Тяговый расчет грузового автомобиля марки ЗИЛ-ММЗ-4505
Министерство
общего и профессионального образования Российской
Федерации
МОСКОВСКАЯ
ГОСУДАРСТВЕННАЯ АКАДЕМИЯ КОММУНАЛЬНОГО ХОЗЯЙСТВА и СТРОИТЕЛЬСТВА
Факультет:
Механизации и Автоматизации
Кафедра:
Строительных Машин, Эксплуатации и Ремонта Оборудования
ПОЯСНИТЕЛЬНАЯ
ЗАПИСКА К КУРСОВОЙ РАБОТЕ
Дисциплина:
Двигатели внутреннего сгорания и автотракторное оборудование для
дорожно-строительных работ
Тяговый
расчёт грузового автомобиля марки ЗИЛ - ММЗ - 4505
Москва 2012
г
Задание
. Определить
установившуюся скорость Vуст
движения автомобиля с полной нагрузкой в заданных дорожных условиях. Определить
возможные скорости движения автомобиля при различной величине загрузки в тех же
дорожных условиях.
. Найти
ускорение, время и путь разгона автомобиля до установившейся скорости при 100%
- ной загрузки.
. Рассчитать
замедление при торможении и тормозной путь автомобиля при всех видах загрузки.
Исходные данные:
Марка автомобиля
- ЗИЛ
- ММЗ - 4505
Покрытие дороги
- Щебёночное
Коэффициент сопротивления качению
- f=0,
035
Коэффициент сцепления с дорогой -
φ=0,
65
Угол подъёма -
iпод=0, 053
Загрузка автомобиля в % от его грузоподъёмности
- Gгр=50,
0
Аэродинамический коэффициент сопротивления
воздушной
среды для грузовых автомобилей - Сх=0,
65
ПОКАЗАТЕЛИ
|
ЗИЛ
- ММЗ - 4505
|
Грузоподъёмность
, кг
|
6100
|
Масса
автомобиля в снаряжённом состоянии без нагрузки, кг
|
4820
|
Число
мест в кабине, включая водителя
|
3
|
Распределение
массы с полной нагрузкой, на переднюю ось
|
2945
|
База
автомобиля , мм
|
3800
|
Колея
, мм
|
1800
|
Высота
автомобиля (по кабине) , мм
|
2525
|
Тип
двигателя
|
Карбюраторный
|
Максимальная
мощьность , кВт
|
110
|
Угловая
скорость коленчатого вала при максимальной мощности, рад/с
|
335
|
Передаточные
числа коробки передач - первой
|
7,
44
|
Передаточные
числа коробки передач - второй
|
4,
10
|
Передаточные
числа коробки передач - третьей
|
2,
29
|
Передаточные
числа коробки передач - четвёртой
|
1,
47
|
Передаточные
числа коробки передач - пятой
|
1,
00
|
Главная
передача
|
6,
32
|
Пары
шестерен, находящиеся в зацеплении:цилиндрических
|
3
|
Пары
шестерен, находящиеся в зацеплении:конических
|
1
|
Колёсная
формула
|
4х2
|
Размер
шин , дюйм
|
9R20
|
Часть 1.
Определение
внешней скоростной характеристики двигателя
Для определения установившейся скорости движения
автомобиля необходимо решить уравнение силового баланса, которое соответствует
заданным дорожным условиям:
Рк=Рѱ*Рw=Ga*Ψа+Сх*Va
Рк - касательная сила тяги, Ga - вес
автомобиля, Н
Ψа - суммарный
коэффициент сопротивления дороги
Сх -
аэродиамический коэффициент
Fa - лобовая
площадь автомобиля, м
Vа - скорость
автомобиля, м/с
Полный вес (грузового) автомобиля с
нагрузкой:
Ga=(mo+75n+muh)*g
Mo - масса
автомобиля в снаряжённом состоянии, кг
n - число
пассажиров
mгр - грузоподъёмность,
кг
g - ускорение
свободного падения , м/с
Gа=
(4820+(75*3)+6100)*9, 8=109221(Н)
Условный радиус качения
rk=0, 0127*d+0, 00085*В
d -
посадочный диаметр шины, дюйм
В - ширина профиля шины, мм
rk= (0,
0127*20)+(9*25, 4*0, 00085)=0, 448(м)
Лобовая площадь автомобиля Fa(м)
Fa=Н*В
Н - высота автомобиля по кабине, м
В - ширина колеи, м
Fa=2, 525*1,
8=4, 545
Фактор обтекаемости Wa
Wa=Сх*Fa
Fa - лобовая
площадь автомобиля, (м)
Сх - аэродинамический коэффициент
сопротивления воздушной среды
Wa=0, 65*4,
545=2, 95
Коэффициент суммарного сопротивления
дороги:
Ψа=fаiпод
Ψа=0, 035+0,
053=0, 088
Текущее значение значения
эффективной мощности двигателя Nе (кВт) при различной угловой
скорости ωe коленчатого
вала
Ne=Nmax*λ(a+b*λ
- λ)
Nmax - максимальная
мощность двигателя, кВт
λ= - отношение угловой скорости
коленчатого вала двигателя, принятой к расчёту, к угловой скорости коленчатого
вала того - же двигателя при максимальной мощности
- угловая скорость коленчатого вала
- 10 - ть значений угловой скорости
коленчатого вала, в пропорции от минимального устойчивого вращения коленчатого
вала до максимального
Для тех же угловых
скоростей коленчатого вала определяем крутящий момент Ме (Н*m)
Ме=*10
Полученные данные вносим в таблицу и
строим график внешней скоростной характеристики рассчитываемого двигателя
|
Угловая
скорость коленвала, ωe, рад/с таб
2
|
|
42
|
84
|
126
|
167
|
209
|
251
|
293
|
335
|
Ne,
кВт
|
15,
25
|
32,
66
|
51,
06
|
68,
47
|
84,
63
|
97,
88
|
106,
73
|
110,
00
|
Me,
Нм
|
363,
19
|
388,
76
|
405,
27
|
410,
03
|
404,
91
|
389,
96
|
364,
26
|
328,
36
|
Часть 2.
Определение
тяговой характеристики автомобиля
автомобиль скорость разгон
торможение
Mk=Me*ik*io*iд*ηтр
Ik
-
передаточное число коробки передач
io -
передаточное число главной передачи
iд - передаточное
число колёсной передачи
ηтр - механический
КПД трансмиссии
Механический КПД трансмиссии зависит от числа
пар зубчатых колёс, находящихся в зацеплении и определяются по формуле:
ηтр =ηц* ηk
ηц - КПД одной
из пар цилиндрических шестерн, находящихся в зацеплении (одна пара ηц=0, 97)
ηк - КПД одной
пары конических
шестерен (одна пара ηк=0, 96)
n, m -
количество пар соответствующих шестерен, находящихся в зацеплении.
ηтр = 0, 97*0, 96=0,
876
Поступательная скорость Va(м/с)движения
автомобиля зависит от угловой скорости ωе коленчатого вала двигателя
и передаточного числа включенной передачи ik
Va=
ik -
передаточное число коробки передач
=7, 44 2=4, 10 3=2, 29 4=1, 47 5=1,
00
io -
передаточное число главной передачи (6, 32)
iд -
передаточное число колёсной передачи (1)
|
Угловая
скорость коленвала, ωe, рад/с
|
|
42
|
84
|
126
|
167
|
209
|
251
|
293
|
335
|
Va1
м/с
|
0,
400
|
0,
800
|
1,
200
|
1,
591
|
1,
991
|
2,
391
|
2,
792
|
3,
192
|
Va2
м/с
|
0,
726
|
1,
452
|
2,
178
|
2,
887
|
3,
613
|
4,
340
|
5,
066
|
5,
792
|
Va3
м/с
|
1,
300
|
2,
600
|
3,
900
|
5,
169
|
6,
470
|
7,
770
|
9,
070
|
10,
370
|
Va4
м/с
|
2,
025
|
4,
051
|
6,
076
|
8,
053
|
10,
078
|
12,
104
|
14,
129
|
16,
154
|
Va5
м/с
|
2,
977
|
5,
954
|
8,
932
|
11,
838
|
14,
815
|
17,
792
|
20,
770
|
23,
747
|
Значение касательной силы Рк тяги (в Н) ведущих
колёс на всех передачах
Рк ==
Pk1
Н
|
33398,
75
|
35750,
77
|
37268,
60
|
37706,
1
|
37235,
2
|
35860,
4
|
33497,
0
|
30195,
7
|
Pk2
Н
|
18405,
22
|
19701,
36
|
20537,
80
|
20778,
9
|
20519,
4
|
19761,
7
|
18459,
3
|
16640,
1
|
Pk3
Н
|
10279,
99
|
11003,
93
|
11471,
11
|
11605,
8
|
11460,
8
|
11037,
6
|
10310,
2
|
9294,
13
|
Pk4
Н
|
6598,
94
|
7063,
66
|
7363,
55
|
7450,
01
|
7356,
96
|
7085,
32
|
6618,
36
|
5966,
10
|
Pk5
Н
|
4489,
07
|
4805,
21
|
5009,
21
|
5068,
03
|
5004,
74
|
4819,
94
|
4502,
29
|
4058,
57
|
Часть 3.
Определение
тягового (силового
баланса)
Если автомобиль движется равномерно на одной из
передач, то в этом случае суммарная сила сопротивления разгону равна нулю, а
силовой баланс имеет вид:
Рк = Рѱ + Рw
Суммарная сила сопротивления дороги (Н)
Рѱ = Ga*ѱa
= 109221*0, 088=9611 (Н)
Ga - вес
автомобиля
Ѱа - коэффициент суммарного сопротивления
дороги
Pw = Cx*Fa*Va
Pw - сила
сопротивления воздушной среды (Н)
Сх - аэродинамический коэффициент
сопротивления воздушной среды (0, 65)
Fa - лобовая
площадь автомобиля (4, 545 м)
|
|
|
|
Угловая
скорость коленвала, ωe, рад/с
|
|
|
|
|
|
42
|
84
|
126
|
167
|
209
|
251
|
293
|
335
|
Pw
1 Н
|
0,
473
|
1,
892
|
4,
257
|
7,
479
|
11,
714
|
16,
895
|
23,
022
|
30,
096
|
Pw
2 Н
|
1,
557
|
6,
231
|
14,
019
|
24,
628
|
38,
573
|
55,
635
|
75,
811
|
99,
103
|
Pw
3 Н
|
4,
993
|
19,
973
|
44,
940
|
78,
946
|
123,
64
|
178,
338
|
243,
015
|
317,
678
|
Pw
4 Н
|
12,
118
|
48,
472
|
109,
062
|
191,
587
|
300,
073
|
432,
794
|
589,
752
|
770,
946
|
Pw
5 Н
|
26,
185
|
104,
743
|
235,
673
|
414,
001
|
648,
427
|
935,
226
|
1274,
39
|
1665,
93
|
Раздел 4.
Определение
динамической характеристики с номограммой нагрузки
Загрузка автомобиля в %
от
его грузоподъёмности - 50, 0
Для того чтобы определить скорость движения
автомобиля, загруженного не полностью,
следует пользоваться динамической характеристикой с номограммой нагрузки.
Для определения динамического фактора следует
воспользоваться значениями сил Рк и Pw
(стр.10 - 11)
Да =
|
Угловая
скорость коленвала, ωe, рад/с
|
|
42
|
84
|
126
|
167
|
209
|
251
|
293
|
335
|
Да
1
|
0,
305
|
0,
327
|
0,
341
|
0,
345
|
0,
340
|
0,
328
|
0,
306
|
0,
276
|
Да
2
|
0,
168
|
0,
180
|
0,
187
|
0,
190
|
0,
187
|
0,
180
|
0,
168
|
Да
3
|
0,
094
|
0,
100
|
0,
104
|
0,
105
|
0,
103
|
0,
099
|
0,
092
|
0,
082
|
Да
4
|
0,
060
|
0,
064
|
0,
066
|
0,
066
|
0,
064
|
0,
060
|
0,
055
|
0,
047
|
Да
5
|
0,
040
|
0,
043
|
0,
043
|
0,
042
|
0,
039
|
0,
035
|
0,
029
|
0,
021
|
При установившемся движении ускорения ja
автомобиля = 0, вэтом случае динамический фактор будет равен коэффициенту
суммарного сопротивления Да =Ψа
На графике откладываются цифровые значения
динамического фактора До для негруженного автомобиля, как и на оси ординат Да ,
но только с помощью отрезка АО
ао = аа* = 0, 05 * = 0, 022
аа - длина отрезка, принятого к
расчёту для шкалы Да, (мм)
Go - вес не
груженного автомобиля в снаряженном состоянии (Н)
Раздел 5. Расчёт
ускорений автомобиля по передачам
Величина ускорения характеризует
тяговые качества автомобиля: чем больше ускорение, тем выше скорость, а
следовательно, и производительность. При ускорении движении затрачивается
энергия на разгон поступательно движущейся массы автомобиля и на разгон его
вращающихся масс. Разгон вращающихся масс учитывается коэффициентом учёта
вращающихся масс δ, который
определяется по эмпирической формуле:
δ = 1, 05 + 0, 07*ik
δ1 = 4, 92 δ2 =2, 23 δ3 =1, 44 δ4 =1, 20 δ5 =1, 12
ik
-передаточное число коробки передач
ja =g
|
Угловая
скорость коленвала, ωe, рад/с
|
|
42
|
84
|
126
|
167
|
209
|
251
|
293
|
335
|
ja
1 м/с2
|
0,
369
|
0,
412
|
0,
440
|
0,
448
|
0,
439
|
0,
414
|
0,
371
|
0,
310
|
ja
2 м/с2
|
0,
213
|
0,
265
|
0,
298
|
0,
308
|
0,
297
|
0,
265
|
0,
212
|
0,
138
|
ja
3 м/с2
|
-
0, 176
|
-
0, 132
|
-
0, 104
|
-
0, 098
|
-
0, 110
|
-
0, 140
|
-
0, 189
|
-
0, 257
|
ja
4 м/с2
|
-
0, 486
|
-
0, 454
|
-
0, 437
|
-
0, 436
|
-
0, 451
|
-
0, 482
|
-
0, 528
|
-
0, 590
|
ja
5 м/с2
|
-
0, 692
|
-
0, 673
|
-
0, 667
|
-
0, 677
|
-
0, 701
|
-
0, 738
|
-
0, 791
|
-
0, 858
|
Раздел 6.
Определение
времени разгона
Если скорости V1
соответствует значение ускорения j1 , а V2 - j2, то можно
считать, что автомобиль движется со средним ускорением jср между
скоростями V1 и V2 . Приращение
скорости V за время t1 можно
выразить
jср = = откуда t1
=
Время
разгона по
|
|
|
Время
разгона в интервалах, с
|
|
|
передачам
|
м,
с
|
|
|
|
|
|
|
Тр
1
|
1,
023
|
0,
938
|
0,
879
|
0,
901
|
0,
937
|
1,
019
|
1,
173
|
Тр
2
|
3,
032
|
2,
573
|
2,
335
|
2,
399
|
2,
579
|
3,
034
|
4,
137
|
Тр
3
|
|
|
|
|
|
|
|
Тр
4
|
|
|
|
|
|
|
|
Тр
5
|
|
|
|
|
|
|
|
График времени разгона
Раздел 7.
Определение
пути разгона
Интегрирование пути по времени разгона
автомобиля в интервалах также затруднительно из-за отсутствия аналитической
связи между скоростью V
и временем разгона t .Условно
можно считать, что в каждом интервале скоростей автомобиль движется равномерно
со средней скоростью.
Vср1
=0, 5*(V1
+ V2)
V1 -средняя скорость
автомобиля в первом интервале скоростей
S1
=Vср1
*t1
Vср1
|
0,
600
|
1,
000
|
1,
395
|
1,
791
|
2,
191
|
2,
591
|
2,
991
|
Vср2
|
1,
089
|
1,
815
|
2,
532
|
3,
250
|
3,
976
|
4,
702
|
5,
428
|
Vср3
|
1,
950
|
3,
250
|
4,
534
|
5,
819
|
7,
119
|
8,
419
|
9,
719
|
Vср4
|
3,
037
|
5,
063
|
7,
064
|
9,
065
|
11,
091
|
13,
116
|
15,
141
|
Vср5
|
4,
465
|
7,
443
|
10,
384
|
13,
326
|
16,
303
|
19,
281
|
22,
258
|
S1
|
0,
614
|
0,
938
|
1,
227
|
1,
615
|
2,
054
|
2,
640
|
3,
511
|
S2
|
3,
302
|
4,
671
|
5,
915
|
7,
798
|
10,
256
|
14,
270
|
22,
459
|
S3
|
|
|
|
|
|
|
|
S4
|
|
|
|
|
|
|
|
S5
|
|
|
|
|
|
|
|
Sp1 = S1+ S2 + S3…
+Sn
S - путь разгона в
интервале
Средняя скорость
Vср.п
= VкI
- 4, 65*Ψa*tn
=2, 991 - 4, 65*0, 12*0, 5=2, 712
Таким образом, путь (путь в метрах), пройденный
автомобилем за время переключения передачи:
Sп
=
(VкI
- 4, 65*Ψa*tn)
* 0, 5=2, 712*0, 5 = 1, 356
Тормозной путь определяют из соотношения
PmSm =
Параме
|
|
Угловая
скорость коленчатого вала ωе , рад/с
|
|
|
тры
|
42
|
84
|
126
|
167
|
209
|
251
|
293
|
335
|
PmSm1
|
892,
3
|
3569,
3
|
8030,
9
|
14107,
7
|
22096,
2
|
31869,
3
|
43427,
1
|
56769,
5
|
PmSm2
|
2938,
3
|
11753,
3
|
26445,
1
|
46455,
5
|
72760,
6
|
104942,
6
|
143001,
1
|
186936,
4
|
PmSm3
|
9418,
8
|
37675,
5
|
84769,
9
|
148913,
5
|
233234,
9
|
336394,
1
|
458391,
2
|
599225,
9
|
PmSm4
|
22857,
8
|
91431,
5
|
205720,
8
|
361385,
1
|
566017,
5
|
816365,
6
|
1112430
|
1454209
|
PmSm5
|
49393,
5
|
197574,
3
|
444542,
2
|
780917
|
1223107
|
1764085
|
2403849
|
3142401
|
Предельное значение силы по сцеплению колёс с
дорогой, величина минимального тормозного пути на горизонтальной дороге
Sm =
К - эксплуатационный
коэффициент торможения (К=1, 4)
Список используемой литературы
1) Методические
указания - Двигатели Внутреннего Сгорания и Автотракторное Оборудование для
дорожно-строительных работ. Егерев Ю.И., Сергеев В.П., Хлебников Г.Д.
) Интернет
ресурсы.
2.1 http://team -
rs/images/tarticlesdoc/5/DVS <http://team-rs/images/tarticlesdoc/5/DVS>
teoriy modelir i raschet processov1.pdf
.2
<http://www.cogeneration.com.ua/htm/part1.htm>