- •ЕнерГетичні засоби апк Методичні рекомендації
- •Львів 2008
- •1.2 Регуляторна характеристика дизельного двигуна
- •1.2.1. Регуляторна характеристика дизельного двигуна у функції
- •1.2.2. Регуляторна характеристика дизельного двигуна у функції від крутного моменту
- •1.4 Аналіз техніко-економічних показників
- •2.2 Потужність двигуна
- •2.3. Зовнішня швидкісна характеристика двигуна
- •2.4 Передатне число головної передачі
- •2.5 Структура передатних чисел коробки передач
- •2.6.1. Універсальна динамічна характеристика автомобіля
- •2.7 Економічна характеристика автомобіля
2.4 Передатне число головної передачі
Передатне число головної передачі трансмісії визначається:
, (2.10)
де rк– динамічний радіус ведучих коліс автомобіля, м;
ікz– передатне число коробки зміни швидкостей на прямій передачі, (приймають ікz=1).
rк=ш·rо, (2.11)
де ш– коефіцієнт деформації шини, який для вантажних автомобілів
приймається 0,930-0,935 [2];
rо– радіус шини у вільному стані, м;
ro=0,0254(0,5·d + b), (2.12)
де d, b –відповідно діаметр ободу колеса і ширина профілю шини в дюймах.
Приклад. Тоді, розміри шини становитимуть:
ro=0,0254(0,5·20+9)=0,483м,
rк=0,932·0,483=0,450м.
Передатне число головної передачі відповідно дорівнює:
іо=0,377·2700·0,450/90·1=5,087.
2.5 Структура передатних чисел коробки передач
Передатне число першої передачі повинно відповідати наступним вимогам:
забезпечувати подолання підвищених дорожніх опорів руху;
не викликати буксування ведучих коліс автомобіля під час передачі максимального крутого моменту двигуна;
забезпечувати максимальне значення динамічного фактора автомобіля.
Вказані вимоги виконуються за умови
P max ≤ Pк max ≤ Pк ,
тоді передатне число першої передачі становить:
, (2.13)
де – коефіцієнт зчеплення ведучих коліс з опорною поверхнею, який
приймається в межах 0,5-0,7 [3];
к– коефіцієнт навантаження ведучих коліс (к=0,70-0,75) [4];
Мдmax – максимальний крутний момент двигуна, Нм.
Структура передатних чисел коробки передач вибирається з урахуванням забезпечення найбільшої інтенсивності розгону автомобіля і зберігання постійного інтервалу зміни частоти обертання колінчастого вала двигуна в процесі переключення передач. Даним вимогам відповідає побудова ряду передач за принципом геометричної прогресії, знаменник якої становить:
, (2.14)
де z – число передач;
ік1– передатне число першої передачі;
ікzmax– передатне число прямої (найвищої) передачі (ікzmax=1).
Знаючи передатне число першої передачі та знаменник геометричної прогресії, визначаються передатні числа всіх передач за формулою:
, (2.15)
Приклад. В даному випадку передатне число першої передачі дорівнює:
ік1=170984·0,6·0,72·0,450/928,58·5,087·0,9=7,815.
Знаменник геометричного ряду передач становить:
q=4-17,815/1=1,984.
Відповідно передатні числа передач становитимуть:
ік2=7,815/1,984=3,938;
ік3=3,938/1,984=1,984;
ік4=1,984/1,984=1,000.
2.6 Динамічна характеристика автомобіля
Динамічна характеристика – це графічна залежність динамічного фактора від швидкості руху автомобіля на різних передачах.
Динамічний фактор є відношенням запасу сили тяги, що витрачається на подолання зовнішніх опорів руху, за винятком сили опору навколишнього середовища (повітря), до ваги автомобіля. Зокрема динамічний фактор для порожнього автомобіля визначається з виразу:
, (2.16)
де Рк– дотична сила тяги автомобіля, Н;
Рw– сила опору навколишнього середовища, Н;
Go– вага порожнього автомобіля, Н.
Динамічний фактор дозволяє порівнювати динамічні властивості різних автомобілів незалежно від їх вантажопідйомності та сили тяжіння. За допомогою динамічної характеристики можна визначити на яких передачах буде працювати автомобіль в дорожніх умовах, що характеризуються значенням ψ зведеного коефіцієнта дорожніх опорів. Також розраховуємо з використанням динамічної характеристики значення кутів підйому, які автомобіль здатний подолати в заданих дорожніх умовах на різних передачах.
Розрахунок динамічної характеристики автомобіля проводиться в наступній послідовності. Користуючись даними зовнішньої швидкісної характеристики двигуна (табл. 2.1) для заданих частот обертання колінчастого вала на всіх передачах, визначається швидкість руху автомобіля (км/год):
, (2.17)
де і – індекс, що відповідає значенню частоти nдза швидкісною харак-
теристикою двигуна;
z – індекс номера передачі.
Дотична сила тяги визначається:
. (2.18)
Сила опору навколишнього середовища:
. (2.19)
Динамічний фактор для повністю завантаженого автомобіля визначається з наступного співвідношення:
. (2.20)
Отримані результати записуються в табл. 2.2.
Дня автомобілів, які обладнані дизельними двигунами з всережи-мним регулятором, зміну динамічного фактора від холостого ходу двигуиа (D=0) до номінального режиму (D=Dн), у першому наближенні, приймають за законом прямої лінії.
Швидкість руху, яку міг би розвинути автомобіль за умови роботи двигуна з частотою обертання колінчастого вала на холостому ході (D=0, ψ=0) визначається за формулою:
, (2.21)
де nх– частота обертання колінчастого вала двигуна на холостому ході.
За даними розрахунків (табл. 2.2) будуються графіки динамічного фактора незавантаженого автомобіля для кожної передачі (рис; 2.3, рис. 2.4) у функції від швидкості руху автомобіля.
Приклад. Для заданих частот обертання на всіх передачах визначаємо швидкості руху автомобіля. На першій передачі для відповідних частот по швидкісній характеристиці Vziстановитимуть:
Vz20=0,377·540·0,450/7,815·5,087=2,30км/год;
Vz40=0,377·1080·0,450/7,815·5,087=4,61км/год;
Vz60=0,377·1620·0,450/7,815·5,087=6,91км/год;
Vz80=0,377·2160·0,450/7,815·5,087=9,21км/год;
Vz100=0,377·2700·0,450/7,815·5,087=11,52км/год.
Аналогічно розраховуємо Vziдля решта передач, результати розрахунків записуємо в табл. 2.2.
Для першої передачі Ркziстановитиме:
Рк20=706,83·7,815·5,087·0,9/0,450=56225,7Н;
Рк40=852,35·7,815·5,087·0,9/0,450=67801,6Н;
Рк60=928,58·7,815·5,087·0,9/0,450=73865,2Н;
Рк80=904,33·7,815·5,087·0,9/0,450=71935,9Н;
Рк100=831,56·7,815·5,087·0,9/0,450=66147,9Н.
Аналогічно розраховуємо Ркziдля решта передач.
Сила опору навколишнього середовища для першої передачі:
Рw20=0,7·5,1·2,302/13=1,5Н;
Рw40=0,7·5,1·4,612/13=5,8Н;
Рw60=0,7·5,1·6,912/13=13,1Н;
Рw80=0,7·5,1·9,212/13=23,2Н;
Рw100=0,7·5,1·11,522/13=36,3Н.
Аналогічно розраховуємо Рwziдля інших передач.
Таблиця 2.2
Показники динамічної характеристики автомобіля
Переда-ча |
nд, об/хв |
Vzi, км/год |
Мді, Нм |
Ркzi, Н |
Рwzi, Н |
Do |
Dzi |
1 |
540 |
2,30 |
706,83 |
56225,7 |
1,5 |
0,641 |
0,329 |
|
1080 |
4,61 |
852,35 |
67801,6 |
5,8 |
0,773 |
0,397 |
|
1620 |
6,91 |
928,58 |
73865,2 |
13,1 |
0,842 |
0,432 |
|
2160 |
9,21 |
904,33 |
71935,9 |
23,2 |
0,820 |
0,421 |
|
2700 |
11,52 |
831,56 |
66147,9 |
36,3 |
0,754 |
0,387 |
|
2970 |
12,67 |
0,00 |
0,0 |
0,0 |
0,000 |
0,000 |
2 |
540 |
4,57 |
706,83 |
28333,3 |
5,7 |
0,323 |
0,166 |
|
1080 |
9,14 |
852,35 |
34166,6 |
22,9 |
0,389 |
0,200 |
|
1620 |
13,71 |
928,58 |
37222,1 |
51,5 |
0,424 |
0,217 |
|
2160 |
18,28 |
904,33 |
36249,9 |
91,5 |
0,412 |
0,211 |
|
2700 |
22,85 |
831,56 |
33333,3 |
143,0 |
0,379 |
0,194 |
|
2970 |
25,14 |
0,00 |
0,0 |
0,0 |
0,000 |
0,000 |
3 |
540 |
9,07 |
706,83 |
14277,7 |
22,5 |
0,163 |
0,083 |
|
1080 |
18,14 |
852,35 |
17217,2 |
90,1 |
0,195 |
0,100 |
|
1620 |
27,21 |
928,58 |
18757,0 |
202,8 |
0,212 |
0,109 |
|
2160 |
36,28 |
904,33 |
18267,1 |
360,5 |
0,204 |
0,105 |
|
2700 |
45,35 |
831,56 |
16797,3 |
563,2 |
0,185 |
0,095 |
|
2970 |
49,89 |
0,00 |
0,0 |
0,0 |
0,000 |
0,000 |
4 |
540 |
18,00 |
706,83 |
7194,8 |
88,7 |
0,081 |
0,042 |
|
1080 |
36,00 |
852,35 |
8676,1 |
354,9 |
0,095 |
0,049 |
|
1620 |
54,00 |
928,58 |
9452,0 |
798,5 |
0,099 |
0,051 |
|
2160 |
72,00 |
904,33 |
9205,1 |
1419,5 |
0,089 |
0,046 |
|
2700 |
90,00 |
831,56 |
8464,5 |
2218,0 |
0,071 |
0,037 |
|
2970 |
99,00 |
0,00 |
0,0 |
0,0 |
0,000 |
0,000 |
Тоді динамічний фактор на першій передачі для порожнього автомобіля:
Dо20=(56225,7–1,5)/87684=0,641;
Dо40=(67801,6–5,8)/87684=0,773;
Dо60=(73865,2–13,1)/87684=0,842;
Dо80=(71935,9–23,2)/87684=0,820;
Dо100=(66147,9–36,3/87684=0,754.
Відповідно динамічний фактор для повністю завантаженого автомобіля на першій передачі становитиме
Dа20=0,641/(1+0,95)=0,329;
Dа40=0,773/(1+0,95)=0,397;
Dа60=0,842/(1+0,95)=0,432;
Dа80=0,820/(1+0,95)=0,421;
Dа100=0,754/(1+0,95)=0,387.
Аналогічно розраховуємо Dzoiі Dzaiдля інших передач. Результати розрахунків показників динамічної характеристики автомобіля записуємо в табл. 2.2.
За даними табл. 2.2 будуються криві динамічного фактора для кожної з передач автомобіля.