Лист

19

Содержание

Исходные данные.

ma кг	rg м	a	p	Fлоб м2	kв Нс2/м4	Тип двиг	Ne кВт	n min Об/мин	n max Об/мин	Ψmax
1500	0,35	0,005	4	2,0	0,15	д	70	600	3000	0,30

m_a - полная масса автотранспортного средства (АТС), кг,

r_g - динамический радиус ведущих колес, м,

p - число передач,

a - эмпирический коэффициент, входящий в формулу для расчета коэффициента учета вращающихся масс δ.

F_лоб - площадь лобовой проекции АТС, м²,

k_в - коэффициент аэродинамического сопротивления, Н*с²/м⁴,

N_{e max}- величина максимальной мощности двигателя, кВт,

n - частота вращения коленчатого вала двигателя, об/мин

Ψ_max - величина максимального дорожного сопротивления,

В табл.1 приведены результаты экспериментального исследования характеристик дизельного двигателя в относительных единицах частот и мощностей.

Таблица 1 карбюраторные двигатели

.

n/nmax	0.2	0.3	0,4	0,5	0,6	0,7	0,8	0,9	1,0
Ne/Nemax	0,214	0,478	0,648	0,76	0,891	0,942	1,0	0,985	0,956

Внешние характеристики двигателя

Внешняя скоростная характеристика двигателя N е (п) задается таблично в относительных единицах Nе

Ne _max в функции от п, где п текущая частота вращения коленчатого вала, заданной в отношении к п max – максимально устойчивой частоты вращения коленчатого вала.

1. Расчет тягово-скоростных показателей атс.

1. Расчет и построение внешних характеристик ДВС

Для построения внешней характеристики N_e(п) используются данные таблицы 1 .

Для построения внешней характеристики М_е (п) используется зависимость:

М_е = ,где ω= (1)

Результаты расчета по формуле (1) сводятся в табл. 2

Табл.2

n/n max	n, об/мин	ω , 1/с	Ne / Ne max	Ne max, кВт	Ме , Нм
0,2	600	62,8	0,214	14,98	238,53
0,3	900	94,2	0,478	33,46	355,2
0,4	1200	125,6	0,648	45,36	361,14
0,5	1500	157	0,76	53,2	338,85
0,6	1800	188,4	0,891	62,37	331,05
0,7	2100	219,8	0,942	65,94	300
0,8	2400	251,2	1,0	70	278,66
0,9	2700	282,6	0,985	68,95	243,98
1	3000	314	0,956	70	222,93

В табл. 2 приведены результаты расчета внешних характеристик дизельного двигателя с параметрами N_{e max} = 70 кВт, n _min = 600 об/мин и n _max = 3000 об/мин, в которой выделен рабочий диапазон частот от ώ _м = 125,6 соответствующей величине максимального момента М _{е max} = 361,14 Нм. до ώ _N = 314 1/с, соответствующей величине максимальной мощности N _{e max} = 70 кВт.

На рис. 1 представлены графические изображения экспериментальных внешних мощностной и моментной характеристик.

А)

Б)

Рис. 1. Внешние характеристики заданного ДВС:

а) – мощностная, б) – моментная

Определение величины максимальной скорости движения АТС.

Расчет максимальной скорости движения автотранспортного средства V_max, производится на основе графо-аналитического решения уравнения мощностного баланса:

N_т = N_д + N_в , (2)

где

N_т - величина тяговой мощности на ведущих колесах : N_т = N_е

N_д - величина мощности дорожных сопротивлений: N_д = f G_а V,

N_в – величина мощности сопротивления воздуха: N_в = k_в F_лоб V ³

f - коэффициент сопротивления качению колес, принимаемой в расчете 0,02,

G_а – вес АТС в ньютонах,

F_лоб – величина площади лобовой проекции АТС в м²,

V - скорость движения АТС в м/с,

k_в - коэффициент аэродинамического сопротивления АТС,

η _т - коэффициент полезного действия трансмиссии АТС.

Для определения приведенных выше мощностей по соответствующим формулам находятся суммарные затраты мощности на преодоление сопротивлений движению при постоянной скорости.

По формуле для определения N_т выбираем величину к.п.д. АТС, из диапазона 0,85 – 0,95, на графике отмечаем соответствующую ординату и проводим линию, параллельную абсциссе, точку пересечения которой с кривой суммарных мощностей сопротивления движению проектируем на ось абсцисс и получаем величину V_max.

Таким способом графически находится решение уравнения:

N_{e max *} η_т = f*G_a*V + k_в*F_лоб* V³ (3)

Для графического решения уравнения (3) предварительно рассчитываются коэффициенты при V и V³.

f = 0,02, G_a = m_a*g =1500*9,8 Н= 14700 Н, η_т= 0,85 k_в=0,15 Н*с²/м⁴, F _лоб = 2,0 м²

В результате получаем следующее уравнение: 294 * V + 0 ,3* V3 = 59500 (4)

Результаты расчетов сводятся в табл. 4

Таблица 4

V, м/с	N д, Вт	V3, м3 / с3	Nв, Вт	N д +Nв,Вт
10	2940	1000	300	3240
20	5880	8000	2400	8280
30	8820	27000	8100	16920
40	11760	64000	19200	30960
50	14700	125000	37500	52200
60	17640	216000	64800	82440

Графическое решение уравнения (4) привело к результату V_max = 57 м/с. Рис. 2. Расчет передаточных отношений трансмиссии Расчет передаточного отношения главной передачи

Для определения передаточного отношения главной передачи используется соотношение:

u _гп = ω _N * r _g / v _max , ₍₅₎

где r _g - динамический радиус ведущего колеса.

r _g = 0.35 м. Откуда:

u _гп = 314 * 0,35/57 = 1,884

Расчет передаточного отношения 1-й передачи

Для определения передаточного отношения 1-й передачи используется приведенное в табл. 1 значение максимального, задаваемого для каждого варианта коэффициента дорожного сопротивления движению АТС ψ _max.

Величина передаточного отношения 1-й передачи рассчитывается по формуле:

u ₁ = ψ _max * m _а * g * r _g / M_{e max} * u_гп * η _т

Ψ_max = 0,30. Откуда

0,30*1500*9,8*0,35/361,14*1,884*0,85=2,67

u ₁ = 2,67

Расчет передаточных отношений промежуточных передач

Принятое передаточное число первой передачи КПП является основой для нахождения передаточных чисел других передач КПП. Для их нахождения необходимо определиться с числом ступеней КПП проектируемого автомобиля. Передаточные числа II, III и других передач КПП определяются по формуле

Принимаю 4-х ступенчатую КПП

где l - число ступеней КПП без учета ускоряющей передачи при её наличии;

ω , 1/с	Ме , Нм	Рт 1, Н	V1, м/с	Рт 1, Н	V1, м/с	Рт 1, Н	V1, м/с	Рт 1, Н	V1, м/с
62,8	238,53	2923,7	2,31481	1840,09	6,78295	1315,32	9,72222	1097,24	11,6667
94,2	355,2	4353,74	3,47222	2740,11	10,1744	1958,67	14,5833	1633,92	17,5
125,6	361,14	4426,54	4,62963	2785,94	13,5659	1991,43	19,4444	1661,24	23,3333
157	338,85	4153,33	5,78704	2613,99	16,9574	1868,52	24,3056	1558,71	29,1667
188,4	331,05	4057,73	6,94444	2553,81	20,3488	1825,5	29,1667	1522,83	35
219,8	300	3677,14	8,10185	2314,29	23,7403	1654,29	34,0278	1380	40,8333
251,2	278,66	3415,58	9,25926	2149,66	27,1318	1536,61	38,8889	1281,84	46,6667
282,6	243,98	2990,5	10,4167	1882,13	30,5233	1345,38	43,75	1122,31	52,5
314	222,93	2732,48	11,5741	1719,75	33,9147	1229,3	48,6111	1025,48	58,3333

i- порядковый номер передачи.

u ₂ = 1,72, u ₃ = 1,26 и u ₄ = 1,0

Расчет и построение тяговой характеристики

Тяговая характеристика АТС, представляющая собой зависимость силы тяги ведущих колес (Р_т) от скорости движения V на всех передачах, рассчитывается по формулам:

Р _тi = М _{е i} * η _т * u _i* * u _гп / r_g

и V _i = ω _i *r_g / u _i * u _гп (6) где i – номер передачи.

Таблица 5

Рис.3 Тяговая характеристика АТС