Расчет прямолинейного двигателя автомобиля

Ψmax = 0,373;

φ = 0,8;

Gсц = m1G1= 8652,42 - если ведущие только передние колеса.

m1 – коэффициент, учитывающий перераспределение нагрузки на передние ведущие колеса.

m1 = 0,6.

 

Передаточное  число первой передачи ik1 должно удовлетворять условию обеспечения минимальной устойчивой скорости движения Vmin:

 

 (16)

где nmin – минимальная частота вращения коленчатого вала при полной подачи топлива; nmin = 700 об/мин;

Vmin = 5 км/ч

Считая коробку  двухвальной, в которой прямая передача отсутствует, выберем промежуточные по геометрической прогрессии согласно формуле:

 (17)

 

где ikm – передаточное число промежуточной передачи;

m – номер произвольной промежуточной передачи;

n – номер расчетной высшей передачи.

ik5 =0,784.

Необходимо выполнить корректировку  по следующему условию:

 

 

Изменим передаточные числа следующим  образом:

ik1=3,4

ik2=2,24

ik3=1,47

ik4=1,02

ik5=0,783

 

 

 

 

 

3.6 Тяговая  и динамическая характеристика автомобиля

 

Тяговая и динамическая характеристика представляет собой графики зависимостей Pk = f(V) и D = f(V) на всех передачах, а также PW = f(V); PΨ = f(V) и Ψ = f(V) на горизонтальной дороге, и рассчитываются на основании следующих зависимостей:

сила тяги на колесе

 

 (19)

 

скорость движения

 

 (20)

 

сопротивление дороги

 

 (21)

 (22)

 

сопротивление воздуха

 

 (23)

 

динамический фактор

 

 (24)

 

- передаточное число трансмиссии при наличии коробки передач,

дополнительной или раздаточной  коробки и главной передачи;

при движении без пробуксовывания;

П – количество прицепов или полуприцепов;

- коэффициент, учитывающий влияние прицепа или полуприцепа на сопротивление воздуха, оказываемого автопоезду:

=0,1 – для полуприцепа;

=0,2…0,3 – для прицепа.

f0 – табличное значение коэффициента сопротивления дороги; f0 = 0,016 – для сухого асфальтобетонного и бетона первой и второй категорий дорог.

Размерность: M – Н.м; n – об/мин; V – км/ч; r – м; Ga – Н; kF – Н.с2/м2;

k1 = (4…5).105.

Угол подъема, который преодолевает автомобиль на каждой передаче при разных значениях равномерной скорости и заданном коэффициенте сопротивления качению, определяется по уравнению:

 

 (25)

 

Вычисленные по формулам (20)…(26) значения занесены в таблицу 2, и по этим результатам построены графики зависимостей Pk = f(V) и

D = f(V) на всех передачах, а также PW = f(V); PΨ = f(V); = f(V) и Ψ = f(V) на горизонтальной дороге.

 

Рисунок 2. График зависимости  Pk = f(V) (тяговая характеристика).

 

 

Рисунок 3. График зависимости D= f(V) (динамическая характеристика).

 

 

Рисунок 4. График зависимости = f(V) (преодолеваемые углы подъёма).

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

3.7 Ускорение автомобиля

 

Время равномерного движения автомобиля обычно мало по сравнению с общим  временем его работы. Например, в  городах оно составляет 15…20% времени  движения, от 30 до 45% - ускоренное движение и 30…40% - движение накатом и торможение.

Показателями динамических свойств  автомобиля при неравномерном движении служат величины ускорений, а также  путь и время, необходимое для  движения в определённом интервале  изменения скорости.

Ускорение движения, которое может  развивать автомобиль при заданных условиях, характеризует приемистость автомобиля: чем больше ускорение, тем выше при прочих равных условиях средняя скорость движения, а, следовательно, и производительность автомобиля.

Ускорение автомобиля находят из формулы:

 

 (26)

 

При полной нагрузке, высоком КПД  трансмиссии и отсутствии буксования можно воспользоваться приближенным выражением

 

    (27)

 

где k4 = 0,06, тогда

δ1 = 1,724; δ2 = 1,33; δ3 = 1,16; δ4 = 1,09; δ5 = 1,07.

По формуле (27) строятся кривые зависимости обратных ускорений автомобиля от скорости движения.

 

Рисунок 4. График обратных ускорений.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

3.8 Определение  времени и пути разгона

 

Ускорение, полностью характеризует  способность автомобиля к быстрому разгону, но не даёт достаточно наглядного представления о приемистости автомобиля. Поэтому определяют время и путь разгона, которые позволяют выявить приемистость автомобиля в более наглядной форме и сравнить автомобили по этим показателям.

Так как отсутствует аналитическая  связь между обратным ускорением 1/j и скоростью V, то время разгона обычно определяют графоаналитически.

Для построения зависимости времени  разгона от скорости всю площадь  под кривой 1/j = f(V) разбивают вертикальными линиями на участки с интервалом 10 км/ч. Для упрощения подсчета площадь каждого участка заменяют площадью равновеликого участка с высотой где 1/j1 и 1/j2 – обратные ускорения в начале и в конце интервала скорости. Тогда для участка, например, при изменении скорости от V1 до V2 время разгона

 

, (28)

 

где V – скорость, км/ч; j – ускорение, м/с2.

Аналогично определяем t2, t3, t4 … tn по остальным участкам.

Путь разгона определяют из соотношения  V = dS/dt:

 

 (29)

 

этот интеграл решают также графоаналитически, используя график t = f(V).

Для построения графика S = f(V) эту площадь разбивают горизонтальными линиями на несколько участков. Для упрощения подсчёта площадь каждого участка заменяют площадью равновеликого участка с тем же основанием и высотой . Здесь V1 и V2 – скорости соответственно в начале и в конце участка. При изменении скорости от V1 до V2

 

 (30)

Аналогично определяем S2, S3 … Sn по остальным участкам.

По найденным точкам строим кривую S = f(V).

Для построения двух кривых ниже приведены  таблица 4.

 

Таблица 4
V, км/ч	t, с	S, м
0	0.55	0.76
10	1.02	2.87
20	1.51	6.18
30	2.1	11.06
40	2.79	17.71
50	3.65	26.51
60	4.64	37.86
70	5.83	52.24
80	7.25	70.25
90	8.88	92.5
100	10.84	119.75
110	13.03	152.78
120	15.44	192.19
130	18.16	237.7
140	21.31	292.33
150	25.07	356.35
166.5	27.2	391.67

 

 

Рисунок 5. График зависимости времени  и пути движения от скорости.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

4. Топливная  экономичность автомобиля

 

Топливная экономичность характеризует способность автомобиля выполнять перевозки с минимальным расходом топлива.

Топливная экономичность зависит  от:

• совершенства конструкции двигателя и всего автомобиля;
• квалификации водителя;
• организации транспортного потока;
• дорожно-климатических условий.

Топливная экономичность двигателя  оценивается показателями:

• часовой расход топлива G;
• удельный эффективный расход топлива ge.

 

Для построения графика зависимости  расхода топлива от скорости движения воспользуемся следующей формулой

 

 (31)

 

Топливную экономичность необходимо рассчитывать при установившемся и  неустановившемся движении. При установившемся движении расчёт ведётся на высшей передачи, здесь же необходимо рассчитать расход топлива при некотором  значении ускорения. При неустановившемся движении, с максимальной интенсивностью разгона строится на каждой передачи.

Установившееся движение

При установившемся движении скорость постоянная величина, и ускорение  равно нулю.

 

.

Неустановившееся движение

При неустановившемся движении скорость не постоянна и ускорение не равно нулю.

 

,

 

где .

Удельный эффективный расход топлива  определяется по следующей формуле

 

, где g = 330 г/кВтч.

 

, (32)

где Ku – коэффициент использования мощности двигателя;

U – степень использования мощности, U = (NΨ + NW + Nj)/(Nm.ηтр).

 

, (33)

 

где Kω – коэффициент использования частоты вращения коленчатого вала

E – степень использования оборотов двигателя; E = ωm/ωN.

 

 

Расход топлива на пятой передачи приведен в таблице 9.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Таблица 5

1 передача
V, км/ч	Иj	Киj	Кω	Е	gej, г/(кВт*ч)	Qj, кг/100
6,46	1	1	0,91	0,17	232	3,40
7,89	1	1	0,89	0,20	226	3,27
9,33	1	1	0,87	0,24	221	3,17
10,76	1	1	0,85	0,28	216	3,08
12,20	1	1	0,83	0,31	211	3,00
13,63	1	1	0,81	0,35	207	2,94
15,07	1	1	0,80	0,39	204	2,90
16,50	1	1	0,79	0,43	201	2,87
17,94	1	1	0,78	0,46	198	2,85
19,37	1	1	0,77	0,50	196	2,84
20,81	1	1	0,76	0,54	195	2,84
22,24	1	1	0,76	0,57	194	2,86
23,68	1	1	0,76	0,61	193	2,88
25,11	1	1	0,75	0,65	192	2,92
26,55	1	1	0,75	0,69	192	2,97
27,98	1	1	0,76	0,72	193	3,04
29,42	1	1	0,76	0,76	193	3,12
30,85	1	1	0,76	0,80	194	3,21
32,28	1	1	0,77	0,83	196	3,33
33,72	1	1	0,77	0,87	197	3,46
35,15	1	1	0,78	0,91	199	3,62
36,59	1	1	0,79	0,94	201	3,81
38,02	1	1	0,80	0,98	203	4,03
39,46	1	1	0,80	1,02	205	4,30
40,89	1	1	0,81	1,06	208	4,62
42,33	1	1	0,83	1,09	210	5,02

 

Таблица 6

2 передача
V, км/ч	Иj	Киj	Кω	Е	gej, г/(кВт*ч)	Qj, кг/100
9,75	1	1	0,91	0,17	232	41,74
11,92	1	1	0,89	0,20	226	41,45
14,09	1	1	0,87	0,24	221	41,10
16,25	1	1	0,85	0,28	216	40,68
18,42	1	1	0,83	0,31	211	40,21
20,59	1	1	0,81	0,35	207	39,69
22,75	1	1	0,80	0,39	204	39,14
24,92	1	1	0,79	0,43	201	38,56
27,09	1	1	0,78	0,46	198	37,94
29,25	1	1	0,77	0,50	196	37,29
31,42	1	1	0,76	0,54	195	36,61
33,59	1	1	0,76	0,57	194	35,89
35,76	1	1	0,76	0,61	193	35,13
37,92	1	1	0,75	0,65	192	34,33
40,09	1	1	0,75	0,69	192	33,46
42,26	1	1	0,76	0,72	193	32,54
44,42	1	1	0,76	0,76	193	31,55
46,59	1	1	0,76	0,80	194	30,48
48,76	1	1	0,77	0,83	196	29,31
50,93	1	1	0,77	0,87	197	28,05
53,09	1	1	0,78	0,91	199	26,67
55,26	1	1	0,79	0,94	201	25,17
57,43	1	1	0,80	0,98	203	23,53
59,59	1	1	0,80	1,02	205	21,75
61,76	1	1	0,81	1,06	208	19,80
63,93	1	1	0,83	1,09	210	17,68