Определение основных параметров автомобиля

Размещено на http://www.allbest.ru/

Федеральное агентство железнодорожного транспорта

Сибирский государственный университет путей сообщения

Кафедра «Механизация путевых, погрузочно-разгрузочных и строительных работ»

Дисциплина «Автомобили и тягачи»

Определение основных параметров автомобиля

Разработал

студент гр. 07-М-38

Сырямин Ю.Н.

2009г.



1. ОПИСАНИЕ УСТРОЙСТВА АВТОМОБИЛЯ, РАЗРАБОТКА КИНЕМАТИЧЕСКОЙ СХЕМЫ

По заданной грузоподъемности 9т. и колесной схеме 6x4 принят прототип - автомобиль марки КрАЗ-6510. Самосвал КрАЗ-6510 предназначен для перевозки строительных (сыпучих и навалочных) грузов по дорогам с твердым покрытием.

Устройство:

- На автомобиле установлен дизельный, цилиндровый двигатель ЯМЗ-238М2, V - образный.

- Сцепление двухдисковое, сухое.

- Коробка передач механическая, пятиступенчатая.

- Полная масса прототипа в снаряженном состоянии - 11300 кг.

- Масса автомобиля полная - 24880 кг.

Рисунок 1 - Общий вид самосвала КрАЗ-6510



2. ОПРЕДЕЛЕНИЕ МАССЫ АВТОМОБИЛЯ

Полная масса автомобиля ,кг[2]:

(1)

где - грузоподъемность автомобиля, = 9000 кг; - коэффициент учитывающий снаряжение автомобиля; - масса пассажира, =80 кг; - число пассажиров, = 3.

(2)

где - коэффициент использования массы, =1,1 [2,приложение Б];

кг.

Масса порожнего автомобиля, кг:

, (3)

кг.

Сила тяжести груженого автомобиля , Н:

, (4)

Н.

3. ВЫБОР ШИН АВТОМОБИЛЯ

Шины выбирают по нагрузке на наиболее нагруженное колесо.

У грузовых автомобилей с колесной схемой 6x4 на переднюю ось при полном использовании грузоподъемности приходится около 30% нагрузки. На задних осях автомобиля монтируют четыре шины, каждая из которых может испытывать большую нагрузку, чем шина переднего колеса. Все колеса автомобиля по конструкции одинаковы и взаимозаменяемы. Отличие только во внутреннем давлении в шинах.

Передняя ось:

(5)

.

.

Т.к. на передней оси стоят две шины, то каждая воспринимает:

.

Задняя ось:

(6)

.

.

Т.к. на задней оси стоят четыре шины, то каждая воспринимает:

.

Наиболее нагруженными являются задние колеса, по этой нагрузке выбираем шины из справочника [4]:

груз самосвал динамический тормозной



Таблица 1 - Характеристики шин

Обозначение шины	320-508Р(12,00R-20)
Масса шины, кг	90
Наружный диаметр, мм	1120±11
Обозначение обода	216В
Статический радиус, мм	525±5
Ширина профиля, мм	313
Допустимая нагрузка, кг	3050
Норма слойности	16
Давление, кгс/см2	5,0

4. ОПРЕДЕЛЕНИЕ МОЩНОСТИ ДВИГАТЕЛЯ

Мощность двигателя кВт должна быть достаточна для обеспечения заданной максимальной скорости движения по дороге с минимальным заданным коэффициентом сопротивления перекатыванию[2]:

(7)

где - максимальная скорость движения автомобиля, м/с; - сила тяжести автомобиля, ; - коэффициент сопротивления перекатыванию; - коэффициент обтекаемости, ;- лобовая площадь автомобиля, м2 ;- КПД трансмиссии,

Лобовая площадь автомобиля, А м2 :

(8)

где - колея машины, =1,99 м;- высота машины, Н=2,6 м.

Коэффициент сопротивления перекатыванию f:

(9)

В общем случае частота вращения вала двигателя при максимальной скорости движения не равна частоте вращения , соответствующей максимальной мощности двигателя и следовательно .

Для нахождения максимальной мощности воспользовались эмпирической формулой Лейдермана:

(10)

где a,b - эмпирические коэффициенты аппроксимирующие перегрузочную ветвь внешней характеристики кубического трехчлена.

Для дизельных ДВС с неразделённой камерой сгорания: a=0,87; b=1,13.

Для современных ДВС

где

Для построения внешней характеристики формула (10) записывается в следующем виде:



(11)

где - текущие значения мощности двигателя и частоты вращения коленчатого вала.

Крутящий момент на валу:

(12)

(13)

где - угловая скорость.

Полученные расчетом значения,, сведены в таблицу 2.

Таблица 2 -- Внешняя характеристика ДВС

	Отношение
Показатели	0,2	0,4	0,6	0,8	1,0	1,2
ne , об/с.	10,67	21,33	32,00	42,67	53,33	64,00
, рад/с.	67,03	134,02	201,06	268,10	335,07	402,11
, кВт.	30,48	60,54	102,86	130,91	144,3	136,10
	454,7	451,2	511,6	488,3	430,7	338,5



Рисунок 3 - Внешняя характеристика ДВС

5. ВЫБОР ПЕРЕДАТОЧНЫХ ЧИСЕЛ ТРАНСМИССИИ

Передаточное отношение главной передачи определяется из условия обеспечения заданной максимальной скорости :

(14)

где - угловая скорость вала двигателя, при максимальной мощности = 335,07 рад/с; - максимальная скорость движения автомобиля, м/с ; - радиус колеса,м; - передаточное число КПП на высшей передаче, [2]; - передаточное число высшей передачи дополнительной коробки [2].

Передаточное число первой передачи в КПП определяют из условия обеспечения движения при заданном максимальном дорожном сопротивлении.

(15)

где - максимальный коэффициент дорожного сопротивления автомобиля,; - максимальный момент двигателя автомобиля,; - передаточное число низшей передачи дополнительной коробки, ; - КПД трансмиссии, .

.

Полученное по формуле (15) значение необходимо проверить по условию отсутствия буксования:

(16)

где - коэффициент сцепления, ; - вес, приходящийся на ведущие колеса автомобиля, =119570 Н.

Условие:

Условие выполняется.

Передаточное число любой передачи КПП можно определить по формуле:

(17)

где n - число ступеней исключая заднюю и ускоряющую, n=5; k-номер передачи

Передаточное число второй передачи КПП:

Передаточное число третьей передачи КПП:

Передаточное число четвертой передачи КПП:

Передаточное число пятой передачи КПП:

Передаточное число задней передачи КПП:

(18)

6. ОПРЕДЕЛЕНИЕ РАБОЧЕГО ОБЪЕМА ДВИГАТЕЛЯ

Рабочий объем двигателя определяется из условия обеспечения требуемой мощности:



(19)

где Z - число тактов двигателя, Z=4; -максимальная мощность двигателя, кВт; - среднее эффективное давление при максимальной мощности двигателя, МПа; - частота вращения коленчатого вала при максимальной мощности, рад/с.

л.

Диаметр цилиндра:

, (20)

где i - число цилиндров, .

7 ПОСТРОЕНИЕ ДИНАМИЧЕСКОЙ ХАРАКТЕРИСТИКИ АВТОМОБИЛЯ

Для каждой из передач, задаваясь последовательно значениями частоты вращения: об/с; об/с; об/с, об/с вычисляем соответствующие им значения скорости:

(21)

где - соответствующая частота вращения, об/с; - передаточное отношение трансмиссии на одной передаче.

Передаточное отношение трансмиссии на:

Первой передачи: .

Второй передачи: .

Третей передачи: .

Четвертой передачи: .

Пятой передачи: .

Сопротивления от ветровой нагрузки :

(22)

где аэродинамический коэффициент, .

Динамический фактор D [2]:

(23)

где -текущее значение момента, ; - вес автомобиля, Н.

С учетом внешней характеристики двигателя рассчитываем: , , D и заносим в таблицу 3.

Таблица 3 - Кинематическая характеристика трансмиссии автомобиля

Показатель	iтр1=42,9	iтр2=26,9
	nmin	nт	nр	nmax	nmin	nт	nр	nmax
nе, об/с	10,67	32	53,33	64	10,67	32	53,33	64
хi, м/с	0,82	2,46	4,10	4,92	1,31	3,92	6,54	7,84
Tеi, Н*м	454,7	511,6	430,7	338,5	454,7	511,6	430,7	338,5
Fв, Н	1,74	15,64	43,45	62,57	4,44	39,72	110,56	158,89
D	0,196	0,220	0,185	0,145	0,123	0,138	0,117	0,091
Показатель	iтр3=16,8	iтр4=10,7
	nmin	nт	nр	nmax	nmin	nт	nр	nmax
nе, об/с	10,67	32	53,33	64	10,67	32	53,33	64
хi, м/с	2,09	6,28	10,47	12,56	3,29	9,86	16,43	19,72
Tеi, Н*м	454,7	511,6	430,7	338,5	454,7	511,6	430,7	338,5
Fв, Н	11,29	101,95	283,4	407,79	27,98	251,31	697,81	1005,3
D	0,077	0,086	0,071	0,055	0,049	0,053	0,042	0,030
Показатель	iтр5=6,7
	nmin	nт	nр	nmax
nе, об/с	10,67	32	53,33	64
хi, м/с	5,25	15,75	26,24	31,49
Tеi, Н*м	454,7	511,6	430,7	338,5
Fв, Н	71,25	641,24	1780	2563
D	0,030	0,031	0,019	0,008

Так как для порожнего автомобиля:

то масштаб ординаты нужно уменьшить:

(24)

Динамический фактор ограниченной области, достижимой по условию сцепления:

(25)



где- сила тяги по сцеплению, Н; - сила сопротивления ветрового напора, Н (т.к. при условии, когда может наступить буксование скорость машины невелика, то принимаем).

(26)

где л - коэффициент, учитывающий распределение нагрузки по осям, л = 0,7; ц - коэффициент сцепления, ц = 0,6.

.

Вывод: для заданных дорожных условий, буксования не наступит при движении на любой передаче.

8. ПОСТРОЕНИЕ ГРАФИКА УСКОРЕНИЙ АВТОМОБИЛЯ

Из уравнения тягового баланса ускорение определяется:

(27)

где-коэффициент учета вращающихся масс; g- ускорение свободного падения, ; -суммарный коэффициент дорожного сопротивления,; -динамический фактор.

Коэффициент учета вращающихся масс:

(28)

где а- коэффициент дорожного сопротивления, а=0,07[2]; -передаточное число соответствующей передачи.

Проводим расчеты ,, и результаты расчета сносим в таблицу 4. По результатам расчетов строим график ускорения автомобиля рисунок 6.

Таблица 4 - Характеристика для построения графика ускорений автомобиля

		n, об/с	V, м/с	в	j, м/с2
iк1 = 6,4	nmin	10,67	0,82	3,9	0,44
	nТ	32	2,46		0,50
	nP	53,33	4,10		0,41
	nmax	64	4,92		0,31
iк2 = 4,02	nmin	10,67	1,31	2,1	0,48
	nТ	32	3,92		0,55
	nP	53,33	6,54		0,45
	nmax	64	7,84		0,33
iк3 = 2,5	nmin	10,67	2,09	1,4	0,40
	nТ	32	6,28		0,46
	nP	53,33	10,47		0,36
	nmax	64	12,56		0,25
iк4 = 1,6	nmin	10,67	3,29	1,2	0,24
	nТ	32	9,86		0,27
	nP	53,33	16,43		0,18
	nmax	64	19,72		0,08
iк5 = 1	nmin	10,67	5,25	1,07	0,09
	nТ	32	15,75		0,10
	nP	53,33	26,24		-0,01
	nmax	64	31,49		-0,11

9. ПОСТРОЕНИЕ ГРАФИКА ТОРМОЗНОГО ПУТИ АВТОМОБИЛЯ

Динамические и тормозные свойства автомобиля взаимосвязаны. Чем выше средняя скорость движения, тем лучше должны быть тормозные свойства, т. е. его хорошая динамика.

Построение графика минимального пути торможения автомобиля идет с максимальной скоростью до полной остановки.

Тормозной путь:

(29)

где- коэффициент учета вращающихся масс,; -текущие значения скорости движения, м/с; g- ускорение свободного падения, ; -коэффициент сцепления,.

Проводим расчет и результаты расчета сносим в таблицу 5. По результатам расчетов строим график тормозного пути. После расчета тормозного пути проверяем его по нормам ООН(ЕЭКООН).

Sтн =0,18V +0,0088V2 (30)

Таблица 5 -Характеристика для построения графика тормозного пути автомобиля

Параметр	Значение
	10	25	40	55	70	85,5
	2,8	6,9	11,1	15,3	19,4	23,8
	0,67	4,1	10,5	19,9	32	48,17
	2,6	10	21,28	10,38	13,22	79,72

Вывод: тормозной путь получившийся в результате расчетов меньше максимально допустимого ЕЭКООН.



Рисунок 6 - График зависимости минимального тормозного пути от скорости



Список использованных источников

1. Краткий автомобильный справочник, НИИАТ, М.,1982. 223с.

2. Сырямин Ю.Н. , Сырямин П.Ю. Определение основных параметров автомобилей и тягачей. Новосибирск: Изд-во СГУПСа, 2006. 36с.

3. СТО СГУПС 1.01СДМ.01-2007. Система управления качеством.



ПРИЛОЖЕНИЕ

Кинематическая схема трансмиссии

Размещено на Allbest.ru

...