Материал: 4415
11
1.4. Внешняя скоростная характеристика двигателя
После определения максимальной мощности двигателя Nemax производятся расчеты для построения внешней скоростной характеристики двигателя.
На первичном этапе выбирается угловая скорость ωN вращения коленчатого вала, соответствующая максимальной мощности двигателя. Обычно угловая скорость ωN коленчатого вала при Nemax находится в пределах:
Карбюраторные двигатели легковых автомобилей ωN = 500…580 с-1 Карбюраторные двигатели грузовых автомобилей ωN = 270…500 с-1 Дизельные ωN = 210…320 с-1
Меньшие угловые скорости ωN относятся к двигателям большого литра-
жа.
Выбрав угловую скорость ωN, задаются промежуточными значениями угловых скоростей ω в интервале от ωmin до ωmax.
ωmin ≤ ω ≤ωmax.
ωmin = 0,2ωN; |
ωmax.= ων = ωN∙λ |
Текущие значения мощности определяют по эмпирической зависимости Лейдермана-Красикова:
|
|
|
|
|
|
|
2 |
|
|
|
3 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||
Ne Ne max |
a |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
,кВт |
(1.13) |
||
|
|
|
|
|
||||||||||
|
N |
b |
|
|
|
c |
|
|
|
|
||||
|
|
|
N |
|
|
N |
|
|
|
|||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Зная текущее значение мощности Ne двигателя, соответствующие текущим значениям угловой скорости вращения его коленчатого вала, по формуле
M k |
|
1000 Ne |
,Н∙м |
(1.14) |
|
|
|||||
|
|
|
|
определяются текущие значения крутящегося момента.
Полученные данные заносятся в табл. 1.6, и на их основе строится график зависимостей Nе = f(ω) и Мк= f(ω) внешней скоростной характеристики двигателя.
Таблица 1.5 Данные для построения внешней скоростной характеристики двигателя
ω, с-1 |
Nе, кВт |
Мк, Н∙м |
1 |
2 |
3 |
ωmin |
|
|
ω2 |
|
|
ω3 |
|
|
….. |
|
|
ων |
|
|
12
Вид внешней скоростной характеристики карбюраторного двигателя показан на рис. 1.2 а, б.
а) без ограничителя оборотов |
б) с ограничителем |
Рис. 1.2. Примерный вид внешней скоростной характеристики легкотопливного двигателя
Примерный внешний вид скоростной характеристики легкотопливного двигателя показан на рис. 1.2 а, б.
Число исходных точек при построении зависимостей Nemax= f(ω) и Мк=f(ω) выбирается в пределах 6…9.
Построение внешней скоростной характеристики на начальном этапе выполнения курсового проекта весьма желательно, ибо неточности ее определения могут исказить результаты дальнейших расчетов.
1.5. Определение передаточного числа главной передачи
Передаточное число главной передачи uo определяется из условия обеспечения максимальной скорости движения автомобиля на высшей передаче в коробке передач по формуле
U0 |
V rк |
|
|
, |
(1.15) |
||
|
uкв uдв Va max |
|
|
где uкв – передаточное число коробки передач на высшей передаче;
uдв – передаточное число дополнительной коробки на высшей передаче. Если высшей является прямая передача, то uкв=1,0, если же высшей явля-
ется ускоряющая передача, то ее передаточным числом следует предварительно
13
задаться. Передаточное число ускоряющей передачи для грузовых автомобилей выбирается в пределах uкв= 0,7…0,85.
Если на автомобиле есть дополнительная коробка передач, то передаточное число uдв в формуле (1.17) ≠ 1. Обычно дополнительная коробка передач устанавливается на автомобилях повышенной проходимости или большегрузных. В этом случае uдв = 1,3…1,5.
Для получения достаточного дорожного просвета и простой конструкции главной передачи не рекомендуется превышать следующие значения передаточных чисел главной передачи:
–грузовые автомобили с массой груза до 4…5 т, uо – не более 7;
–тяжелые грузовые автомобили, uо– не более 10.
1.6. Определение передаточных чисел коробки передач
Передаточное число u1 первой передачи коробки передач определяется из условия преодоления заданного максимального дорожного сопротивления по формуле
u1 |
|
|
Ga a max rк |
|
|
|
, |
(1.6) |
|||
|
|
M k max u0 uдв тр |
|
||
Наибольшее дорожное сопротивление определяется по формуле |
|
||||
max |
f 0 |
cos sin , |
(1.17) |
||
где α – угол подъема.
Для небольших углов подъема угол подъема α определяется по формуле |
|
arctg i , |
(1.18) |
где i –продольный уклон дороги.
Рассчитанное по формуле (1.18) значение u1 проверяется по условию сцепления колес с дорогой по формуле
u1 |
mв Gвщ х rк |
|
||
M k max u0 |
|
, |
(1.19) |
|
|
uдв тр |
|
||
где mв – коэффициент перераспределения нагрузки на ведущие колеса; mв =1,1…1,3 – для автомобиля с ведущими задними колесами;
mв = 0,7…0,9 – для автомобиля с ведущими передними колесами; Gвщ – масса, приходящаяся на ведущие колеса.
х – коэффициент сцепления колес с дорогой.
Проверка по сцеплению ведется для сухого шоссе (φx= 0,6…0,8).
14
Если передаточное число uк1 по формуле (1.21) получается меньше, чем по формуле (1.18), то, прежде всего, следует проверить возможность увеличения массы, приходящейся на ведущие колеса. Такое увеличение возможно за счет изменения предусмотренной ранее компоновки автомобиля и может потребовать изменения размера шин. В последнем случае тяговый расчет производится заново.
Если увеличение массы, приходящейся на задние ведущие колеса автомобиля, в пределах, обеспечивающих равенство передаточных чисел по формулам (1.18) и (1.21), невозможно, тогда передаточное число первой передачи коробки передач берется из условия отсутствия буксования по формуле (1.21).
Однако при этом следует иметь в виду, что при этом автомобиль не сможет двигаться по дороге с заданным коэффициентом ψmax.
Полученное значение передаточного отношения U I – для легкового ав-
томобиля необходимо проверить по величине минимальной скорости движения автомобиля при минимально устойчивой угловой скорости вращения коленчатого вала двигателя
U |
I |
min rк |
, |
|
|
|
|
|
|
|
Uo Vmin |
|
||
|
|
|
||
где Vmin – выбирается в пределах 0,5…1,0 м/с.
Если расчетное значение передаточного отношения U I не обеспечивает
минимальной скорости движения автомобиля, то выбирается передаточное число первой ступени, как у прототипа. При этом следует учитывать, что трогание автомобиля с места будет сопровождаться пробуксовкой ведущих колес.
По выбранному uк1 и известному uк =1,0 для прямой передачи, определяются промежуточные передаточные числа коробки передач с «n» ступенями, не считая ускоряющую и передачу заднего хода, по формуле
|
|
|
|
|
|
u |
k |
n 1 u n k |
(1.20) |
||
|
|
k1 , |
|||
где n – число ступеней коробки передач (не считая ускоряющей и заднего хода);
к – порядковый номер рассчитываемой передачи.
Передаточное число для заднего хода автомобиля определяют во время компоновки коробки передач. Обычно uз.х= (1,2…1,3)u1.
Расчет передаточного числа понижающей передачи дополнительной (раздаточной) коробки производится из условия отсутствия буксования ведущих колес по формуле
uдн |
Ga x rк |
|
, |
(1.21) |
|
Mk max u1 |
u0 |
|
|||
|
тр |
|
|||
где φх = 0,6…0,8.
15
Найденное значение передаточного числа uдн следует проверить из условия обеспечения минимальной скорости движения автомобиля при минимальной устойчивости угловой скорости вращения коленчатого вала двигателя
uдн |
min rк |
|
|
||
uk1 |
u0 |
, |
(1.22) |
||
|
Vmin |
|
|||
где Vmin – выбирается в пределах 0,4…0,7 м/с.
2Расчет показателей тяговой динамики автомобиля
Вданной части курсового проекта выполняются расчеты, необходимые для построения следующих графиков:
1.Тягового (силового) баланса.
2.Мощностного баланса.
3.Динамического паспорта.
4.Ускорений автомобиля при разгоне.
5.Времени и пути разгона автомобиля.
Здесь также определяется минимальный тормозной путь рассчитываемого автомобиля при торможении в заданных дорожных условиях.
2.1. Тяговой баланс
График тягового (силового) баланса автомобиля строится на основании уравнения
Рт Рд Рв Ри , |
(2.1) |
где Рm – тяговая сила на ведущих колесах, Н; Рд – сила дорожного сопротивления, Н; Рв – сила сопротивления воздуха, Н;
Рu – сила инерции, Н.
Тяговая сила на ведущих колесах автомобиля для «n»-ной передачи в коробке передач, в свою очередь, определяется по выражению
Pm |
M k u0 ukn uд ТР |
, |
(2.2) |
|
|||
|
rk |
|
|
где uкn – передаточное число «n»-й передачи в коробке передач.
Скорость движения автомобиля для «n»-й передачи в коробке передач определяется по формуле
Va |
|
rk |
|
, м/с |
(2.3) |
||
u |
|
u |
u |
|
|||
|
|
kn |
д |
|
o |
|
|