коэффициент сопротивления качению определяется эмпирической зависимостью

 - коэффициент сопротивления воздуха, . Для грузовых автомобилей  . =6,5 - площадь лобового сопротивления, м2.

Результаты расчетов заносим в таблицу 8.1

По результатам расчета строим график топливо-экономической характеристики автомобиля зависимости расхода топлива, угловой скорости коленчатого вала двигателя и силы веса автомобиля. Диапазон изменения угловой скорости: от минимально возможной для устойчивой роботы двигателя на холостом ходу, до максимально разрешенной электронным блоком управления двигателем.

Таблица 1.6 - Показатели топливной характеристики автомобиля.

 об/мин            ,

М/С

,

Рисунок 1.5 - График топливной характеристики.

Рисунок 1.6 - 3D график топливной характеристики.

Список источников информации

Программа самообучения 251. Автомобиль МАЗ 54326. - 1995. - 61 с.

Гришкевич А.И. Автомобили: Теория: Учебник для вузов, - Ми; Высш. шк., 1986. - 206 с.

Литвинов А.С., Фаробин Я.Е. Автомобиль: Теория єксплуатационных свойств. Учебник для вузов по специальности «Автомобили и автомобильное хозяйство». - М.: Машиностроение, 1989ю - 240 с.

Методичні вказівки до виконання дипломного проекту освітньо-кваліфікаційного рівня бакалавр для студентів спеціальності 6.070106

«Автомобілі та автомобільне господарство» / уклад В.Б. Самородов, А.Д. Артюшенко. - Харків.: НТУ «ХПІ», 2009. - 68 с.

Методичні вказівки до дипломного та курсового проектування з курсу «Теорія автомобіля» для студентів спеціальності «Автомобілі і автомобільне господарство» і «Колісні та гусенечні транспортні засоби» всіх форм навчання / уклад.: В.М. Велекодній, Н.В. Павлій, А.Г. Мамонтов. - Х.: НТУ «ХПІ», 2009. - 40 с.