Материал: Тягово-экономический расчет автомобиля

Тягово-экономический расчет автомобиля

Введение

ВАЗ-2108 «Спутник».

Советский <https://ru.wikipedia.org/wiki/%D0%A1%D0%A1%D0%A1%D0%A0> и российский <https://ru.wikipedia.org/wiki/%D0%A0%D0%BE%D1%81%D1%81%D0%B8%D1%8F> переднеприводный <https://ru.wikipedia.org/wiki/%D0%9F%D0%B5%D1%80%D0%B5%D0%B4%D0%BD%D0%B8%D0%B9_%D0%BF%D1%80%D0%B8%D0%B2%D0%BE%D0%B4> автомобиль II группы малого класса <https://ru.wikipedia.org/wiki/%D0%A1%D0%B8%D1%81%D1%82%D0%B5%D0%BC%D1%8B_%D0%BA%D0%BB%D0%B0%D1%81%D1%81%D0%B8%D1%84%D0%B8%D0%BA%D0%B0%D1%86%D0%B8%D0%B8_%D0%B0%D0%B2%D1%82%D0%BE%D1%82%D1%80%D0%B0%D0%BD%D1%81%D0%BF%D0%BE%D1%80%D1%82%D0%B0_%D0%B2_%D0%A1%D0%A1%D0%A1%D0%A0_%D0%B8_%D0%A0%D0%BE%D1%81%D1%81%D0%B8%D0%B8> с кузовом типа хэтчбек <https://ru.wikipedia.org/wiki/%D0%A5%D1%8D%D1%82%D1%87%D0%B1%D0%B5%D0%BA>. Разработан и серийно выпускался на Волжском автомобильном заводе <https://ru.wikipedia.org/wiki/%D0%92%D0%90%D0%97> в 1984 <https://ru.wikipedia.org/wiki/1984>-2003 годах <https://ru.wikipedia.org/wiki/2003_%D0%B3%D0%BE%D0%B4>. Представлял собой базовую модель в семействе моделей Лада «Спутник» <https://ru.wikipedia.org/wiki/%D0%9B%D0%B0%D0%B4%D0%B0_%D0%A1%D0%B0%D0%BC%D0%B0%D1%80%D0%B0>.

Кузов ВАЗ-2108 имеет трех дверную цельнометаллическую сварную несущую конструкцию. Автомобиль обладает вариантами как пассажирского, так и грузопассажирского кузова. Все детали и узлы кузова, кроме навесных, составляют собой единое целое, сваренное контактной точечной сваркой, а сильно нагруженные детали дополнительно приварены электродуговой сваркой. Основные детали кузова штампуют из листовой малоуглеродистой стали. Толщина основных деталей кузова составляет 0,8 мм, а наружных панелей дверей и передних крыльев - 0,7 мм, усилителей 1-1,2 мм. Мелкие детали штампуют из стали толщиной 0,8-2,5 мм.

На автомобиле установлен четырёхцилиндровый четырёхтактный карбюраторный или инжекторный двигатель объёмом цилиндров 1100 см³, 1300 см³ или 1500 см³ (в зависимости от модификации) с рядным расположением цилиндров с распредвалом в головке цилиндров с приводом от зубчатого ремня. Двигатель специально спроектирован для поперечного расположения на переднеприводном автомобиле. Двигатель в сборе с коробкой передач и сцеплением образует силовой агрегат, установленный в моторном отсеке на трех эластичных опорах.

В зависимости от комплектации автомобиля устанавливается четырёх- или пятиступенчатая коробка передач. Полость картера коробки передач объединена с главной передачей. Крутящий момент от главной передачи передается на ведущие колеса через приводы передних колёс со ШРУСами <https://ru.wikipedia.org/wiki/%D0%A8%D0%A0%D0%A3%D0%A1>.

На автомобиле установлена торсионно-рычажная подвеска задних колес. Направляющим устройством подвески являются два продольных рычага, соединенных между собой упругим соединителем.

Независимость хода каждого колеса обеспечивается за счет скручивания усилителя, имеющего U-образное сечение, которое обладает большой жесткостью на изгиб и малой - на кручение.

1. Тягово-экономический расчет автомобиля

Тягово-экономический расчет автомобиля позволяет получить данные, по которым можно судить о тяговых (движение с равномерной скоростью), разгонных (движение с ускорением) и тормозных (движение с замедлением) свойствах автомобиля, а также его топливной экономичности.

тормозной топливный двигатель тяговый

1.1 Исходные данные и выбираемые параметры

Будем считать заданными: тип автомобиля, его назначение и область использования, грузоподъемность или пассажировместимость; скорость; тип двигателя (карбюраторный, дизель и др.), тип трансмиссии (механическая, гидромеханическая и т. д.); колесную формулу.

Таблица 1 − Основные параметры автомобиля (ВАЗ 21083)

Для легковых автомобилей,обычной проходимости КПД трансмиссии ηт =0,9…0,92, [3, с. 236].

Коэффициент обтекаемости можно принимать равным; 0,25 - для легковых автомобилей; [3, с. 244].

1.2 Построение внешней скоростной характеристики

Внешней скоростной характеристикой двигателя называется зависимость эффективной мощности и эффективного крутящего момента от частоты вращения коленвала двигателя при полной подачи топлива.

Внешняя скоростная характеристика двигателя имеет следующие характерные точки

) ωmin- минимально устойчивая угловая частота вращения коленвала двигателя, рад/с;

ωmin= 0,2ωN ,                                                                               (1.1)

где ωN - угловая частота вращения коленвала двигателя, соответствующая максимальной мощности, рад/с.

) ωM - угловая частота вращения коленвала двигателя, соответствующая максимальному крутящему моменту, рад/с;

) ωогр - угловая частота вращения коленвала двигателя, при которой срабатывает ограничитель или регулятор (дизель) частоты вращения коленвала двигателя, рад/с;

ωогр = (0,8 ÷ 0,9)ωN .                                                                   (1.2)

Текущее значение мощности определяется по формуле

,                                                       (1.3)

где  - значение эффективной мощности двигателя при заданной угловой частоте вращения двигателя , кВт; max - максимальная мощность, кВт;  - угловая частота вращения коленвала двигателя, рад/с;  - обороты вращения коленвала при максимальной мощности, рад/с; a, b, c - постоянные коэффициенты, зависящие от конструкции двигателя.

Для двигателя снабженного ограничителем или регулятором (дизель) частоты вращения коленвала двигателя, коэффициенты a,b и cвычисляются по формулам [2, с. 67].

;                                                                      (1.4)

;                                                                                     (1.5)

;                                                                            (1.6)

где −запас крутящего момента, %; − коэффициент приспособляемости по частоте. Проверка: .

Пределы изменения нагрузки на двигатель, соответствующей его устойчивой работе, т. е. способности автоматически приспосабливаться к изменениям нагрузки на колесах, оценивают запасом крутящего момента

,                                                                (1.7)

где − максимальный крутящий момент, H·м; − крутящий момент при максимальной мощности, H·м.

Крутящий момент при максимальной мощности

.                                                                                  (1.8)

Отношение  называют коэффициент приспособляемости по частоте.

Практика показывает, что чем больше коэффициент , тем шире диапазон устойчивой работы двигателя, при этом улучшается топливная экономичность автомобиля.

Крутящий момент двигателя определяется по формуле

.                                                                                   (1.9)

Тяговая мощность определяется по формуле

,                                                                                        (1.10)

где  − КПД трансмиссии.

Таблица 2 − Построение внешней скоростной характеристики

Примечание. Угловые частоты вращения коленвала двигателя ω1, ω2, ω3и ω4 задаются самостоятельно

По результатам расчетов (табл.2) строим графики , ,  (рисунок 1).

Интервал отдо характеризует устойчивость работы двигателя.

1.3 Построение лучевой диаграммы

Перед построением силового и мощностного баланса следует найти связь между угловой частотой вращения коленвала двигателя и скоростью автомобиля на всех передачах. Для этого строится лучевая диаграмма.

Лучевой диаграммой называется зависимость скорости автомобиля от частоты вращения коленчатого вала двигателя при постоянном значении передаточного числа.

Диаграмму строят исходя из условия

,                                                                                (1.11)

где  − радиус качения колеса, м;  − частота вращения коленвала двигателя, рад/с;  − передаточное число передачи;  − передаточное число главной передачи.

Лучевая диаграмма строится по точкам максимальных скоростей на каждой передачи коробки переключения передаточных значений.

По диаграмме можно определить скорость автомобиля при различных оборотах вращения коленчатого вала автомобиля. В дальнейших расчетах значение скорости выбирать из данной диаграммы. Кинематический радиус определяют при условии максимальной скорости автомобиля и номинальных оборотах двигателя на высшей передаче в метрах

.                                                                                (1.12)

Графики скоростей на различных передачах в зависимости от угловой частоты выходят из начала координат, представляют собой прямые, поэтому в качестве  удобно принять =.

Таблица 3 − Результаты расчета лучевой диаграммы