Расчет систем двигателя

 Можливість руху автомобіля  на дорогах з прийнятим коефіцієнтом  зчеплення буде забезпечена за умови дотриманні нерівності i ≥ iк1.

Чисельний розрахунок:

 

Отже умова виконується.

 

Визначення передавальних чисел проміжних ступеней коробки передач.  Передавальні числа проміжних передач вибирають з умови  забезпечення  оптимальних показників тягово-швидкісних і паливно-економічних властивостей.

Перш за все доцільно визначати передавальне число на вищій передачі, яке визначають за формулою:

                                                 .                                           (2.12)                                                          

Чисельний розрахунок при коефіцієнті, рівному 1,00 і = 37,5 м/с:

.

Визначають максимальну тягову силу при найтяжчих умовах руху автомобіля  (грунтова  дорога, підйом б=120;  V= 5 км/год. = 1,38 м/с; fкmax= 0,05)  за формулою:

                         

.                          (2.13)

Чисельне значення:

Н.

Сила зчеплення коліс з дорогою:

                                          

                                              (2.14)

Чисельне значення при ц = 0,5:

Н.

Тобто необхідна для руху автомобіля  без буксування умова  ( ) виконується.

Визначають передавальне число трансмісії за формулою:

                                      .                                               (2.15)

Чисельне значення:

Мінімальна кількість ступеней в коробці передач визначається за формулою:

                                     

                                           (2.16)

Чисельне значення при = 2500 хв-1 (оберти колінчастого вала при максимальному крутному моменті,  взято з таблиці 2.1):

Можна приймати триступеневу коробку передач.

При вирішенні питання про вибір кількості передач  необхідно також враховувати досвід автомобілебудування і тенденції його розвитку.   

В цілях уніфікації , а також за автомобілем-прототипом приймаємо =4, що

відповідає  коробкам передач автомобілів ГАЗ 2410.

Дослідним шляхом встановлено, що найкраща динамічність автомобіля досягається в тому випадку, коли передавальні числа КП змінюються відповідно до закону геометричної прогресії.

Визначимо знаменник геометричної прогресії:

                                                                                               (2.17)

Чисельне значення:

.

Передавальне число на першій передачі:

                                                   .                                                  (2.18)

Чисельне значення:

Передавальні числа на наступних передачах визначають за формулою:

                                                                                                 (2.19)

Чисельні значення:

    

Четверту передачу приймаємо прямою.

Передавальне число передачі заднього ходу  визначають  із залежності:

                                                                                  (2.20)

Чисельне значення знайдемо, прийнявши Отже:

 

2.4 Розрахунок показників динамічності  автомобіля 

 

2.4.1. Показники динамічності  при рівномірному русі. 

При рівномірному русі автомобіля визначають наступні показниками його тягової динамічності: максимальну швидкість Vmax руху при  заданих дорожніх умовах; значення коефіцієнтів опору дороги ш max при русі автомобіля на нижчій передачі і  шv – на вищій передачі, а також відповідні їм  величини динамічного фактора Dmax і Dv.

При вказаних розрахунках використовують методи силового балансу і побудови динамічної характеристики, які в своїй основі є графо-аналітичними методами.

 

2.4.1.1. Метод силового  балансу. 

 При русі автомобіля рушійні  сили зрівноважуються дією сил  опору руху. При цьому  рівняння тягового балансу в загальному випадку має вигляд:

                           РТ  =Мкол /гк=Рfк±Рh+Рw ±Рj = Рш+ Рw ±Рj.                         (2.21)

де Мкол – крутний момент, що підводиться  до коліс;

     Pш = Pfk ± Ph – спільний опір руху автомобіля від втрат на кочення коліс і підйом автомобіля:

                   Pш = Pfk ± Ph = Ma ∙g (fк ∙cosб ± sin ) = Ma∙g∙ш.                (2.22)

При малих (і = 0) і  ш = fк + і = fк.

У разі рівномірного руху автомобіля сила інерції Рj дорівнює  нулю, а рівняння (3.1) набуває  вигляду:

РТ  = Рш+ Рw. (2.23)

При вирішенні задач, пов’язаних з визначенням динамічних властивостей автомобіля користуються його тяговою характеристикою. При цьому використовується зовнішня швидкісна характеристика двигуна.

Будують тягову характеристику, в основному, за методом А.Н. Островцева.

Вона представляє собою графіки залежностей Рт = f(V) і                                             Рa = РТ –Рw = f(V), де Рa  –вільна сила, яка  представляє собою різницю між  силою тяги и силою опору повітря. Крім того, в тяговій характеристиці представлені залежності Рш = f(ш) – сили опору дороги від коефіцієнта дорожнього опору при різному завантаженні автомобіля і  Рзч = f(ц) – максимальної  сили зчеплення за умовами зчеплення ведучих коліс з дорогою, а також – сили тяги від коефіцієнта зчеплення при різному завантаженні автомобіля.

Швидкості руху автомобіля на різних передачах залежно від частот обертання колінчастого вала ne визначаються за формулою:

                                           

, м/с.                                          (2.24)

Силу тяги Рт на ведучих колесах автомобіля визначають за формулою:

                                        

, Н                                                (2.25)

Силу Рw опору повітря руху автомобіля знаходять за  формулою:

                                           

= Кв ∙F∙ V2 , Н                                                    (2.26)

Вільна сила Рa,  яка  представляє собою різницю між  силою тяги и силою опору повітря визначається за формулою:

 

                                       Рa = РТ –Рw,                                                     (2.27)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Таблиця 2.2– Показники  тягової характеристики автомобіля

 

За  даними табл. 2.2 будуємо  середню частину графіка силового балансу, зразок якого наведено  на рисунку 2.2.

Рис 2.2 – Силовой баланс автомобіля.

Ліву и праву частини  графіка будують на основі наступних залежностей:                                        

                            Рψ = ψ (М0 +Мх)g, Н;                                          (2.28)

                                                   Рзч= φ ·МФзчg, Н,                                               (2.29)

де , М0 – споряджена маса автомобіля, кг;   М0=1420

       Мх – маса завантаженого автомобіля, кг;   Мх=1845

       Мзч – маса автомобіля, яка припадає на ведучі колеса, при відповідному стані завантаження, кг;

        – коефіцієнт зчеплення ( = 0,1…0,8). Мзч визначають при нульовому і повному завантаженнях. Для інших станів завантаження приблизно приймають, що зчіпна маса пропорційна загальній масі автомобіля, тобто:

            Мзч = М10 + кG· Мx ,                                               (2.30)

де М10 – частина спорядженої маси автомобіля, яка приходиться на ведучі колеса;   М10=977 кг.

     кG -коефіцієнт завантаження;  кG = 0; 0,25; 0,5; 0,75; 1,0.

 

2.4.1.2. Метод динамічної характеристики

Динамічна характеристика будується на основі тягової характеристики автомобіля. Вона   є графіком залежності динамічного фактора D від швидкості руху автомобіля  V на всіх передачах.

Величину динамічного фактора визначають за  формулою:

                                             

                                      (2.31)                                             

де Ра = РТ – Рw – залишкова (вільна) сила тяги, котра може бути використана на подолання сил опору дороги та розгону автомобіля.

Беручи до уваги рівняння тягового балансу автомобіля і припускаючи cosб =1,а sinб =0 , вираз для динамічного фактора можна записати так [1]:

                     D=

∙cosб ± sinб ± (д /g)∙ ,    або   D = ± (д /g)∙ .           (2.32)          

При усталеному русі автомобіля D = .

Для побудови  динамічної характеристики автомобіля, використовуючи дані таблиці 2.2, складаємо  таблицю 2.3.

Таблица 2.3 – Показники для побудови динамічної характеристики автомобіля

передача	V, м/сек	Pa, H	D	передача	V, м/сек	Pa, H	D
1	3,47	4258,43	0,235	3	5,37	2722,97	0,150
	6,50	4537,22	0,251		10,06	2886,27	0,159
	8,67	4624,59	0,256		13,42	2992,06	0,165
	10,84	4619,38	0,255		16,77	2986,20	0,165
	15,17	4328,46	0,239		23,48	2801,08	0,155
	19,51	3655,73	0,202		30,19	2370,49	0,131
2	4,31	3427,77	0,189	4	6,63	2160,74	0,119
	8,08	3649,03	0,202		12,43	2277,30	0,126
	10,77	3729,63	0,206		16,58	2396,61	0,132
	13,46	3725,92	0,206		20,72	2387,39	0,132
	18,85	3499,15	0,193		29,01	2234,10	0,123
	24,23	2967,66	0,164		37,30	1882,60	0,104

Значення швидкості V і вільної  сили Ра на ведучих колесах і на різних  передачах КП переносимо з таблиці 2.2.

Щоб не перераховувати при кожній зміні навантаження величину динамічного фактора,  динамічну характеристику доповнюють номограмою завантажень. З цією метою вісь абсцис динамічної характеристики продовжують вліво і наносять на ній шкалу навантажень Н %. З нульової точки шкали завантажень будують вісь ординат і наносять на ній шкалу динамічного фактора D0  для не завантаженого автомобіля. Величину масштабу «а0» в мм для шкали «D0» знаходять із співвідношення:

                                 , мм,                                       (2.33)

де а - масштаб шкали динамічного фактора  D для повністю завантаженого автомобіля, мм.

Рівнозначні ділення шкал D і Dо сполучаємо між собою прямими лініями і отримуємо номограму завантажень.

 

Рисунок 2.2 – Динамічна  характеристика автомобіля

Щоб оцінити можливість роботи автомобіля без буксування  ведучих коліс при різному завантаженні автомобіля, необхідно зіставити величини динамічних факторів за умовами тяги  D і зчеплення Dц. Таке зіставлення виконують за допомогою графіка контролю буксування, що характеризує величини динамічного фактора Dц по зчепленню при різних значеннях навантаження і коефіцієнта зчеплення. 

     Значення динамічних  факторів по зчепленню завантаженого Dц, і не завантаженого автомобіля Dоц  при різних значеннях коефіцієнта зчеплення визначають за формулами:

                                               .                             (2.34)

і відкладають, відповідно, по осях D і D0 у тому ж масштабі.

Значення Dц і D0ц, обчислені для однакових коефіцієнтів зчеплення ц  сполучають між собою прямими пунктирними лініями. Над кожною пунктирною лінією вказують значення коефіцієнта зчеплення.

Динамічна характеристика, доповнена номограмою навантажень і графіком контролю буксування, називається динамічним паспортом автомобіля. Динамічний паспорт наведено на рисунку 2.3.

За допомогою динамічного паспорта автомобіля, можна встановити обмеження, які накладаються на його рух я зчепленням коліс з дорогою. При необхідності визначення мінімального значення коефіцієнта зчеплення ц при заданих навантаженні і швидкості. По заданих Н і Va і похилих штрихових лініях знаходять Dц.

Рисунок 2.3 – Динамічний  паспорт автомобіля

 

2.4.2. Показники  динамічності автомобіля  при нерівномірному русі