WWW.DISSERS.RU

БЕСПЛАТНАЯ ЭЛЕКТРОННАЯ БИБЛИОТЕКА

   Добро пожаловать!


Pages:     || 2 |
Министерство образования и науки Российской Федерации ГОУ ВПО «Тамбовский государственный технический университет» РАСЧЁТ И ПОСТРОЕНИЕ ВНЕШНЕЙ СКОРОСТНОЙ ХАРАКТЕРИСТИКИ ДВИГАТЕЛЯ, ДИНАМИЧЕСКОЙ ХАРАКТЕРИСТИКИ И ТОПЛИВНОЙ ЭКОНОМИЧНОСТИ АВТОМОБИЛЯ Методические указания по выполнению курсовой работы для студентов 3, 4 курсов специальности 190702 (240000) – Организация и безопасность движения всех форм обучения Тамбов Издательство ТГТУ 2010 УДК 656.13 ББК 39.83 К207 Рекомендовано Редакционно-издательским советом университета Рецензент Кандидат педагогических наук, доцент кафедры «Техника и технологии машиностроительных производств» А.И. Попов К207 Расчёт и построение внешней скоростной характеристики двигателя, динамической характеристики и топливной экономичности автомобиля : метод. указ. / сост. : В.П. Капустин, А.В. Милованов, П.П. Беспалько. – Тамбов : Изд-во Тамб. гос.

техн. ун-та, 2010. – 20 с. – 100 экз.

Даны порядок и методика расчёта и построения внешней скоростной характеристики автомобиля, расчёта передаточных чисел коробки передач и главной передачи, расчёта и построения динамической характеристики автомобиля, расчёта топливной экономичности автомобиля.

Предназначены для студентов 3, 4 курсов специальности 190702 (240400) – Организация и безопасность движения всех форм обучения.

УДК 656.13 ББК 39.83 Учебное издание РАСЧЁТ И ПОСТРОЕНИЕ ВНЕШНЕЙ СКОРОСТНОЙ ХАРАКТЕРИСТИКИ ДВИГАТЕЛЯ, ДИНАМИЧЕСКОЙ ХАРАКТЕРИСТИКИ И ТОПЛИВНОЙ ЭКОНОМИЧНОСТИ АВТОМОБИЛЯ Методические указания Составители:

КАПУСТИН Василий Петрович, МИЛОВАНОВ Александр Васильевич, БЕСПАЛЬКО Павел Павлович Редактор Л.В. Комбарова Инженер по компьютерному макетированию И.В. Евсеева Подписано в печать 09.03.2010 Формат 60 84 /16. 1,16 усл. печ. л. Тираж 100 экз. Заказ № 129.

Издательско-полиграфический центр Тамбовского государственного технического университета 392000, Тамбов, Советская, 106, к. ВВЕДЕНИЕ Транспорт является одной из насущных потребностей современного общества, обеспечивающих жизнедеятельность человека.

На автомобильный транспорт приходится более 80% общего количества перевозимых грузов. В связи с развалом предприятий, расширением сети межпроизводственных связей и уменьшением объёмов партий транспортируемых грузов возрастает роль автомобиля как наиболее мобильного и доступного транспортного средства.

Развитие автомобильных грузо- и пассажироперевозок в России сдерживается различными факторами, в частности, недостаточно развитой сетью автомобильных дорог и их невысокими эксплуатационными характеристиками.

Изменение экономических условий развития страны (рыночные отношения) вызывает потребность пересмотра структуры парка автомобилей, снижения эксплуатационных затрат и придания автомобильному транспорту более высоких потребительских качеств.

Грамотная эксплуатация и техническое обслуживание являются определяющими условиями увеличения срока службы и повышения производительности работы автотранспортных средств, снижения вредного воздействия на окружающую среду и безопасность движения.

Целью курсовой работы является определение основных параметров автомобиля, обеспечивающих эффективность его использования и удовлетворяющих эксплуатационным требованиям.

Задание Используя теоретический материал и исходные данные: прототип автомобиля, грузоподъёмность, пассажировместимость, число передач, колёсная формула, максимальная скорость автомобиля, приведённый коэффициент дорожного сопротивления (табл. приложения) выполнить расчёт и построение графиков курсовой работы в следующей последовательности:

– рассчитать мощность двигателя и частоту вращения коленчатого вала;

– провести расчёт и построить внешнюю скоростную характеристику двигателя;

– определить передаточные числа главной передачи и коробки передач;

– рассчитать время разгона и торможения, пути разгона и торможения автомобиля и построить графики;

– рассчитать и построить экономическую характеристику автомобиля;

– сделать выводы по работе;

– записку выполнить на писчей бумаге формата А4;

– графики построить на чертёжной бумаге формата А1.

ПОРЯДОК ВЫПОЛНЕНИЯ КУРСОВОЙ РАБОТЫ 1. Расчёт и построение внешней скоростной характеристики Мощность двигателя Ne, необходимую для движения полностью нагруженного автомобиля с установившейся максимальной скоростью vmax в заданных дорожных условиях, определяют по формуле Ne = (vmax /3600тр) (G + k F vmax2/13), (1) где vmax – максимальная скорость автомобиля на прямой передаче в заданных дорожных условиях, км/ч; тр – механический КПД трансмиссии, принимают для режима максимальной скорости равным 0,85 … 0,90; G – сила тяжести автомобиля с грузом, Н; – приведённый коэффициент дорожного сопротивления, = 0,03 … 0,08; k – коэффициент сопротивления воздуха, H·c2/м4 [1]: грузовые автомобили k = 0,6 … 0,7 Н·с2/м4, автобусы k = 0,35 … 0,4 Н·с2/м4, легковые автомобили k = 0,2 … 0,35 Н·с2/м4; F – площадь лобового сопротивления автомобиля, м2.

Полную массу автомобиля определяют по формуле:

m = mг + mс + mn, где mг – масса перевозимого груза (грузоподъёмность или пассажировместимость) или багажа, кг; mс – собственная масса автомобиля в снаряжённом состоянии без груза. Слагается из конструктивной (сухой) массы автомобиля, массы топлива, массы технических жидкостей (тосол, масла, тормозная жидкость), запасного колеса, инструмента, принадлежностей технического оборудования, кг; mn – масса водителя и пассажиров в кабине грузового автомобиля или масса водителя и пассажиров в легковом автомобиле или автобусе, кг. Средняя масса пассажира 75 кг.



Силу тяжести автомобиля определяют по формуле:

G = m g, где g – ускорение свободного падения, g = 9,81 м/с2.

Коэффициент дорожного сопротивления max, которое должен преодолеть автомобиль, двигаясь на прямой передаче определяют по формуле max = + imax, где – коэффициент сопротивления качению, = 0,02 … 0,04, для машин высокой проходимости принимают большее значение; imax – наибольший подъём, который должен преодолеть автомобиль, двигаясь на прямой передаче по хорошей дороге, imax = 0,03 … 0,04.

i1max – максимальный подъём, который должен преодолеть автомобиль, двигаясь на первой передаче по хорошей дороге, i1max = 0,3 … 0,45.

1max = + i1max = (0,02 … 0,04) + (0,3 … 0,45).

vmax – максимальная скорость, которую должен развивать автомобиль на хорошей горизонтальной дороге, характеризуемой суммарным коэффициентом дорожного сопротивления v = + i, где i = 0, = 0,02 … 0,04.

Площадь лобовой поверхности грузового автомобиля рассчитывается приближённо, используя данные автомобиля – прототипа по формуле F = HB, где B – ширина колеи передних колёс, м; H – габаритная высота автомобиля, м.

Площадь лобовой поверхности легкового автомобиля определяют по выражению F = 0,78B Ш, где Ш – габаритная ширина автомобиля, м.

Для обеспечения необходимого динамического фактора в области средних эксплуатационных скоростей определяют максимальную мощность двигателя по формуле Ne max = (1,05 … 1,10) Ne. (2) Частота вращения коленчатого вала двигателя, соответствующая максимальной мощности определяется коэффициентом оборотности двигателя п, равным отношению частоты вращения коленчатого вала двигателя к соответствующей скорости автомобиля:

п = nmax / vmax => nmax = пvmax. (3) Для грузовых автомобилей коэффициент оборотности п принимают равным 30 … 40 в соответствии с прототипом автомобиля и расчётной максимальной мощностью двигателя; для легковых – 30 … 48.

Зависимость скорости автомобиля от частоты вращения вала двигателя устанавливают следующим образом:

а) по прототипу с учётом тенденции развития двигателей задают значение частоты вращения вала двигателя при максимальной мощности nN;

б) при отсутствии значений nv или nN можно пользоваться их соотношением. Используют известные соотношения между частотой вращения вала двигателя при максимальной скорости автомобиля nv и частотой вращения при максимальной мощности двигателя nN:

nv / nN = 1,1 … 1,15 – для карбюраторных двигателей без ограничения частоты вращения вала двигателя (легковые и грузовые автомобили грузоподъёмностью выше 1500 кг);

nv / nN = 1,0 – для дизелей и карбюраторных двигателей с ограничением частоты вращения вала двигателя (грузовые автомобили грузоподъёмностью выше 1500 кг) и определяют частоту вращения вала двигателя при максимальной скорости автомобиля на прямой передаче nv;

в) подсчитывают значение коэффициента оборотности по формуле п = nv / vmax;

Ne, кВт Mк Ne, кВт Mmax Nmax Nmax Мк, Н·м Мк, Н·м Nv Ne г г Ne qe, qe, Mк кВтч кВт ч ge Ne Mкge ge vм vм vmax v, м/с nм nN nxx n, с– vм vм vmax v, м/с nм nN nxx n, с– а) б) а) б) Рис. 1. Внешняя скоростная характеристика:

а – карбюраторного двигателя; б – дизельного двигателя г) пользуясь соотношением n = пv, определяют частоты вращения вала двигателя, соответствующие принятым скоростям, наносят на оси абсцисс шкалу частот вращения коленчатого вала двигателя.

Внешнюю скоростную характеристику карбюраторного двигателя, рис. 1, а строят в такой последовательности:

а) максимальную мощность, которую развивает двигатель при движении на прямой передаче по горизонтальной дороге с хорошим покрытием с vmax подсчитывают по формуле Nmax = Nv /(C1 + C22 – C33), (4) где C1; C2; C3 – статические коэффициенты; С1 = С2 = С3 = 1 – для карбюраторного двигателя; С1 = 0,53; С2 = 1,56; С3 = 1,09 – для дизелей.

= nv /nN.

Для карбюраторных двигателей с ограничителем частоты вращения и дизелей = 1;

б) текущие значения мощности двигателя определяют по формуле Ne = Nmax [C1 (n / nv) + C2 (n / nv)2 – C3 (n / nv)3], (5) где n – произвольное, в пределах рабочей зоны значение частоты вращения вала двигателя, мин–1. Рабочей зоной частот вращения выбирают диапазоны от nv до (0,4 … 0,5) nv.

При различных частотах вращения вала двигателя подсчитывают и откладывают в масштабе на графике не менее 5-ти точек значений мощности двигателя.

С некоторой долей погрешности внешняя скоростная характеристика может быть определена и построена для карбюраторных двигателей на основании следующих данных:

1. Расчёт частоты вращения коленчатого вала карбюраторного двигателя и его мощности n, % 20 40 60 80 100 n, мин–Ne, % 20 50 73 92 100 Ne, кВт 2. Расчёт частоты вращения коленчатого вала дизельных четырёхтактных двигателей с ограничителем и их мощности n, % 20 40 60 80 100 n, мин–Ne, % 17 41 67 87 100 Ne, кВт Получив в результате расчёта Ne max и nmax и приняв их за 100%, можно рассчитать и графически построить внешнюю скоростную характеристику для двигателя проектируемого автомобиля.

Крутящий момент двигателя для вычисленных значений n определяют по формуле Mк = Ne /, (6) где – угловая скорость вала двигателя, рад/с.

= n / 30.

Полученные значения Мк наносят на график и соединяют огибающей линией.

Зависимость удельного расхода топлива от частоты вращения коленчатого вала двигателя строят исходя из данных табл. 3.





За 100% удельного расхода топлива при 100% n следует принять для карбюраторного двигателя со степенью сжатия 6,5 … 7,0 – 305 … 325 г/кВт·ч, для дизельных двигателей – 240 … 250 г/кВт·ч.

Часовой расход топлива для каждого значения частоты вращения коленчатого вала двигателя подсчитывается по формуле Gт = ge Ne ·10–3, кг/ч (7) и наносится на график скоростной характеристики.

3. Расчёт удельного расхода топлива n, % 20 40 60 80 100 n, мин–ge, % 110 100 95 95 100 ge, г/кВт·ч 2. Расчёт передаточных чисел главной передачи и коробки передач При движении автомобиля на прямой передаче передаточное число коробки передач iк = 1, а скорость будет максимальной vmax. Тогда передаточное число главной передачи определяют по формуле i0 = 0,377 nv rк / vmax, (8) где nv – частота вращения коленчатого вала двигателя при максимальной скорости автомобиля на прямой передаче vmax; rк – расчётный радиус ведущих колёс автомобиля, м.

При расчёте можно принять значение динамического радиуса постоянным и выразить его в зависимости от радиуса шины в свободном состоянии:

rк = r0, где – коэффициент деформации шины, для шин грузовых автомобилей принимают равным 0,93 … 0,985.

Радиус шины в свободном состоянии подсчитывают по формуле r0 = 0,0254 (0,5d + b), м, где d – диаметр обода колеса в дюймах; b – высота профиля покрышки в дюймах.

Для автомобилей повышенной и высокой проходимости с несколькими ведущими мостами и автобусов i0 берут на 10 … 20% выше, чем базового автомобиля, с целью обеспечения запаса мощности двигателя для преодоления дополнительных сопротивлений, часто встречающихся на тяжёлых дорогах. На 8 … 10% передаточное число главной передачи у малотоннажных автомобилей выше, чем у базовых легковых автомобилей.

Значение передаточного числа, вычисленное по формуле 8 сравнивают с i0 автомобиля – прототипа.

Главные передачи заднеприводных легковых автомобилей имеют передаточные числа 3,1 … 4,9, а переднеприводных 3,7 … 5,1. У грузовых автомобилей передаточные числа 4,5 … 9,0 [2].

Для определения передаточных чисел коробки передач, вначале определяют передаточное число на первой, самой низкой передаче.

Передаточное число первой передачи должно удовлетворять условию обеспечения преодоления наибольшего дорожного сопротивления движению автомобиля. Максимальное значение касательной силы тяги Pк max, равно максимальному сопротивлению движения:

Pк max = Mкр max iк1 i0 тр / rк = Ga max.

Отсюда передаточное число коробки передач на первой передаче iк1 = Ga 1 max rк / Mкр max тр i0, (9) где Ga – сила тяжести автомобиля; 1 max – приведённый максимальный коэффициент дорожного сопротивления, 1 max = 0,… 0,49; Mкр max – максимальный крутящий момент двигателя по внешней скоростной характеристике, Н·м; тр – КПД трансмиссии на первой передаче.

Передаточные числа в коробке передач iкп определяют из условия обеспечения наибольшей интенсивности разгона и плавности переключения шестерён при последовательном переходе с одной передачи на другую, а также для обеспечения движения на первой передаче без буксования по заданной дороге.

Если исходить из условия сохранения постоянного интервала изменения оборотов коленчатого вала двигателя, при разгоне на различных передачах, что обуславливает наибольшую производительность, экономичность и комфортабельность автомобиля, то получим ряд передаточных чисел, подчиняющихся закону геометрической прогрессии:

откуда iк2 = iк1 / q; iк3 = iк2 / q, отсюда знаменатель геометрической прогрессии z-q = iк1 iz, (10) где z – заданное число передач коробки.

В частном случае, когда высшая передача является прямой (iz = 1), тогда z-q = iк1. (11) Зная передаточное число первой передачи, остальные передаточные числа коробки передач могут быть найдены по следующим формулам:

4. Определение передаточных чисел коробки передач Коробка передач Передача трёхступенчатая четырёхступенчатая пятиступенчатая Первая i1 i1 i2 3 Вторая ii1 iТретья 1 iiЧетвёртая – 1 iПятая – – Зная передаточные числа коробки передач и главные передачи, определяют передаточные числа трансмиссии по формуле iтр = iк i0, а затем и скорость автомобиля при постоянной частоте вращения коленчатого вала двигателя.

Скорости автомобиля на промежуточных передачах определяют из соотношений с учётом выражения (11): vm – 1 = vmax / q, vm= vm – 1 / q и т.д.

Передаточное число повышающей передачи принимается равным 0,65 … 0,8.

Диапазон передаточных чисел трёхступенчатых коробок передач составляет обычно 2,3 … 2,6; четырёхступенчатых – 3,4 … 4,0.

Диапазон передаточных чисел при числе ступеней 5; 6; 8; 10; 16; 20 составляет 5,7 … 8,5; 7,9 … 9,35; 8 … 10; 9,2 … 18,5; 13 … 19,4; 17 … 24,7 соответственно.

После определения передаточных чисел коробки передач проверяют i1 на условие движения автомобиля по заданной дороге без буксования. Должно быть соблюдено условие i1 ( к G rк ) / (Mmax i0м), (12) где – коэффициент сцепления шин с дорогой; к – коэффициент нагрузки на ведущие колёса; к = 1 – для машин повышенной и высокой проходимости 44, 66; к = 0,5 … 0,55 – для легковых автомобилей; к = 0,6 … 0,75 – для грузовых автомобилей 42. При невыполнении условия движения без буксования возможно изменение параметров, входящих в формулу 12, например или к.

3. Расчёт и построение динамической характеристики автомобиля Динамической характеристикой автомобиля называют зависимость динамического фактора от скорости автомобиля на различных передачах, D = (v).

Pages:     || 2 |










© 2011 www.dissers.ru - «Бесплатная электронная библиотека»

Материалы этого сайта размещены для ознакомления, все права принадлежат их авторам.
Если Вы не согласны с тем, что Ваш материал размещён на этом сайте, пожалуйста, напишите нам, мы в течении 1-2 рабочих дней удалим его.