Материал: 158
Вычислить полную массу автомобиля, фактор обтекаемости, радиус качения колес. По материалам лекций /2/ и справочника /1/ выбрать коэффициенты, учитывающие затраты мощности двигателя на привод вспомогательных агрегатов, коэффициент полезного действия трансмиссии, интервалы времени переключения передач и др.
В задании указана масса автомобиля MC, кг в снаряженном состоянии. Полную массу MП легкового автомобиля рассчитывают по формуле:
MП = MC + 75 n + MБ,
где 75 кг – масса пассажира; n – число пассажиров, включая водителя; MБ – масса груза в багажнике (10 … 50 кг).
Полную массу MП грузового автомобиля рассчитывают по формуле:
MП = MC + MГ,
где MГ – масса груза по параметрам прототипа. Вес автомобиля, Н вычисляется по его массе:
GС = g MС; GП = g MП, где g = 9,8 м/с2.
По маркировке шин, установленных на автомобиле, рассчитывают кинематический радиус качения колес rко, м в ведомом режиме:
rко = d/2 + 0,85 Н,
где d = 25,4 d” – посадочный диаметр, м; B – ширина профиля, м; H = C B/100 – высота профиля, м; C – серия шины, %.
2 Расчет внешней, скоростной характеристики двигателя
Внешняя, скоростная характеристика отражает мощность и крутящий момент двигателя в режиме полной подачи топлива.
Для расчета мощности двигателя используют формулу Лейдермана:
Ne = Kв Nmax (A kw + B kw2 – C kw3), kw = w/wN,
где: Nmax, кВт – максимальная мощность двигателя; A, B, C – коэффициенты;
w, рад/с – угловая скорость коленчатого вала;
wN – скорость коленчатого вала при максимальной мощности двигателя;
kw – относительная угловая скорость коленчатого вала;
Kв – коэффициент учета потерь мощности на привод
5
вспомогательных агрегатов.
Принимают следующие значения коэффициентов: A = B = C = 1
– бензиновый двигатель; A = 0,5; B = 1,5; C = 1 – дизельный четырехтактный двигатель.
Скорость wN находят по частоте вращения nN, об/мин вала двигателя, которая указана в справочнике /1/:
wN = 2 nN /60 = 0,105 nN.
Минимальную угловую скорость вращения wmin вала для всех двигателей задают в пределах 50…100 рад/с. Максимальную скорость wmax вала бензинового двигателя выбирают в пределах (1,1 … 1,2) wN. Для дизельного двигателя скорость wmax ограничена всережимным регулятором: wmax = wN.
Крутящий момент Me, Н м двигателя вычисляют по формуле:
Me=1000 Ne/w.
Для бензинового двигателя разделяют диапазон изменения скорости w от wmin до wN на три, примерно равные части, и берут пять
значений w: w1 = wmin, w2, w3, w4 = wN, w5 = wmax.
Для дизельного двигателя разделяют диапазон от wmin до wN на три части и берут четыре значения w. Результаты расчета заносят в таблицу 1 и отражают на графике рис. 1.
Таблица 1 Вид таблицы расчета скоростной характеристики
бензинового двигателя
w, рад/с
kw |
0,166 0,442 0,719 1,0 1,15 |
Ne, кВт
Me, Н м
6
Рис. 1. Вид внешней, скоростной характеристики бензинового двигателя
3 Расчет сил сопротивления движению
Силы сопротивления движению вычисляют для полной массы автомобиля.
Cилу сопротивления подъему Pi, кН считают постоянной: Pi = iGП/1000, где i – значение коэффициента сопротивления подъему, указанное в задании.
Силу сопротивления качению Pf, кН находят в зависимости от скорости автомобиля V, м/с:
Pf = GП f0 (1 + k V2)/1000,
где k = 0,000144, 1/(м/с)2 – коэффициент влияния скорости. Если скорость автомобиля не превышает (80 … 90 км/ч), то принимают k = 0.
Силу сопротивления воздуха вычисляют по габаритам автомобиля – прототипа. По справочнику /1/ или материалам лекций выбирают значение коэффициента обтекаемости k, Н с2/м4. Затем вычисляют лобовую площадь F автомобиля:
F = 0,78 B H – легковой автомобиль,
F = B H – грузовой автомобиль, где B, H – высота и ширина автомобиля, м.
Силу сопротивления воздуха PW, кН вычисляют по формуле:
PW = k F V2/1000.
Для построения графиков из справочника /1/ берут максимальную скорость автомобиля и принимают на 10 … 20% большее ее значение. Полученный диапазон изменения скорости разделяют на 5 … 7 одинаковых интервалов и используют
7
промежуточные значения для расчета. Для упрощения построения графиков рассчитывают суммы сил: P = Pi + Pf и Pc = P + PW.
Результаты расчета сводят в таблицу 2.
Таблица 2 Вид таблицы значений сил сопротивления движению
V, м/с 0 10 20 30 40
Pi, кН
Pf, кН
Pi + Pf, кН
PW, кН
Pc, кН
4 Расчет тяговых сил
Тяговую силу Pк, кН на ведущих колесах рассчитывают по формуле: Pк = тр Ме iтр/rко/1000,
где: тр – кпд трансмиссии; Ме, Н м – крутящий момент двигателя; iтр
– передаточное число трансмиссии; rко, м – радиус качения. Значение тр принимают для легковых автомобилей 0,88 … 0,93,
а для грузовых – 0,8 … 0,86. Передаточные числа трансмиссии берут из справочника /1/ или инструкции по эксплуатации автомобиля. Вычисляют передаточные числа трансмиссии по формуле /4, 5/:
iтр = iкп iрк iо iкр,
где передаточные числа: iкп – коробки передач; iрк – раздаточной коробки; iо – главной передачи; iкр – колесного редуктора. Если редуктора нет на автомобиле, то для него передаточное числа равно 1.
Расчет выполняют на каждой передаче, используя значения момента двигателя из табл. 1. Результаты расчетов сводят в табл. 3. В верхнюю строку таблицы (помеченную штрихами) записывают значения скорости w.
Из табл. 1 берут значения угловых скоростей коленчатого вала двигателя и вычисляют скорости автомобиля на разных передачах:
V = w rко/iтр.
Результаты расчетов сводят в табл. 4.
Таблица 3 Вид таблицы расчета тяговых сил на разных передачах
8
Передача iтр __ __ __ __ __
PкI
PкII
PкIII
PкIV
Таблица 4 Вид таблицы расчета скоростей автомобиля
Передача iтр __ __ __ __ __
VI
VII
VIII
VIV
По результатам расчета строят силовой баланс автомобиля (рис. 2), по которому находят максимальную скорость автомобиля.
Рис. 2. Вид графика силового баланса автомобиля
5 Расчет ускорений автомобиля
Ускорение автомобиля j, м/с2 рассчитывают по формуле: j = (Pк – Pf – Pi – PW)/(MП ),
где – коэффициент учета вращающихся масс. Коэффициент вычисляют для каждой передачи, повышающую передачу опускают:
1,03 + iкп2,
где: = 0,05 … 0,07 – легковые автомобили;
9