Расчет показателей тяговой, тормозной динамичности и топливной экономичности автомобиля

Расчет показателей тяговой, тормозной динамичности и топливной экономичности автомобиля

Министерство образования и науки Российской Федерации

Губкинский институт (филиал)

ФГБОУ ВПО

МГОУ имени В.С. Черномырдина

Специальность 190600.62

Курсовая работа

по дисциплине:

Конструкция и эксплуатационные свойства ТиТТМО

Тема:

Расчет показателей тяговой, тормозной динамичности и топливной экономичности автомобиля

Выполнил: Толстопятых А.В.

Студент группы Аэ-11

Проверил: Черников Н.В.

Губкин 2013

Содержание

1. Исходные данные

. Определение полной массы автомобиля и распределение её по осям

. Определение размера шин и их радиуса качения

. Расчёт параметров двигателя

. Построение внешней скоростной характеристики

двигателя

. Передаточные числа КПП

. Передаточные числа трансмиссии

. Силовой баланс автомобиля

. Динамический фактор автомобиля

. Ускорение автомобиля

. Определение продолжительности разгона автомобиля

. Топливно-экономическая характеристика автомобиля

Список литературы

1. Исходные данные

Грузоподъемность автомобиля 15 тонн

Условие перевозки грузов-по дорогам общего пользования.

Выбор и расчёт параметров автомобиля и его агрегатов

. Определение полной массы автомобиля

Для грузового автомобиля в задании приводят его грузоподъемность, по которой рассчитывают собственную, а затем полную массу автомобиля.

Полная масса автомобиля

m_a = m_о + m_г + 80·z_п = m_g / η_g + m_g γ_g + 80·z_{п ,}

где m_о - масса снаряженного автомобиля (собственная масса), кг.

m_г - масса груза, кг;

z_п - число пассажиров, включая водителя;

m_g - номинальная грузоподъемность;

η_g - коэффициент грузоподъемности;

γ_g - коэффициент использования грузоподъемности.

Коэффициент грузоподъемности автомобиля η_g = m_g / m_o (для легковых автомобилей η_g = 0,25…0,4; для грузовых автомобилей η_g = 0,9…1,1).

Коэффициент использования грузоподъемности (для бортовых автомобилей γ_g = 0,7…0,8).

m_о = η_g * m_g =0.91*15000=13640 кг.

m_a = m_о + m_г + 80·z_п =13640+15000+80*2=28800 кг.

Распределение полной массы на переднюю ось - 6800 кг, на заднюю - 22000 кг

3. Определение размера шин и их радиуса качения

Количество и размеры колес определяются исходя из показателей общей массы полностью загруженного автомобиля по группам: группа А - до 52 т, группа Б - до 34 т и показатели осевой нагрузки на дорогу, передаваемые колесами одиночной, наиболее нагруженной оси.

Превышение этих параметров переводит транспортное средство в разряд тяжеловесных, эксплуатация которых на дорогах регламентируется специальными правилами.

В таблице 1 приведены соответствующие показатели.

Таблица 1

Величины осевых нагрузок различных АТС

Принимаем шины радиальные, среднегабаритные, широкопрофильные, универсальные - 11.00R20

Радиус качения r_k =507 мм =0,507 м

4. Расчёт параметров двигателя

Мощность двигателя должна быть достаточной для обеспечения движения с заданной максимальной скоростью V_max при полном использовании грузоподъемности автомобиля. Такую скорость

автомобиль должен развивать на хороших дорогах, для которых приведенный коэффициент сопротивления движению ψ равен по величине коэффициенту сопротивления качению и который может быть принят равным 0,02…0,25.

Кроме того, считается необходимым, чтобы автомобили имели запас динамического фактора для преодоления дополнительных местных сопротивлений без снижения максимальной скорости. В связи с этим за расчетное значение приведенного коэффициента дорожного сопротивления, при котором автомобиль должен развивать максимальную скорость, принимают величину ψ_v ≈ 0,04.

Тогда, мощность двигателя N_v (л.с.), необходимую для движения в указанных условиях, можно определить по эмпирической формуле:

Максимальную скорость в соответствии с законами РФ принимаем 100 км/ч

Р_Вмах=k_в*F_в*V ²max - сопротивление воздуха.

k_в=0.6 для грузовых автомобилей

F_в=В*Н,

где В-колея, Н-наибольшая высота автомобиля

Принимаем В=2.5м, Н=3.5м

Р_Вмах=0,6*2,5*3,5*28=147 н*с*с/м⁴

h_тр=0.85 - для грузовых автомобилей

N_v= кВт

где а_N, b_N, c_N - эмпирические коэффициенты, зависящие от типа двигателя (для четырехтактных карбюраторных двигателей а_N = b_N = c_N=1; для двухтактных дизелей a_N = 0,87, b_N = 1,13, c_N = 1; четырехтактных a_N=0,53, b_N = 1,56, c_N = 1,09)

n_V / n_N - отношение частот вращения вала двигателя при максимальной скорости и максимальной мощности, для грузовых автомобилей принимают равной 0,9-1,0.

N_emax= кВт

При переводе в л.с. получаем N_emax=534 л.с.

Значение эффективного момента определяется по формуле:

М_е= N_е / ω_е

где N_е - эффективная мощность, Вт; ω_е - угловая скорость, рад/с;

М_е - эффективный крутящий момент (Н·м).

. Построение внешней скоростной характеристики двигателя

Составляем таблицу для построения внешней скоростной характеристики двигателя.

6. Передаточные числа КПП

Передаточное число главной передачи u_гп определяют из условия обеспечения максимальной скорости на высшей (прямой) передаче

в коробке передач и преодоления автомобилем максимального сопротивления дороги на низшей передаче

u_гп = (πn_v / 30 v_max) r_к, (48)

где n_v - частота вращения вала двигателя при максимальной скорости движения автомобиля (об/мин);

v_max- максимальная скорость движения автомобиля (м/с);

r_к - радиус ведущего колеса, м.

u_гп=(3,14*2500/30*28)*0,54=5

Принимаем коробку передач восьмиступенчатую

Передаточное число первой передачи определяется из условия обеспечения движения по дорогам с заданным максимальным суммарным сопротивлением дороги ψ_max:

где M_{e max} - максимальный крутящий момент развиваемый двигателем.

U_к1=

Передаточные числа промежуточных ступеней подбирают таким образом, чтобы обеспечить максимальную интенсивность разгона.

Этому требованию удовлетворяет соотношение:

u₁/u₁₁=u₁₁/u₁₁₁=…= u_n/u_n+1.

При предварительных расчетах передаточные числа подбираются по принципу геометрической прогрессии по формуле:

где m - номер произвольной промежуточной передачи;

n - число ступеней в коробке передач, не считая ускоряющей передачи и заднего хода;

u₁ - передаточное число КП на 1-й передаче.

U₂=

U₃=

U₄=

U₅=

U₆=

U₇=

U₈=

двигатель трансмиссия силовой топливный

7. Передаточные числа трансмиссии

u_тр = u_кп u_дк u_гп

u_дк=1

u_тр1=42,5

u_тр2=29,7

u_тр3=20,8

u_тр4=14,55

u_тр6=7,15

u_тр7=5

u_тр8=3,5

. Силовой баланс автомобиля

Вначале строят тяговую характеристику автомобиля.

Тяговая характеристика автомобиля - это зависимость силы тяги от скорости движения автомобиля на различных передачах.

Р_т = М_т / r_к = М_еη_трu_кпu_гп / r_к

Р_т1=1300*0,85*8,5*5/0,508=92446 Н

Р_т2=71815 Н

Р_т3=52205 Н

Р_т4=38953 Н

Р_т5=27648 Н

Р_т6=19102 Н

Р_т7=12750 Н

Р_т8=8500 Н

Другие значения силы тяги для построения графика:

Р_т1=85300 Н Р_т2=69700 Н Р_т3=52900 Н Р_т4=38200 Н

Р_т5=27030 Н Р_т6=19000 Н Р_т7=12700 Н Р_т8=8350 Н

Р_т1=88900 Н Р_т2=71180 Н Р_т3=53200 Н Р_т4=38700 Н

Р_т5=27300 Н Р_т6=19050 Н Р_т7=12730 Н Р_т8=8420 Н

Р_д= ψG - сила сопротивления дороги

Ее строят для одного значения коэффициента ψ.

Р_д=4803 Н

Кривая суммарного сопротивления Р_д + Р_в определяет силу тяги, необходимую для движения автомобиля с постоянной скоростью.

Р_д+ Р_в=6000

Р_д+ Р_в=7500

Р_д+ Р_в=10000

Р_д+ Р_в=17000

Строим силовой баланс на графике тяговой характеристики автомобиля.

. Динамический фактор автомобиля

Динамическим фактором D автомобиля называют отношение разности сил тяги и сопротивление воздуха к весу автомобиля:

D = (Р _т - Р _в) / G = (М _е u_тр  / r_к - k _в F _в v ²) / G.

Величина D зависит только от конструктивных параметров автомобиля, и поэтому ее можно определить для каждой конкретной модели.

D₁=0,3209

D₂=0,2493

D₃=0,1810

D₄=0,1347

D₅=0,0943

D₆=0,0619

D₇=0,0322

D₈=0,00035

Строим динамическую характеристику автомобиля.

Динамической характеристикой автомобиля называют график зависимости динамического фактора автомобиля D с полной нагрузкой от скорости движения на различных передачах.

Для построения графика находим дополнительные значения динамического фактора D.

D₁=0,3200

D₂=0,2495

D₃=0,1812

D₄=0,1348

D₅=0,0946

D₆=0,0624

D₇=0,0340

D₈=0,0019

D₁=0,3210

D₂=0,2492

D₃=0,1811

D₄=0,1346

D₅=0,0941

D₆=0,0613

D₇=0,0312

D₈=0,00020

. Ускорение автомобиля

Ускорение при разгоне определяют для случая движения автомобиля по горизонтальной дороге (i= 0) с твердым покрытием хорошего качества при максимальном использовании мощности двигателя и отсутствии буксования ведущих колес. Ускорение (м/с²) находят из выражения:

а = ( D - f ) g /

Коэффициент  подсчитывают по формуле

δ_вр = 1 + (δ₁ + δ₂ u²_кп) G / G_а

G / G_а =1

δ_вр1=3,9

δ_вр2=2,46

δ_вр3=1,73

δ_вр4=1,38

δ_вр6=1,12

δ_вр7=1,08

δ_вр8=1,06

Считаем ускорение

0,80 м/с²

1 м/с²

1,01 м/с²

0,91 м/с²

0,7 м/с²

0,5 м/с²

0,15 м/с²

0,01 м/с²

11. Определение продолжительности разгона автомобиля

Определяем продолжительность разгона до максимальной скорости на 6 передачах КПП.

;

t₁+t₂+t₃+t₄+t₅+t₆+6=6+7,3+5,7+6,4+9,3+6,3+6=47 с

. Топливно-экономическая характеристика автомобиля

Для дизеля

 - удельный эффективный расход топлива.

 - плотность дизельного топлива

Относительной безразмерной частотой вращения коленчатого вала n₀ называется отношение текущей частоты вращения коленчатого вала n_e к номинальной частоте коленчатого вала

Определяем

при n₀ = 0,4

при n₀ = 0,5

при n₀ = 0,6

при n₀ = 0,7

при n₀ = 0,8

при n₀ = 0,9

при n₀ = 1,0

Определяем

при n₀ = 0,4

при n₀ = 0,5

при n₀ = 0,6

при n₀ = 0,7

при n₀ = 0,8

при n₀ = 0,9

при n₀ = 1,0

Определяем

при n₀ = 0,4

при n₀ = 0,5

при n₀ = 0,6

при n₀ = 0,7

при n₀ = 0,8

при n₀ = 0,9

при n₀ = 1,0

Определяем расход топлива

при n₀ = 0,4

при n₀ = 0,5

при n₀ = 0,6

при n₀ = 0,7

при n₀ = 0,8

при n₀ = 0,9

при n₀ = 1,0

Список литературы

1. Чудаков Д.А. Основы теории и расчета трактора и автомобиля - М.: Колос, 1972 - 384 с.

. Иларионов В.А. и др. Теория и конструкция автомобиля - М.: Машиностроение, 1992 - 413 с.

. В.К. Вахламов, И.Н. Порватов. Техника транспорта. Эксплуатационные свойства подвижного состава - М.: МАДИ, 2004.

. Горев А.Э. Грузовые автомобильные перевозки - М.: ACADEMA, 2004 -284 с.

. Иванов А.М. и др. Основы конструкции автомобиля - М.: ООО Книжное издательство «За рулем», 2005 - 335 с.