Тягово-скоростные свойства и топливная экономичность автомобиля

Тягово-скоростные свойства и топливная экономичность автомобиля

Тягово-скоростными свойствами автомобиля называют совокупность свойств определяющих возможные по характеристикам двигателя или сцепления ведущих колес с дорогой диапазоны изменения скоростей движения и предельные интенсивности разгона и торможения автомобиля при его работе на тяговом режиме работы в различных дорожных условиях.

Тяговым принято считать режим, при котором от двигателя к ведущим колесам подводиться мощность, достаточная для преодоления внешних сопротивлений движения.

Показатели тагово-скоростных свойств автомобиля (максимальная скорость, ускорение при разгоне или замедлении при торможении, сила тяги на крюке, эффективная мощность двигателя, подъем, преодолеваемый в различных дорожных условиях, динамический фактор, скоростная характеристика) определяются проектировочным тяговым расчетом. Он предполагает определение конструктивных параметров, которые могут обеспечить оптимальные условия движения, а также установление предельных дорожных условий движения для каждого типа автомобиля.

Тягово-скоростные свойства и показатели определяются при тяговом расчете автомобиля. В качестве объекта расчета выступает грузовой автомобиль малой грузоподъемности. 1.1. Определение мощности двигателя автомобиля. В основу расчета кладется номинальная грузоподъемность автомобиля Мощность двигателя КПД трансмиссии = 0,93. Номинальная грузоподъемность Собственная масса автомобиля связана в его номинальной грузоподъемностью зависимостью: кг. где: У автомобиля особо малой грузоподъемности =0,7…0,75. Коэффициент грузоподъемности автомобиля существенно влияет на динамические и экономические показатели автомобиля: чем он больше, тем лучше эти показатели.

Сопротивление воздуха зависит от плотности воздуха, коэффициент обтекаемости обводов и днища (коэффициент парусности), площади лобовой поверхности F (в Н. где: -- плотность воздуха при температуре 15…25 С. Коэффициент обтекаемости у автомобиля =0,45…0,60. Принимаю = 0,45. Площадь лобовой поверхности может быть подсчитана по формуле: F=BH , F= 1.6*2=3.2 Где: В – колея задних колес, принимаю её = 1,6м, величина Н = 2м.

Величины В и Н уточняют при последующих расчетах при определении размеров платформы. Так как где: КПД главной передачи. 1.2. Выбор колесной формулы автомобиля и геометрических параметров колес.

Количество и размеры колес (диаметр колеса и масса, передаваемая на ось колеса) определяются исходя из грузоподъемности автомобиля. При полностью груженом автомобиле 65…75% от общей массы машины приходиться на заднюю ось и 25…35% -- на переднюю.

Следовательно, коэффициент нагрузки передних и задних ведущих колес составляют соответственно 0.25…0.35 и –0.65…0.75. Тогда нагрузка на заднюю ось: на переднюю: Принимаю следующие значения: на задней оси –1528,7 кг, на одно колесо задней оси – 764,2 кг; на передней оси – 823,0 кг, на колесо передней оси – 411,5кг.

Исходя из нагрузки Расчетные данные : наименование шины -- ; её размеры –215-380 (8,40-15) ; расчетный радиус. 1.3. Определение вместимости и геометрических параметров платформы. По грузоподъемности (в т) выбирается вместимость платформы в куб. м., из условия : Для бортового автомобиля Определив объем подбираю внутренние размеры платформы автомобиля в м: ширину, высоту и длину.

Ширину платформы для грузовых автомобилей принимаю (1.15…1.39) от колеи автомобиля, то есть = 1,68 м.

Высоту кузова определяю по размерам похожего автомобиля – УАЗа. Она равна – 0,5 м. Длину платформы принимаю – 2,6 м. По внутренней длине L автомобиля (расстояние между осями передних и задних колес): принимаю базу автомобиля = 2540 м. 1.4. Тормозные свойства автомобиля.

Торможение – процесс создания и изменения искусственного сопротивления движению автомобиля с целью уменьшения его скорости или удержания неподвижным относительно дороги. 1.4.1. Установившееся замедление при движении автомобиля.

Замедление Где g – ускорение свободного падения =9,8 м/с; -- коэффициент учета вращающихся масс.

Значения его для проектируемого автомобиля равны 1.05…1.25, принимаю = 1,12. Чем лучше дорога, тем больше может быть замедление машины при торможении. На твердых дорогах замедление может достигать 7 м/с.

Плохие дорожные условия резко снижают интенсивность торможения. 1.4.2. Минимальный тормозной путь. Длина минимального тормозного пути Определяю тормозной путь для различных значений их в таблицу: Таблица № 1.

Опорная поверхность. Замедление на дороге. Тормозная сила. Минимальный тормозной путь.
Скорость движения.
14 м/с 22 м/с V max. 25 м/с
1.Асфальт 0,65 5,69 14978 17.2 42.5 54.9
2. Гравийка. 0,6 5,25 13826 18.7 46.1 59.5
3. Булыжник. 0,45 3,94 10369 24.9 61.4 79.3
4. Сухая грунтовка. 0,62 5,43 14287 18.1 44.6 57.6
5. Грунтовка после дождя. 0,42 3,68 9678 26.7 65.8 85.0
6. Песок 0,7 6,13 16130 16.0 39.5 51.0
7. Снежная дорога. 0,18 1,58 4148 62.2 153.6 198.3
8. Обледенение дороги. 0,14 1,23 3226 80.0 197.5 255.0
1.5. Динамические свойства автомобиля.

Динамические свойства автомобиля в значительной степени определяются правильным выбором количества передач и скоростным режимом движения на каждой из выбранных передач.

Количество передач из задания – 5. Прямую передачу выбираю –4, пятая – экономичная. Таким образом, одной из важнейших задач при выполнении курсовой работы по автомобилям является правильный выбор количества передач. 1.5.1.Выбор передач автомобиля.

Передаточное число Где: Передаточное число главной передачи находиться по уравнению: где : -- расчетный радиус ведущих колес, м; принимается из предыдущих расчетов; -- частота вращения двигателя при номинальной частоте вращения. . Передаточное число трансмиссии на первой передаче: где -- максимальный динамический фактор, допустимый по условиям сцепления ведущих колес автомобиля.

Величина его находиться в пределах – 0,36…0,65, она не должна превышать величины: =0.7*0.7=0.49 где: -- коэффициент сцепления ведущих колес с дорогой, в зависимости от дорожных условий = 0.5…0.75; -- коэффициент нагрузки ведущих колес автомобиля; рекомендуемые значения = 0.65…0.8; максимальный крутящий момент двигателя, в Н*м, берется из скоростной характеристики для карбюраторных двигателей; G – полный вес автомобиля, Н; -- КПД трансмиссии автомобиля на первой передаче, подсчитывается по формуле: = 0.96 – КПД двигателя при холостом прокручивании коленчатого вала; -- соответственно количество цилиндрических и конических пар, участвующих в зацеплении на первой передаче. Их количество выбирается, ориентируясь на схемы трансмиссий. В первом приближении при предварительных расчетах передаточные числа грузовых автомобилей подбираются по принципу геометрической прогрессии, образуя ряд, , где q – знаменатель прогрессии; он подсчитывается по формуле: где: z – число передач, указываемых в задании.

Передаточное число постоянно включенной главной передач автомобиля берется, сообразуясь с принятыми у прототипа = . По передаточным числам трансмиссии подсчитывается максимальные скорости движения автомобиля на разных передачах.

Полученные данные сводятся в таблицу.

Таблица № 1.

Передача Передаточное число Скорость, м/с.
1 30 6,1
2 19 9,5
3 10,5 17,1
4 7,2 25
5 5,8 31
1.5.2. Построение теоретической (внешней) скоростной характеристики карбюраторного двигателя.

Теоретическая скоростная внешняя характеристика = f(n) строится на листе миллиметровой бумаги.

Расчет и построение внешней характеристики производят в такой последовательности. На оси абсцисс откладываем в принятом масштабе значение частот вращения коленчатого вала: номинальной, максимальной холостого хода, при максимальном крутящем моменте, минимальной, соответствующей работе двигателя.

Номинальная частота вращения задается в задании, частота Частота Промежуточные точки значений мощности карбюраторного двигателя находят из выражения, задаваясь значениями Значения крутящего момента Текущие значения где: удельный эффективный расход топлива при номинальной мощности, заданный в задании = 320 г/кВт*ч.

Часовой расход топлива определяется по формуле: Значения берут из построенных графиков, по результатам расчета теоретической внешней характеристики составляется таблица.

Данные для построения характеристики.

Таблица№ 2.

1 800 13,78 164,5 4,55 330,24
2 1150 20,57 170,86 6,44 313,16
3 1500 27,49 175,5 8,25 300
4 1850 34,30 177,06 9,97 290,76
5 2200 40,75 176,91 11,63 285,44
6 2650 48,15 173,52 13,69 284,36
7 3100 54,06 166,54 15,66 289,76
8 3550 57,98 155,97 17,49 301,64
9 4000 59,40 141,81 19,01 320
10 4266 58,85 131,75 19,65 333,90
11 4532 57,16 120,44 20,01 350,06
12 4800 54,17 107,78 19,97 368,64
1.5.4. Универсальная динамическая характеристика автомобиля.

Динамическая характеристика автомобиля иллюстрирует его тягово-скоростные свойства при равномерном движении с разными скоростями на разных передачах и в различных дорожных условиях. Из уравнения тягового баланса автомобиля при движении без прицепа на горизонтальной опорной поверхности, следует, что разность сил D автомобиля. Таким образом, динамический фактор автомобиля. Динамический фактор автомобиля определяется на каждой передаче в процессе работы двигателя с полной нагрузкой при полной подаче топлива. Между динамическим фактором и параметрами, характеризующими сопротивление дороги (коэффициент Динамический фактор зависит от скоростного режима автомобиля – частоты вращения двигателя (его крутящего момента) и включенной передачи (передаточное число трансмиссии). Графическое изображение и называют динамической характеристикой. Её величина зависит также от веса автомобиля.

Поэтому характеристику строят сначала для порожнего автомобиля без груза в кузове, а потом путем дополнительных построений преобразуют ее в универсальную, позволяющую находить динамический фактор для любого веса автомобиля.

Дополнительные построения для получения универсальной динамической характеристики.

Наносим на построенной характеристике сверху вторую ось абсцисс, на коэффициентторой откладываю значения коэффициента нагрузки автомобиля. На крайней слева точке верхней оси абсцисс коэффициент Г=1, что соответствует порожнему автомобилю; на крайней точке справа откладываем максимальное значение, указанное в задании, величина которого зависит от максимального веса груженого автомобиля. Затем наносим на верхней оси абсцисс ряд промежуточных значений коэффициента нагрузки и проводим из них вниз вертикали до пересечения с нижней осью абсцисс.

Вертикаль, проходящую через точку Г=2, принимаю за вторую ось ординат характеристики.

Поскольку динамический фактор при Г=2 вдвое меньше, чем у порожнего автомобиля, то масштаб динамического фактора на второй оси ординат должен быть в два раза больше, чем на первой оси, проходящей через точку Г=1. Соединяю однозначные деления на обеих ординатах наклонными линиями. Точки пересечения этих прямых с остальными вертикалями образуют на каждой вертикали масштабную шкалу для соответствующего значения коэффициента нагрузки автомобиля.

Результаты расчетов показателей заносятся в таблицу.

Таблица №3.

Передача V , м/с. Крутящий момент, Нм. D
Г=1 Г=2.5
1 1,22 800 164,50 12125 2,07 0,858 0,394
2,29 1500 175,05 12903 7,29 0,912 0,420
3,35 2200 176,91 13040 15,69 0,921 0,424
4,72 3100 166,54 12275 31,15 0,866 0,398
6,10 4000 141,81 10453 51,86 0,736 0,338
6,91 4532 120,44 8877 66,27 0,623 0,286
7,3 4800 107,78 7944 66,03 0,557 0,255
2 1,90 800 164,50 7766 5,06 0,549 0,291
3,57 1500 175,05 8264 17,78 0,583 0,309
5,23 2200 176,91 8352 38,24 0,588 0,312
7,38 3100 166,54 7862 75,93 0,551 0,292
9,52 4000 141,81 6695 126,41 0,464 0,246
10,78 4532 120,44 5686 162,27 0,390 0,207
11,45 4800 107,78 5088 182,03 0,346 0,184
3 3,44 800 164,50 4292 16,56 0,302 0,160
6,46 1500 175,05 4567 58,26 0,317 0,168
9,47 2200 176,91 4615 125,21 0,319 0,169
13,35 3100 166,54 4345 248,61 0,289 0,154
17,22 4000 141,81 3700 413,92 0,231 0,123
19,51 4532 120,44 3142 531,34 0,183 0,098
20,64 4800 107,78 2812 596,04 0,155 0,083
4 5,02 800 164,50 2943 35,21 0,206 0,094
9,42 1500 175,05 3131 123,79 0,212 0,096
13,81 2200 176,91 3165 266,29 0,204 0,090
19,46 3100 166,54 2979 528,73 0,172 0,071
25,11 4000 141,81 2537 880,30 0,144 0,04
28,45 4532 120,44 2154 1130,03 0,069 0,015
30,12 4800 107,78 1928 1267,63 0,043 0,001
5 6,23 800 164,50 2370 54,26 0,164 0,087
11,69 1500 175,05 2522 190,77 0,164 0,088
17,15 2200 176,91 2549 410,36 0,150 0,080
24,16 3100 166,54 2400 814,78 0,110 0,060
31,17 4000 141,81 2043 1356,56 0,044 0,026
35,32 4532 120,44 1735 1741,40 0 0,001
37,42 4800 107,78 1553 1953,53 0 0
г
1.5.5. Краткий анализ полученных данных. 1.Определить, на каких передачах будет работать автомобиль в заданных дорожных условиях, характеризуемых приведенным коэффициентом Задаюсь следующими значениями дорожных сопротивлений: 0,04, 0,07, 0,1 (асфальт, грунтовая дорога, грунтовка после дождя). При коэффициенте =1 автомобиль может двигаться при При коэффициенте = 2,5 (максимальная нагрузка) автомобиль может двигаться при 2. Определить по динамической характеристике наибольшие дорожные сопротивления, которые сможет преодолевать автомобиль, двигаясь на каждой передаче с равномерной скоростью (на точках перегиба кривых динамического фактора). Полученные данные проверить с точки зрения возможности их реализации по условиям сцепления с дорожным покрытием. Для автомобиля с задними ведущими колесами: где: Таблица № 4.
№ передачи Преодолеваемое дорожное сопротивление Сила сцепления с дорожным покрытием (асфальт).
Г=1 Г=2,5 Г=1 Г=2,5
1 передача 0,921 0,424 0,52 0,52
2 передача 0,588 0,312 0,51 0,515
3 передача 0,319 0,169 0,51 0,51
4 передача 0,204 0,09 0,5 0,505
5 передача 0,150 0,08 0,49 0,5
По табличным данным видно что на 1 передаче автомобиль может преодолевать песок; на 2 –ой снежную дорогу; на 3-ей обледенелую дорогу; на 4 – ой сухую грунтовую дорогу; на 5 –ой асфальт 3. Определить углы подъема, которые автомобиль способен преодолеть в различных дорожных условиях (не менее 2…3-х значений) на различных передачах, и скорости какие он при этом будет развивать.

Таблица №5.

Дорожные сопротивления. № передачи Угол подъема Скорость
Г=1 Г=2,5
0,04 1 передача 47 38 3,35
2 передача 47 27 5,23
3 передача 27 12 9,47
4 передача 16 5 13,8
5 передача 11 4 17,15
0,07 1 передача 45 35 3,35
2 передача 45 24 5,23
3 передача 24 9 9,47
4 передача 13 2 13,8
5 передача 8 0 17,15
0,1 1 передача 42 32 3,35
2 передача 42 21 5,23
3 передача 22 7 9,47
4 передача 10 0 13,8
5 передача 5 0 17,15
4. Определить: -- максимальную скорость при установившемся движении в наиболее типичных для данного вида автомобиля дорожных условиях (асфальтированное покрытие). Значения f при этом для различных дорожных условий принимаются из соотношения: При заданных дорожных условиях т.е. асфальтированном шоссе сопротивление принимает значение – 0,026 и скорость равна 26,09 м/с; --динамический фактор на прямой передаче при наиболее употребительной для данного вида автомобиля скорости движения (обычно берется скорость, равная половине максимальной) – 12 м/с; n максимальное значение динамического фактора на прямой передаче и значение скорости – 0,204 и 11,96 м/с; n n максимальное значение динамического фактора на низшей передаче – 0,921; n n максимальное значение динамического фактора на промежуточных передачах; 2 передача – 0,588; 3 передача – 0,317; 5 передача – 0,150; 5. сравнить полученные данные со справочными по автомобилю, имеющему близкие к прототипу основные показатели.

Данные полученные при расчете практически похожи на данные автомобиля УАЗ. 2. Топливная экономичность автомобиля. Одним из основных топливная экономичность как эксплутационного свойства принято считать количество топлива, расходуемое на 100 км пути при равномерном движении с определенной скоростью в заданных дорожных условиях. На характеристике наноситься ряд кривых, каждая из которых соотвествует определенным дорожным условиям; при выполнении работы рассматривается три коэффициента дорожного сопротивления: 0,04, 0,07, 010. Расход топлива, л/100 км: где: где Отсюда при учитывании мощности двигателя затрачиваемую на преодоление сопротивления дороги и воздуха получаем: Для наглядного представления о экономичности строится характеристика. На оси ординат откладывается расход топлива, на оси абсцисс скорость движения.

Порядок построения следующий. Для различных скоростных режимов движения автомобиля из зависимости определяют значение частоты вращения коленчатого вала двигателя. Зная частоту вращения двигателя из соответствующих скоростных характеристик определяют значения g . По формуле 17 определяют мощность двигателя (выражение в квадратных скобках), требуемую для движения автомобиля с разными скоростями на одной из заданных дорог, характеризуемых соответствующим значением сопротивления: 0,04, 0,07, 0,10 . Расчеты ведутся до скорости, при которой двигатель загружается на максимальную мощность.

Переменной величиной при этом является только скорость движения и сопротивление воздуха, все остальные показатели берутся из предыдущих расчетов.

Подставляя найденные для разных скоростей подсчитывают искомые значения расхода топлива.

Таблица № 6.

0,04 асфальт 5,01 800 940,54 46,73 5,36 330,24 5,5 13,1
9,39 1500 940,54 164,2 11,26 300 3,0 13,31
11,59 1850 940,54 250,11 14,97 290,76 2,4 13,91
13,78 2200 940,54 253,39 19,33 285,44 2,0 14,84
19,41 3100 940,54 701,68 34,58 289,76 1,4 19,12
22,23 3550 940,54 920,11 44,86 301,64 1,2 22,55
25 4000 940,54 1168 59,35 320,00 1,0 28,08
0,07 Сухой грунт 5,01 800 1654,8 46,73 9,20 330,24 5,5 22,46
7,20 1150 1654,8 96,55 13,61 313,16 3,9 21,92
9,39 1500 1654,8 164,28 18,44 300 3,0 21,82
11,59 1850 1654,8 249,90 23,83 290,76 2,4 22,15
13,78 2200 1654,8 353,39 29,88 285,44 2,0 22,93
16,59 2650 1654,8 512,75 38,84 284,36 1,7 24,66
19,41 3100 1654,8 701,68 49,43 289,76 1,4 27,33
0,1 5,01 800 2351,4 46,73 13,03 330,24 5,5 31,81
7,20 1150 2351,4 96,55 19,12 313,16 3,9 30,79
9,39 1500 2351,4 164,28 25,62 300 3,0 30,32
11,59 1850 2351,4 249,90 32,70 290,76 2,4 30,39
13,78 2200 2351,4 353,39 40,43 285,44 2,0 31,02 4000
4532
4800
Для анализа экономической характеристики на ней проводится две резюмирующие кривые: огибающая кривая а-а максимальных скоростей движения на разных дорогах, по величине полного использования установленной мощности двигателя и кривая с-с наиболее экономичных скоростей. 2.1. Анализ экономической характеристики. 1. Определить на каждом дорожном покрытии (почвенном фоне) наиболее экономичные скорости движения.

Указать их значения и величины расхода топлива.

оценка азс в Калуге
оценка аренды земельного участка в Туле
экспертиза мотоцикла в Липецке