Материал: Определить тягово-динамические свойства автомобиля и спроектировать трансмиссию автомобиля с подробной разработкой конструкции коробки передач
По результатам, занесенным в таблицу 4, строим тяговую характеристику
автомобиля (рисунок 3) PT = f(V), график которой содержит столько кривых, сколько ступеней у
коробки передач.
Рисунок
2. Лучевая диаграмма
Рисунок 3. Тяговая характеристика автомобиля
2.4 Силовой баланс автомобиля
Силовой баланс показывает распределение полной окружной силы на ведущих колесах по отдельным видам сопротивлений.
Расчет
и построение силового баланса автомобиля выполняется в соответствии с формулой
, где
РТ - сила тяги, Н;
Рa - сила сопротивления подъему, Н;
Рf - сила сопротивления качению, Н;
Рj - сила инерции, Н;
Рw - сила сопротивления воздуха, Н.
Для
случая равномерного движения автомобиля по горизонтальному участку Рa = 0 и Рj = 0:
.
Сила
сопротивления качению:
, где
= 90000 Н - полный вес транспортного средства;
f - коэффициент
сопротивления качению:
, где
V - скорость автомобиля, м/с;
f0 - коэффициент сопротивления качению при движении автомобиля с малой скоростью (f0 » 0,015).
Сила
сопротивления воздуха:
, где
w - коэффициент обтекаемости, Нс2/м4 (для грузовых автомобилей kw = 0,5…0,7); принимаем kw = 0,6;
F - площадь лобового сопротивления, м2;
для
грузового автомобиля 
, где
В = 1,93 м - колея автомобиля;
Н = 2,6 м - высота автомобиля;
V - скорость автомобиля, м/с.
м2.
Рассчитанные
значения Рf и Рw в зависимости от изменения V
заносим в таблицу 5.
Таблица5
|
Параметр |
Единицы измерения |
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
7 |
8 |
9 |
10 |
11 |
|
V |
км/ч |
0 |
9,5 |
19 |
28,5 |
38 |
47,5 |
57 |
66,5 |
76 |
85,5 |
95 |
|
f |
|
0,015 |
0,015 |
0,015 |
0,016 |
0,016 |
0,017 |
0.018 |
0,018 |
0,019 |
0,02 |
0,022 |
|
Pf |
Н |
1575 |
1575 |
1575 |
1680 |
1680 |
1785 |
1890 |
1890 |
1995 |
2100 |
2310 |
|
Pω |
Н |
0 |
20,2 |
87,5 |
196,8 |
349,9 |
546,8 |
787,3 |
1071,6 |
1399,7 |
1771,5 |
2187 |
|
Pf+Pω |
Н |
1575 |
1596 |
1662 |
1876 |
2029 |
2331 |
2677 |
2961,6 |
3394,7 |
3871,5 |
4497 |
Для построения графика силового баланса (рисунок 4) на график тяговой
характеристики автомобиля наносят кривые Pf = f(V) и Pf + Pw = f(V) и делают вывод о возможной максимальной скорости движения
автомобиля, которая определяется точкой пересечения кривых РТi и Pf + Pw. Т.к. кривые РТ3 и Pf + Pw не пересекаются, то скорость
автомобиля соответствует его максимальной скорости движения Vmax = 95 км/ч.
Рисунок
4. Силовой баланс автомобиля
2.5 Мощностной баланс автомобиля
Уравнение
мощностного баланса устанавливает соотношения между мощностью, подводимой к
колесам автомобиля и мощностью, необходимой для преодоления сопротивления
движению автомобиля:
, где
Т - тяговая мощность, кВт;
Na - мощность, затрачиваемая на преодоление подъема, кВт;
Nf - мощность, затрачиваемая на преодоление сопротивления качению, кВт;
Nj - мощность, затрачиваемая на преодоление сопротивления разгону, кВт;
Nw - мощность, затрачиваемая на преодоление сопротивления воздуха, кВт.
Для
случая равномерного движения автомобиля по горизонтальному участку Na = 0 и Nj =
0:
.
Составляющие
уравнения мощностного баланса:
; 
; 
.
Рассчитанные
значения Nf и Nw в зависимости от изменения V заносим в таблицу 6.
Таблица6
|
Параметр |
Единицы измерения |
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
7 |
8 |
9 |
10 |
11 |
|
V |
км/ч |
0 |
9,5 |
19 |
28,5 |
38 |
47,5 |
57 |
66,5 |
76 |
85,5 |
95 |
|
Nf |
кВт |
0 |
4,1 |
8,3 |
13,3 |
17,7 |
23,5 |
29,9 |
34,9 |
42 |
49,8 |
60,9 |
|
Nω |
кВт |
0 |
0,052 |
0,461 |
1,5 |
3,6 |
7,2 |
12,5 |
19,7 |
29,5 |
42 |
57,7 |
|
Nf+Nω |
кВт |
0 |
4,152 |
8,761 |
14,8 |
21,3 |
30,7 |
42,4 |
54,6 |
71,5 |
91,8 |
118,6 |
Для построения графика мощностного баланса (рисунок 5) строятся кривые Nf = f(V) и Nf + Nw = f(V). По взятым с
графика тяговой характеристики значениям РТi рассчитывают и наносят кривые NTi = f(V) для всех ступеней КПП.
Таблица7
|
Параметр |
Единицы измерения |
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
7 |
8 |
9 |
10 |
11 |
|
NТ1 |
кВт |
20,6 |
30,9 |
43,35 |
57,8 |
74,59 |
86,5 |
100,11 |
107,76 |
120,56 |
130,2 |
135,7 |
|
NТ2 |
кВт |
20,88 |
31 |
42,56 |
57,6 |
74,4 |
85,8 |
99,5 |
109,9 |
120,12 |
128,35 |
134,4 |
|
NТ3 |
кВт |
19,6 |
29,8 |
41,4 |
56,5 |
73,7 |
87,36 |
99,1 |
110,88 |
120,45 |
129,6 |
136,1 |
Рисунок
5. Мощностной баланс автомобиля
По
графику, представленному на рисунке 5, можно сделать вывод, т.к. кривые NТ3 и
Nf + Nw не пересекаются то автомобиль может двигаться с
соответствующей максимальной скоростью Vmax = 95 км/ч.
2.6 Динамический паспорт автомобиля
.6.1 Построение динамической характеристики автомобиля
Динамической характеристикой автомобиля называется зависимость динамического фактора автомобиля с полной нагрузкой от скорости движения на различных передачах;
=
f(V).
Динамический фактор автомобиля с полной нагрузкой определяется по формуле
, где
двигатель автомобиль трансмиссия передаточный
РТ - сила тяги, Н;
Рw - сила сопротивления воздуха, Н;
Ga = 90000 Н - полный вес транспортного средства;
РСВ - свободная сила тяги, Н.
Значения
силы тяги РТ берутся из расчета тяговой характеристики, а сила сопротивления
воздуха Рw - из расчета силового баланса. Результаты расчета для
каждой передачи сводим в таблицу 8.
Таблица8
|
Параметр |
Единицы измерения |
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
7 |
8 |
9 |
10 |
11 |
|
V1 |
км/ч |
2,2 |
3,16 |
4,14 |
5 |
6 |
6,98 |
7,95 |
8,6 |
9,86 |
10,8 |
11,77 |
|
Pcв1 |
кН |
33,3 |
35,18 |
37,6 |
40,8 |
44 |
44,1 |
44,5 |
43,8 |
42,6 |
41,6 |
39,3 |
|
D1 |
|
0,37 |
0,39 |
0,42 |
0,45 |
0,488 |
0,49 |
0,494 |
0,486 |
0,47 |
0,46 |
0,43 |
|
V2 |
км/ч |
6,48 |
9 |
11,52 |
14,4 |
19,8 |
22,68 |
25,5 |
28 |
30,6 |
33,37 |
|
|
Pcв2 |
кН |
11,6 |
12,38 |
13,2 |
14,2 |
15,1 |
15 |
15 |
14,6 |
14 |
13,3 |
12,3 |
|
D2 |
|
0,13 |
0,14 |
0,15 |
0,16 |
0,17 |
0,166 |
0,166 |
0,16 |
0,155 |
0,15 |
0,14 |
|
V3 |
км/ч |
17,64 |
25,56 |
33,12 |
40,68 |
48,24 |
56,16 |
63,72 |
71,28 |
78,8 |
86,4 |
94,25 |
|
Pcв3 |
кН |
4 |
4,18 |
4,4 |
4,8 |
5,1 |
5 |
4,8 |
4,5 |
4,1 |
3,6 |
3,2 |
|
D3 |
|
0,044 |
0,046 |
0,048 |
0,053 |
0,056 |
0,055 |
0,053 |
0,05 |
0,046 |
0,041 |
0,04 |
Прикрыть дроссельную заслонку и тем самым уменьшим силу тяги и определим скорость.
По результатам таблицы 8 строим динамическую характеристику. Динамическая
характеристика с номограммой нагрузок представлена на рисунке 6.
Рисунок
6. Динамическая характеристика автомобиля с номограммой нагрузок
2.6.2 Построение номограммы нагрузок
Чтобы не пересчитывать при каждом изменении нагрузки величину D, динамическую характеристику дополняют номограммой нагрузок.
Масштаб
шкалы D0 определяется по формуле
, где
аа - масштаб шкалы динамического фактора для автомобиля с полной нагрузкой.
.
2.6.3 График контроля буксования
График контроля буксования представляет собой зависимость динамического фактора по сцеплению от нагрузки и позволяет определить предельную возможность движения по условиям сцепления колес с дорогой.
Для
построения графика определяется динамический фактор по сцеплению
; 
для автомобиля с полной нагрузкой и без нее последовательно для коэффициентов сцепления jх = 0,1; 0,2; 0,3;…; 0,8, где
Daj - динамический фактор по сцеплению для автомобиля с полной нагрузкой;
D0j - динамический фактор по сцеплению автомобиля без нагрузки;
G02 - сила тяжести, воспринимаемая ведущими колесами автомобиля без нагрузки;
G2 - сила тяжести, воспринимаемая ведущими колесами автомобиля с полной нагрузкой.
Вычисленные
значения Daj и D0j для конкретных
значений jх заносим в таблицу 9.
Таблица 9
|
φх |
0,1 |
0,2 |
0,3 |
0,4 |
0,5 |
0,6 |
0,7 |
0,8 |
||||||||
|
Dаφ |
0,077 |
0,155 |
0,233 |
0,311 |
0,388 |
0,466 |
0,544 |
0,622 |
|
|||||||
|
D0φ |
0,05 |
0,1 |
0,16 |
0,21 |
0,27 |
0,32 |
0,37 |
0.43 |
|
|||||||
2.7 Оценка приемистости автомобиля
.7.1 Определение ускорения автомобиля
Величину ускорения на каждой передаче можно определить по формуле:
.
Коэффициент
учета вращающихся масс dВР можно определить по эмпирической формуле
, где
d1 » d2 = 0,03…0,05;
- передаточное число передачи КПП;
Ga - вес автомобиля с полной нагрузкой;
G - фактический вес автомобиля.
Для полностью загруженного автомобиля можно принять
.
При движении по горизонтальной дороге y = f, где f - коэффициент сопротивления качению.
Результаты
расчета сводим в таблицу 10.
Таблица10
|
Параметр |
Единицы измерения |
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
7 |
8 |
9 |
10 |
11 |
|
V1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
ψ=f |
|
0,03 |
0,03 |
0,03 |
0,03 |
0,03 |
0,03 |
0,03 |
0,03 |
0,03 |
0,03 |
0,03 |
|
j1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
D1 |
|
0,37 |
0,39 |
0,42 |
0,45 |
0,488 |
0,49 |
0,494 |
0,486 |
0,47 |
0,46 |
0,43 |
|
V2 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
ψ=f |
|
0,03 |
0,03 |
0,03 |
0,03 |
0,03 |
0,03 |
0,031 |
0,031 |
0,031 |
0,032 |
0,032 |
|
J2 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
D2 |
|
0,13 |
0,14 |
0,15 |
0,16 |
0,17 |
0,166 |
0,166 |
0,16 |
0,155 |
0,15 |
0,14 |
|
V3 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
ψ=f |
|
0,03 |
0,031 |
0,032 |
0,033 |
0,034 |
0,035 |
0,036 |
0,038 |
0,04 |
0,041 |
0,043 |
|
J3 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
D3 |
|
0,044 |
0,046 |
0,048 |
0,053 |
0,056 |
0,055 |
0,053 |
0,05 |
0,046 |
0,041 |
0,033 |
0,620,881,151,411,681,942,212,42,7433,27
0,930,981,11,141,241,251,261,241,21,171,1