Динамический расчет автомобиля

Тип работы:
Курсовая
Предмет:
ТЕХНИЧЕСКИЕ НАУКИ


Узнать стоимость

Детальная информация о работе

Выдержка из работы

[Введите текст]

Министерство образования и науки Российской Федерации

Федеральное государственное бюджетное учреждение высшего профессионального образования

Ульяновский государственный технический университет

Кафедра «Автомобили»

Курсовая работа

по дисциплине «Автомобили»

Тема: «Динамический расчет автомобиля»

Ульяновск 2011

ЗАДАНИЕ

Выполнить тягово-динамический расчет легкового переднепривоодного автомобиля. В качестве прототипа принять ВАЗ — Приора:

Выбрать шины и определить их статический радиус качения.

Рассчитать максимальную мощность двигателя автомобиля при: Vmax = 180 км/ч; Da = 0,09.

Построить внешнюю скоростную характеристику двигателя.

Рассчитать передаточное число главной передачи.

Рассчитать передаточные числа в коробке передач при:

Ш = 0,4.

Построить силовой и мощностной балансы автомобиля.

Построить динамический паспорт автомобиля.

Построить разгонную характеристику автомобиля.

Рассчитать давление воздуха в шинах.

Построить топливно-экономическую характеристику автомобиля.

ИСХОДНЫЕ ДАННЫЕ

Паспортные данные автомобиля ВАЗ — Приора:

1. Масса снаряженного автомобиля Мо = 1088 кг; в т. ч. на переднюю ось М01 = 598 кг; на заднюю ось М02 = 490 кг;

2. Полная масса автомобиля Ма = 1578 кг;

в т.ч. на переднюю ось Ма1 = 726 кг; на заднюю Ма2 = 852 кг;

3. Максимальная скорость Va max = 183 км/ч (50,8 м/с) *;

4. Коробка передач — двухвальная; число передач k = 5; номер прямой передачи n =4; передаточные числа 3,64; 1,95; 1,36; 0,94; 0,78;

5. Колеса:

присоединительные размеры дисков 4 PCD98 ET32 58,5 (4 шпилек на Ш98 мм (т.е. Ш 3,86`); вылет 32 мм; центральное отверстие 58,5 мм);

Размерность шин и дисков

Шины

Диски

Давление воздуха, кПа

Передние колеса

Задние колеса

195/50 R15

R15 4×98 ET32 J6.5 D58. 5

190

200

185/55 R15

180

190

Размеры автомобиля:

длина Lг = 4,210 м;

ширина Вг = 1,680 м;

высота Нг = 1,420 м;

колея наибольшая Вк = 1,410 м;

база L = 2,492 м;

высота центра масс hg = 0,48 м;

Коэффициент аэродинамического сопротивления сх = 0,60;

двигатель: ВАЗ-21 126

бензиновый, поперечный, рядный, четырехцилиндровый;

мощность Pmax = 98 л.с. (72 100 Вт) *

при np = 5600 об/мин (щp = 586 c-1);

крутящий момент Tmax = 14,8 кгс•м (145 Н•м)

при nT = 4000 об/мин (щT = 418 c-1).

Расчет исходных данных по характеристике прототипа

Коэффициент приспособляемости двигателя по оборотам

Кщ = щp / щT. Кщ = 586 / 418 = 1,40;

Коэффициент приспособляемости двигателя по моменту

КТ = Тmax•щp / Pmax. КТ = 145 • 586 / 72 100 = 1,178;

Площадь миделева сечения

А = Нг • Вк. А= 1,420 • 1,410 = 2,002 м²;

КПД трансмиссии зависит от передаваемого крутящего момента и температуры масла. Однако переменные факторы в курсовой работе не учитываем из-за их сложности:

,

где z, k, n — число соответственно цилиндрических и конических передач, карданных шарниров. Автомобиль ВАЗ-Приора имеет z = 2 (на всех передачах, кроме прямой) и z = 0 (на прямой передаче); k = 1; n = 0. На режиме максимальной скорости на четвертой передаче

.

Справочные данные.

Плотность воздуха св = 1,202 кг/м3 (200 м над уровнем моря);

Коэффициент сопротивления качению f0 = 0,014;

Коэффициент влияния скорости Af = 5,5 • 10−4 с2/м2;

Удельный расход топлива ge = 148 г/кВт·ч;

Коэффициент коррекции мощности Кр = 0,95.

РАСЧЕТ НАГРУЗКИ НА КОЛЕСА И ВЫБОР ШИН

Если данных о развесовке прототипа студентом не найдены:

Обычно автомобили имеют развесовку по осям в снаряженном состоянии 55/45, а с грузом 45/55. Тогда

на переднюю ось без груза

:

кг;

на заднюю ось без груза

:

кг;

на переднюю ось с полной загрузкой

:

кг;

на заднюю ось с полной загрузкой

:

кг.

Но мы нашли данные о развесовке автомобиля, поэтому пишем:

Нагрузки на оси прототипа имеются в исходных данных, поэтому определим лишь его коэффициенты развесовки. Доля массы автомобиля, приходящаяся на оси:

; ;;,

где q01, q02, qa1, qa2 — соответственно нагрузка на переднюю (1) и заднюю (2) оси снаряженного (0) и полностью груженого (а) автомобиля.

;; ;.

Согласно исходным данным максимальная осевая нагрузка приходится на заднюю ось груженого автомобиля. Учитывая, что у прототипа нет спаренных колес, то максимальная масса приходится на каждое из задних колес при полной загрузке автомобиля

кг.

Вес, приходящийся на колесо

Gк = Mкa2 · g.

Gк =426 · 9,81 = 4180 Н.

Назначаем индекс скорости — Р (200 км/ч). Назначаем индекс несущей способности шины — 76 (4180 Н). Выбираем шины 185/55R15 Р76. Рассчитаем статический радиус качения колеса:

rc = 0,5 · d + Вш • Д · лсм,

где d — посадочный диаметр шины, м; Вш — ширина профиля шины, м; Д — относительная высота профиля шины; лсм = 0,8…0,85 — смятие радиальной шины легкового автомобиля.

rc = 0,5 · 15 · 0,0254 + 0,185 · 0,55 ·0,825 = 0,274 м.

РАСЧЕТ МАКСИМАЛЬНОЙ МОЩНОСТИ ДВИГАТЕЛЯ

Сначала расчет ведем по мощности, необходимой для поддержания максимальной скорости:

,

где fk — сопротивление качению на максимальной скорости:

fk = f0 · (1 + Af · V2). fk = 0,014 · (1 + 0,55 ·50,0 2) = 0,033.

121 460 Вт.

Таким образом, для поддержания максимальной скорости полностью груженого автомобиля необходим двигатель мощностью Ре = 121 кВт.

Проведем расчет необходимой мощности двигателя для обеспечения заданного динамического фактора.

Найдем скорость автомобиля, при которой динамический фактор будет близок к максимуму:

VD = Vmax/Kщ. VD = 50,0/1,40 = 35,7 м/с (129 км/ч).

Найдем необходимую мощность двигателя на скорости VD

.

89 267 Вт.

Рассчитаем максимальную мощность двигателя (в предположении, что закон изменения мощности от скорости двигателя описывается полиномом третьей степени с коэффициентами a, b, c, взятыми у прототипа):

;;.

;; ;

а = 0,073; b = 3,098; c = -2,172.

.

106 189 Вт.

Таким образом, для обеспечения заданной динамики автомобиля на скорости 35,7 м/с (129 км/ч) необходима максимальная мощность двигателя 106 кВт. Так как <, то для дальнейших расчетов выбираем мощность двигателя, рассчитанную по сопротивлению качению на максимальной скорости.

Крутящий момент при максимальной мощности

,? 207 Н·м; Тmax = Те · КТ; Тmax = 207 · 1,18? 244 Н·м.

Таким образом, окончательно принимаем двигатель

Тmax = 244 Н·м при 418 рад/с (4000 об/мин).

Рmax = 121 кВт при 586 рад/с (5600 об/мин).

Расчет внешней скоростной характеристики двигателя сведен в табл. 1.

ще, с-1

Pe, кВт

Те, Н•м

100

11 171

111,71

150

22 517

150,12

200

36 394

181,97

250

51 817

207,27

300

67 805

226,02

350

83 372

238,21

400

97 537

243,84

418

102 104

244,27

450

109 316

242,93

500

117 727

235,45

586

121 460

207,27

600

120 508

200,85

Рис. 1 — Внешняя скоростная характеристика двигателя

РАСЧЕТ ПЕРЕДАТОЧНОГО ЧИСЛА ГЛАВНОЙ ПЕРЕДАЧИ

,

где щр — угловая скорость ведущего вала главной передачи (если она равна скорости двигателя) при максимальной мощности двигателя, с-1.

РАСЧЕТ ПЕРЕДАТОЧНЫХ ЧИСЕЛ В КОРОБКЕ ПЕРЕДАЧ

Передаточное число первой передачи коробки передач (КП) рассчитываем из условия обеспечения необходимой тяги в нормальных дорожных условиях. Передаточное число первой передачи в КП из условия преодоления соответствующего сопротивления Ш1

. 3,567.

Четвертая передача в КП прямая: i4 = 0,94. Передаточные числа остальных передач в КП рассчитываем по гиперболическому ряду

.

i2 = 2,173; i3 = 1,562; i5 = 1.

СИЛОВОЙ И МОЩНОСТНОЙ БАЛАНС АВТОМОБИЛЯ

В силовой баланс автомобиля при равномерном движении (Fи = 0) по горизонтальной дороге (Fп = 0) входят только две силы

FT = Fk + Fв.

Составляющие баланса вычисляем по зависимостям

;;.

переменными в балансе являются:

— момент Те (зависит от угловой скорости двигателя);

— передаточное число iкп в КП;

— КПД зтр трансмиссии, зависит от загрузки по мощности трансмиссии (для упрощения принимаем постоянным на каждой из передач в КП или в РК, см. п. 1. 2);

— скорость V автомобиля;

— кинематический радиус rk зависит от крутящего момента на колесе, но для упрощения этой зависимостью пренебрежем и примем rk = rс.

Мощностной баланс получим, почленно умножив силовой баланс на скорость автомобиля:

PT = FT V; Pk = Fk V; Pв = Fв V.

Расчет ведем для всех передач в КП при повышенной передаче в раздаточной коробке, и для первой и второй передач в КП на пониженной в РК передаче. Текущую скорость вычисляем по формуле

.

Результаты расчета сведем в табл. 2 и покажем на рис. 2 и 3.

Силовой и мощностной баланс автомобиля

КП

w

Te, Нм

V

Fk

Ft

Fk

Fk+Fв

Pt

Pk

Pk+Pв

Da

а

1

100

112

2,3

0,1 404

4346

217

4

221

10

0,51

0,009

0,52

0,187

1,896

150

150

3,5

0,1 410

5840

218

8

226

21

0,77

0,029

0,80

0,250

2,583

200

182

4,7

0,1 417

7080

219

15

234

33

1,03

0,068

1,10

0,303

3,148

250

207

5,9

0,1 426

8064

221

23

244

47

1,29

0,133

1,43

0,344

3,592

300

226

7,0

0,1 438

8793

223

33

255

62

1,57

0,230

1,80

0,374

3,913

350

238

8,2

0,1 452

9268

225

45

269

76

1,84

0,365

2,21

0,393

4,112

400

244

9,4

0,1 468

9487

227

58

285

89

2,13

0,546

2,68

0,400

4,190

418

244

9,8

0,1 474

9493

228

64

292

93

2,24

0,623

2,86

0,400

4,183

450

243

10,5

0,1 486

9451

230

74

304

100

2,43

0,777

3,20

0,397

4,146

500

235

11,7

0,1 506

9161

233

91

324

107

2,73

1,066

3,80

0,382

3,980

586

207

13,7

0,1 545

8064

239

125

364

111

3,29

1,715

5,00

0,329

3,409

600

201

14,1

0,1 552

7814

240

131

371

110

3,38

1,841

5,22

0,318

3,281

2

100

112

4,4

0,1 415

2312

219

13

232

10

0,97

0,057

1,02

0,126

1,287

150

150

6,6

0,1 434

3107

222

29

251

21

1,47

0,191

1,66

0,168

1,759

200

182

8,8

0,1 460

3766

226

51

277

33

1,99

0,453

2,44

0,202

2,140

250

207

11,0

0,1 493

4289

231

80

312

47

2,55

0,885

3,43

0,228

2,430

300

226

13,2

0,1 535

4677

238

116

353

62

3,14

1,529

4,67

0,246

2,629

350

238

15,4

0,1 583

4930

245

157

403

76

3,78

2,428

6,21

0,256

2,737

400

244

17,6

0,1 639

5046

254

206

459

89

4,47

3,625

8,10

0,259

2,753

418

244

18,4

0,1 661

5050

257

225

482

93

4,74

4,137

8,87

0,257

2,733

450

243

19,8

0,1 703

5027

264

260

524

100

5,23

5,161

10,39

0,253

2,679

500

235

22,0

0,1 774

4873

275

321

596

107

6,05

7,080

13,13

0,239

2,513

586

207

25,8

0,1 914

4289

296

441

738

111

7,65

11,398

19,05

0,196

2,015

600

201

26,4

0,1 938

4157

300

463

763

110

7,93

12,234

20,17

0,187

1,909

3

100

112

6,47

0,1 432

1575

222

28

249

10

1,43

0,179

1,61

0,094

0,943

150

150

9,70

0,1 473

2116

228

62

290

21

2,21

0,605

2,82

0,124

1,286

200

182

12,94

0,1 529

2565

237

111

347

33

3,06

1,434

4,50

0,148

1,553

250

207

16,17

0,1 601

2922

248

173

421

47

4,01

2,800

6,81

0,165

1,742

300

226

19,41

0,1 690

3186

262

249

511

62

5,08

4,839

9,92

0,176

1,853

350

238

22,64

0,1 795

3358

278

339

617

76

6,29

7,684

13,98

0,180

1,888

400

244

25,88

0,1 916

3437

297

443

740

89

7,67

11,470

19,14

0,177

1,844

418

244

27,04

0,1 963

3440

304

484

788

93

8,22

13,089

21,31

0,174

1,807

450

243

29,11

0,2 053

3424

318

561

879

100

9,25

16,331

25,58

0,168

1,724

500

235

32,35

0,2 206

3319

341

693

1034

107

11,05

22,402

33,45

0,152

1,526

586

207

37,91

0,2 507

2922

388

951

1339

111

14,71

36,064

50,78

0,109

1,005

600

201

38,82

0,2 560

2831

396

997

1394

110

15,38

38,711

54,10

0,100

0,898

4

100

112

8,53

0,1 456

1194

225

48

274

10

1,92

0,411

2,33

0,074

0,719

150

150

12,80

0,1 526

1605

236

108

345

21

3,02

1,388

4,41

0,097

0,972

200

182

17,06

0,1 624

1945

251

193

444

33

4,29

3,289

7,58

0,113

1,154

250

207

21,33

0,1 750

2215

271

301

572

47

5,78

6,424

12,20

0,124

1,263

300

226

25,60

0,1 905

2416

295

434

728

62

7,55

11,100

18,65

0,128

1,299

350

238

29,86

0,2 087

2546

323

590

913

76

9,65

17,626

27,27

0,126

1,263

400

244

34,13

0,2 297

2606

356

771

1126

89

12,14

26,311

38,45

0,094

1,154

418

244

35,67

0,2 379

2608

368

842

1210

93

13,14

30,026

43,16

0,094

1,095

450

243

38,40

0,2 535

2597

392

976

1368

100

15,07

37,463

52,53

0,105

0,973

500

235

42,66

0,2 801

2517

434

1205

1638

107

18,50

51,389

69,89

0,085

0,720

586

207

50,00

0,3 325

2215

515

1655

2169

111

25,74

82,728

108,46

0,036

0,114

600

201

51,19

0,3 418

2147

529

1735

2264

110

27,09

88,801

115,89

0,027

-0,005

5

100

112

10,60

0,1 486

962

230

74

304

10

2,44

0,787

3,23

0,060

0,558

150

150

15,89

0,1 594

1292

247

167

414

21

3,92

2,657

6,58

0,077

0,740

200

182

21,19

0,1 746

1566

270

297

567

33

5,73

6,297

12,02

0,087

0,850

250

207

26,49

0,1 940

1784

300

464

765

47

7,96

12,300

20,26

0,092

0,886

300

226

31,79

0,2 178

1945

337

669

1006

62

10,72

21,254

31,97

0,090

0,850

350

238

37,08

0,2 459

2050

381

910

1291

76

14,12

33,750

47,87

0,083

0,740

400

244

42,38

0,2 783

2099

431

1189

1620

89

18,26

50,379

68,64

0,070

0,558

418

244

44,29

0,2 910

2100

451

1298

1749

93

19,95

57,491

77,44

0,063

0,472

450

243

47,68

0,3 150

2091

488

1504

1992

100

23,25

71,732

94,98

0,050

0,302

500

235

52,98

0,3 561

2027

551

1857

2409

107

29,20

98,397

127,60

0,025

-0,027

586

207

62,09

0,4 368

1784

676

2551

3228

111

41,98

158,404

200,39

-0,033

-0,763

600

201

63,57

0,4 512

1729

698

2675

3373

110

44,40

170,030

214,43

-0,044

-0,903

Рис. 2 — Силовой баланс автомобиля: 1 — 5 — сила тяги на ведущих колесах; 6 — суммарная сила сопротивления движению (Fk+Fв); 1 — 5 — прямая передача в РК и соответственно 1 — 5 передачи в КП

Рис. 3 — Мощностной баланс автомобиля: 1 — 5 — мощность тяги на ведущих колесах; 6, 7, 8 — мощности сопротивления движению соответственно суммарная (Рk+Рв), аэродинамическая Рв и качению Рк; 1 — 5 — прямая передача в РК и соответственно 1 — 5 передачи в КП

ДИНАМИЧЕСКИЙ ПАСПОРТ АВТОМОБИЛЯ

Для построения динамического паспорта автомобиля необходимо вычислить для каждой передачи в КП (РК) динамический фактор

.

Кроме того, на график выносится зависимость коэффициента сопротивления качению fk (V). Для построения номограммы необходимо найти верхний предел шкалы

,

где — верхний предел шкалы Da. На шкале Da (рис. 4) получилось =0,7, тогда

.

Результаты расчета сведены в табл. 3.

Динамическая характеристика автомобиля Da в зависимости от скорости двигателя ще

ще

Передача в КП

1

2

3

4

5

100

0,187

0,126

0,094

0,074

0,060

150

0,250

0,168

0,124

0,097

0,077

200

0,303

0,202

0,148

0,113

0,087

250

0,344

0,228

0,165

0,124

0,092

300

0,374

0,246

0,176

0,128

0,090

350

0,393

0,256

0,180

0,126

0,083

400

0,400

0,259

0,177

0,094

0,070

418

0,400

0,257

0,174

0,094

0,063

450

0,397

0,253

0,168

0,105

0,050

500

0,382

0,239

0,152

0,085

0,025

586

0,329

0,196

0,109

0,036

-0,033

600

0,318

0,187

0,100

0,027

-0,044

Примечание: знак минус означает, что двигатель «не тянет».

Рис. 4. Динамический паспорт автомобиля: 1 — 5 — динамический фактор; 6 — коэффициент сопротивления качению (fk);1 — 5 — прямая передача в РК и соответственно 1 — 5 передачи в КП; Н — полезная загрузка автомобиля

РАЗГОННАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА АВТОМОБИЛЯ

Разгонную характеристику выполняют по ГОСТ 22 576–90 для частичной загрузки автомобиля 245 кг (1570 Н). Из-за неполной загрузки изменяется динамический фактор и коэффициент учета вращающихся масс.

Для расчета ускорений автомобиля необходимо сначала найти коэффициент учета вращающихся масс:

; ,

где Jд — момент инерции двигателя, кг•м2. Jд= 0,37; Jk1, Jk2 — момент инерции пары ведущих колес с тормозами и полуосями соответственно передней и задней оси, кг•м2. Jk1= Jk2= 13,0; rk0 — кинематический радиус колеса, примем равным статическому (см. п. 2.3 лекций).

;.

Результаты расчета сведены в табл. 4.

Коэффициент учета вращающихся масс на различных передачах

передачи

кувм

1

1,25

2

1,12

3

1,09

4

1,08

5

1,07

Ускорения рассчитаем по динамическому фактору, скорректированному по массе автомобиля, для всех передач в КП на прямой передаче в РК и для 1 и 2 передач в КП на пониженной передаче в РК

.

Результаты сведем в табл. 5 и рис. 5.

Зависимость ускорений автомобиля на разных передачах от скорости двигателя ще

ще

Передача в КП

1

2

3

4

5

100

1,896

1,287

0,943

0,719

0,558

150

2,583

1,759

1,286

0,972

0,740

200

3,148

2,140

1,553

1,154

0,850

250

3,592

2,430

1,742

1,263

0,886

300

3,913

2,629

1,853

1,299

0,850

350

4,112

2,737

1,888

1,263

0,740

400

4,190

2,753

1,844

1,154

0,558

418

4,183

2,733

1,807

1,095

0,472

450

4,146

2,679

1,724

0,973

0,302

500

3,980

2,513

1,526

0,720

-0,027

586

3,409

2,015

1,005

0,114

-0,763

600

3,281

1,909

0,898

-0,005

-0,903

Примечание: знак минус означает, что двигатель «не тянет».

Рис. 5 — Зависимость ускорений автомобиля от его скорости: 1 — 5 — прямая передача в РК и соответственно 1 — 5 передачи в КП

Разгонную характеристику (зависимости времени и пути разгона по скорости) строим только на прямой передаче в РК и на 1 — 4 передачах в КП. Расчет ведем до тех пор, пока не будут получены время разгона до 100 км/ч и пройден путь 1000 м по следующим формулам (см. п. 3.6 лекций):

ДVi= Vi -Vi-1; Дti= ДVi/ai; ti= ti-1+ Дti; ДSi= Vi· Дti; Si= Si-1+ ДSi.

Результаты расчета сводим в табл. 6 и рис. 6.

Расчет разгонной характеристики автомобиля

КП

V

изм V

a

изм t

Сум t

изм S

Сум S

S на графике

1

1

2,3

3,0

2,66

1,126

1,126

2,639

2,639

0,066

2

3,5

1,2

3,62

0,324

1,450

1,140

3,779

0,095

3

4,7

1,2

4,40

0,266

1,716

1,248

5,03

0,127

4

5,9

1,2

5,03

0,233

1,949

1,366

6,39

0,161

5

7,0

1,2

5,49

0,214

2,163

1,503

7,90

0,199

6

8,2

1,2

5,78

0,203

2,366

1,664

9,56

0,241

7

9,4

1,2

5,91

0,198

2,564

1,859

11,42

0,288

8

9,8

0,4

5,91

0,071

2,437

0,700

10,26

0,258

9

10,5

0,8

5,88

0,128

2,565

1,347

11,61

0,292

10

11,7

1,2

5,68

0,206

2,771

2,420

14,02

0,353

11

13,7

2,0

4,95

0,407

3,178

5,592

19,62

0,494

12

14,1

0,3

4,79

0,069

3,247

0,964

20,58

0,518

13

2

14,1

0,0

3,01

0,500

3,747

7,032

27,6

0,695

15

15,4

1,4

3,13

0,434

4,181

6,690

34,3

0,864

16

17,6

2,2

3,33

0,663

4,843

11,681

46,0

1,158

17

18,4

0,8

3,28

0,242

5,085

4,453

50,4

1,270

18

19,8

1,4

3,33

0,424

5,509

8,410

58,8

1,482

19

22,0

2,2

3,27

0,674

6,184

14,862

73,7

1,856

20

25,8

3,8

3,11

1,220

7,404

31,510

105,2

2,650

22

26,4

0,6

2,59

0,238

7,642

6,299

111,5

2,809

24

3

26,4

0,0

2,04

0,500

8,142

13,221

124,7

3,142

25

27,04

0,6

2,030

0,297

8,439

8,020

132,8

3,344

26

29,11

2,1

1,921

1,078

9,516

31,370

164,1

4,134

27

32,35

3,2

1,733

1,866

11,382

60,370

224,5

5,654

28

37,91

5,6

1,224

4,547

15,929

172,380

396,9

9,996

29

38,82

0,9

1,118

0,810

16,739

31,436

428,3

10,787

30

4

38,82

0,0

1,109

0,500

17,239

19,409

447,7

11,276

31

42,66

3,84

0,973

3,949

21,188

168,494

616,2

15,520

32

50,00

7,34

0,720

10,194

31,382

509,693

1125,9

28,356

33

51,19

1,19

0,114

10,458

41,840

535,376

1661,3

41,840

Рис. 6. Разгонная характеристика автомобиля: t — время разгона; S — путь разгона

Как видно на рис. 6, автомобиль разгоняется до 100 км/ч ~ за 10 с, проходя около 150 м пути. Отметку S = 400 м автомобиль проходит за 26 с, а S = 1000 м — за 45 с.

ТОПЛИВНАЯ ЭКОНОМИЧНОСТЬ АВТОМОБИЛЯ

Расчет топливно-экономической характеристики автомобиля проводят только для высшей (прямой) передачи в КП при разных уровнях дорожного сопротивления от минимального, равного сопротивлению качению по асфальту, до максимального, которое автомобиль может преодолеть лишь в узком диапазоне угловых скоростей двигателя, близких к скорости максимального крутящего момента. По желанию студента (приветствуется!) выполняется расчет топливно-экономической характеристики автомобиля для экономической (пятой) передачи на скорости 90 км/ч. Вычисления производятся по формуле

, [л/100км],

где Кп, КN — коэффициенты, учитывающие влияние загрузки двигателя соответственно по оборотам и мощности на удельный часовой расход топлива; ge — удельный часовой расход топлива, г/кВт•ч; ст — плотность топлива, кг/л; FШ, Fв — мощность сопротивления соответственно дорожного и аэродинамического, Н. От коэффициентов Кп, КN во многом зависит точность расчета, однако найти адекватные их зависимости от загрузки двигателя соответственно по скорости и мощности весьма затруднительно. Поэтому используем общие для карбюраторных двигателей зависимости

;

,

где FШ — сила дорожного сопротивления, Н.

Силу FШ при расчете топливной экономичности на прямой передаче в учебных целях задаем на трех уровнях:

— на низшем уровне сопротивлений принимаем

FШ min = Fк = Ga • f0 •(1 + Af• Va2);

— на высшем уровне

FШmax = Ga •D4max;

— на среднем уровне

FШср = (FШmax + FШ min) / 2,

где D4max — максимальное значение динамического фактора на прямой передаче (см. табл. 3). D4max = 0,106 на скорости 7,2 м/с.

Результаты расчета сопротивлений сведем в табл. 7

Силы сопротивления движению и сила тяги

Va, м/с

FШmin

FШcp

FШmax

FШmin+ Fв

FШcp +Fв

FШmax +Fв

FT

8,53

225

861

1496

48

274

909

1544

1194

12,80

236

866

1496

108

345

975

1605

1605

17,06

251

874

1496

193

444

1067

1689

1945

21,33

271

884

1496

301

572

1185

1797

2215

25,60

295

895

1496

434

728

1329

1930

2416

29,86

323

910

1496

590

913

1500

2086

2546

34,13

356

926

1496

771

1126

1697

2267

2606

35,67

368

932

1496

842

1210

1774

2338

2608

38,40

392

944

1496

976

1368

1920

2472

2597

42,66

434

965

1496

1205

1638

2169

2701

2517

50,00

515

1005

1496

1655

2169

2660

3151

2215

51,19

529

1013

1496

1735

2264

2747

3231

2147

Результаты расчета коэффициентов учета влияния загрузки двигателя по скорости и по мощности сведем в табл. 8., а расхода топлива в табл. 9.

Коэффициенты Кп КN

Va

щe

Kn

KN при загрузке двигателя*

минимальной

средней

максимальной

8,53

100

1,11

1,828

0,901

1,031

12,80

150

1,06

1,894

0,933

1,000

17,06

200

1,02

1,831

0,984

21,33

250

0,99

1,701

0,999

25,60

300

0,97

1,534

0,982

29,86

350

0,958

1,349

0,946

34,13

400

0,954

1,166

0,911

35,67

418

0,955

1,104

0,902

38,40

450

0,958

1,008

0,898

42,66

500

0,967

0,911

0,932

50,00

586

0,994

0,989

51,19

600

1

1,026

автомобиль двигатель топливный экономичность

Топливно-экономическая характеристика (рис. 7).

Va

Qsmin

Qscp

Qsmax

8,53

4,6

7,5

14,6

12,80

5,7

8,0

14,1

17,06

6,9

8,8

21,33

8,0

9,7

25,60

9,0

10,5

29,86

9,8

11,2

34,13

10,4

12,2

35,67

10,5

12,6

38,40

10,9

13,6

42,66

11,9

16,1

50,00

17,6

51,19

19,2

Рис. 7 — Топливно-экономическая характеристика автомобиля на прямой передаче в КП: 1, 2, 3 — суммарное сопротивление движению соответственно низкое, среднее, высокое

Расчет топливно-экономической характеристики для пятой передачи на скорости 25 м/с выполняем для различных передаточных чисел, варьируя ими в пределах 0,4…0,9 сначала с шагом 0,1, затем, найдя значения между которыми находится минимум, с шагом 0,01, затем с шагом 0,001. Результаты сведены в табл. 10.

Как видно из табл. 10, в диапазоне передаточных чисел пятой передачи 0,3…0,9 (весь диапазон в таблице не показан), минимальный расход топлива достигается при i5 = 0,4 (строка 2).

При варьировании в диапазоне 0,35…0,42 — i5 =0,4 (строка 11), в диапазоне 0,391…0,405 — i5 = 0,4 (строка 20).

Таким образом, при передаточном числе пятой передачи 0,4 и при скорости движения 90 км/ч достигается минимальный расход топлива Qs = 8,24 л/100км.

Определение оптимального передаточного числа экономической передачи

i5

W

W/Wmax

Kn

Ft

P/Pmax

KN

Qs

1

0,3

113

0,19

1,097

460

2,21

4,606

8,4 525 183

2

0,4

150

0,26

1,060

756

1,35

0,993

8,2 400 737

3

0,5

188

0,32

1,029

1099

0,93

0,962

8,3 115 694

4

0,6

225

0,38

1,004

1476

0,69

0,901

8,5 935 387

5

0,7

263

0,45

0,984

1872

0,54

0,990

8,1 815 180

6

0,8

300

0,51

0,970

2275

0,45

1,136

9,2 585 754

7

0,9

338

0,58

0,960

2670

0,38

1,288

10,3 947 630

8

0,35

131

0,22

1,078

601

1,69

0,100

8,9 081 979

9

0,36

135

0,23

1,074

631

1,61

0,427

8,8 528 533

10

0,39

146

0,25

1,063

724

1,40

0,925

8,8 587 156

11

0,4

150

0,26

1,060

756

1,35

0,993

8,2 400 737

12

0,41

154

0,26

1,057

788

1,29

1,033

9,1 678 673

13

0,42

158

0,27

1,053

821

1,24

1,053

9,3 147 215

14

0,391

147

0,25

1,063

727

1,40

0,933

8,3 307 990

15

0,395

148

0,25

1,062

740

1,37

0,963

8,5 864 921

16

0,396

149

0,25

1,061

743

1,37

0,969

8,6 427 630

17

0,397

149

0,25

1,061

746

1,36

0,976

8,6 961 661

18

0,398

149

0,25

1,061

749

1,36

0,982

8,7 467 932

19

0,399

150

0,26

1,060

752

1,35

0,987

8,7 947 335

20

0,4

150

0,26

1,060

756

1,35

0,993

8,2 400 737

21

0,401

150

0,26

1,060

759

1,34

0,998

8,8 828 980

22

0,402

151

0,26

1,059

762

1,33

1,003

8,9 232 882

23

0,403

151

0,26

1,059

765

1,33

1,007

8,9 613 239

24

0,405

152

0,26

1,058

772

1,32

1,016

9,306 384

ПоказатьСвернуть
Заполнить форму текущей работой