Основы теории и расчета трактора и автомобиля
Определение конструктивных параметров автомобиля, обеспечивающих оптимальные значения скоростей и ускорений в заданных и предельных дорожных условиях движения. Исследование топливной экономичности автомобиля, его тормозных свойств и устойчивости.
| Рубрика | Транспорт |
| Вид | курсовая работа |
| Язык | русский |
| Дата добавления | 18.12.2013 |
| Размер файла | 400,2 K |
Отправить свою хорошую работу в базу знаний просто. Используйте форму, расположенную ниже
Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.
Размещено на http://www.allbest.ru/
1. ТЯГОВО-СКОРОСТНЫЕ СВОЙСТВА АВТОМОБИЛЯ
Тягово-скоростными свойствами называют совокупность свойств, определяющих возможные по характеристикам двигателя или сцепления ведущих колес с дорогой диапазоны изменения скоростей движения и предельные интенсивности разгона и торможения автомобиля при его работе на тяговом режиме в различных дорожных условиях.
Тяговым принято считать режим, при котором от двигателя к ведущим колесам подводится мощность, достаточная для преодоления внешних сопротивлений движения.
Показатели тягово-скоростных свойств автомобиля (максимальная скорость, ускорение при разгоне или замедление при торможении, сила тяги на крюке, эффективная мощность двигателя, подъем, преодолеваемый в различных дорожных условиях, динамический фактор, скоростная характеристика) определяются проектировочным тяговым расчетом. Он предполагает определение конструктивных параметров, которые могут обеспечить оптимальные значения скоростей и ускорений в заданных дорожных условиях движения, а также установление предельных дорожных условий движения.
автомобиль топливный тормозной скорость
1.1 Определение мощности двигателя автомобиля
В основу расчета кладется номинальная грузоподъемность автомобиля в кг.
Мощность двигателя , необходимая для движения полностью груженого автомобиля со скоростью в заданных дорожных условиях, характеризующихся приведенным сопротивлением дороги , определяется из зависимости:
кВт,
где:собственная масса автомобиля, кг;сопротивление воздуха при движении с максимальной скоростью;КПД трансмиссии; ускорение свободного падения=9,81м/c. Номинальная грузоподъёмность указана в задании.
кВт.
Собственную массу автомобиля рассчитываем по следующей зависимости:
кг,
где:коэффициент грузоподъемности автомобиля. Принимаем г=1,0 (в качестве прототипа принимаем КамАЗ-5320 /1/).
.
Сопротивление воздуха зависит от плотности воздуха, коэффициента обтекаемости обводов и днища ,площади лобовой поверхности автомобиля и скоростного режима движения.
,
где: кг/м3-плотность воздуха при температуре окружающей среды 15…250С.
Коэффициент обтекаемости ;
Н.
Площадь лобовой поверхности подсчитаем по формуле:
,
где колея задних колес, м. высота автомобиля (по кабине). м.
м2.
Вычислим КПД трансмиссии по формуле, так как автомобиль развивает на прямой передаче:
,
где: КПД двигателя на холостом ходу; КПД главной передачи.
.
1.2 Выбор колесной формулы автомобиля и геометрических параметров колес
Количество и размеры колес (диаметр колеса и масса, передаваемая на ось колеса) определяются исходя из грузоподъемности автомобиля.
При полностью груженом автомобиле 65…75%от общей массы машины приходится на заднюю ось и 25…35% -на переднюю. Следовательно, коэффициенты нагрузки передних и задних ведущих колес составляют соответственно 0,25…0,35 и 0,65…0,75.
Принимаем автомобиль трехосным, задние колеса сдвоенные, поэтому нагрузка на одно колесо:
;
кг.
Исходя из нагрузки и давления в шинах, по таблице (см. приложение 8 /1/) выбираем ширину профиля шин м и диаметр посадочного обода м.
Тогда расчетный радиус ведущих колес будет:
,
м.
Определим распределение полной массы автомобиля, а также снаряженной массы через передний и задний мосты:
Распределение снаряженной массы:
Нагрузка, приходящаяся на колесо задней оси:
Из приложения 8 /1/ выбираем шины 260-508 (норма слойности 12, давление 0,40 МПа, допускаемая нагрузка 1580 кг).
1.3 Определение вместимости и геометрических параметров платформы
По грузоподъемности выбираем вместимость кузова в м3, из условия:
,
Для автомобилей-самосвалов: .
м3.
Подбираем внутренние размеры кузова автомобиля в м:
.
Ширина кузова, м:
.
м.
Высота кузова, м:
,
примем коэффициент тогда:
м.
Тогда длина кузова, м:
,
м.
По внутренней длине определим базу (расстояние между осями передних колес и осью задней тележки):
,
где: для автомобилей-самосвалов.
м.
У проектируемого автомобиля база больше, чем у прототипа, т.к. у него большая грузоподъемность.
1.4 Динамические свойства автомобиля
Динамические свойства автомобиля в значительной мере определяются правильным выбором количества передач и скоростным режимом движения на каждой из выбранных передач. Для автомобилей сельскохозяйственного назначения с механической ступенчатой трансмиссией количество основных передач не превышает 5…6. Последняя передача прямая, т.е. привод главной передачи осуществляется непосредственно от коленчатого вала двигателя.
1.4.1 Выбор передач автомобиля
Передаточное число трансмиссии автомобиля:
,
где: -передаточное число коробки передач; -передаточное число главной передачи.
Передаточное число главной передачи:
,
где: -расчетный радиус ведущих колес, м; - частота вращения коленчатого вала двигателя при максимальной мощности и максимальной скорости движения автомобиля. мин-1.
.
Передаточное число трансмиссии на первой передаче:
,
где:максимальный динамический фактор, допустимый по условиям сцепления ведущих колес автомобиля.
.
,
где: - коэффициент сцепления ведущих колес с дорогой, в зависимости от дорожных условий цсц=0,5…0,75; - коэффициент нагрузки ведущих колес автомобиля; лк=0,65…0,8.
.
- максимальный крутящий момент двигателя (Н•м), берется из расчетной скоростной (внешней) характеристики (раздел 1.5.2); - полный вес автомобиля.
- КПД трансмиссии автомобиля на первой передаче.
,
где: -КПД двигателя при холостом прокручивании коленчатого вала; - КПД цилиндрической пары шестерен; КПД конической пары шестерен; и - количество цилиндрических и конических пар, участвующих в зацеплении на первой передаче.
.
В первом приближении при предварительных расчетах передаточное число автомобиля будем подбирать по принципу геометрической прогрессии, образуя ряд:, где - знаменатель прогрессии; подсчитаем его по формуле:
где: - число передач.
.
По передаточным числам трансмиссии подсчитываем максимальные скорости движения автомобиля на разных передачах .
Полученные данные о передаточных числах сводятся в таблице 1.
Таблица 1-Передаточные числа и скорости проектируемого автомобиля
|
Передача |
Передаточное число iтр при i0=4,589 |
Скорость движения, Vmax(i), м/с |
|
|
I |
36,225 |
3,29 |
|
|
II |
21,612 |
5,52 |
|
|
III |
12,894 |
9,25 |
|
|
IV |
7,692 |
15,51 |
|
|
V |
4,589 |
26,00 |
1.4.2 Построение регуляторной характеристики дизеля в функции от частоты вращения
Теоретическая внешняя скоростная характеристика (Ne, Мк, Gт, gе)=f(n) строится на листе формата А1.
На оси абсцисс отмечаются три характерные точки, соответствующие nн, nxmax, nМk max, через которые удобно провести вертикальные штрих - пунктирные вспомогательные линии.
Значения максимальной частоты вращения холостого хода nx max определяется по формуле:
nx max=[(2+р)/(2 - р)] nн
где: р - степень неравномерности регулятора. Принимаем р=0,042.
nx max =[(2+0,042)/(2-0,042)] .2000=2500 мин-1
Частота вращения принимается на основании справочных данных двигателя - прототипа или рассчитывается по зависимости:
.
где Kоб - коэффициент приспособляемости двигателя по оборотам; у современных двигателей Kоб = 1,5..1,7.Принимаем Kоб = 1,67.
мин-1
Промежуточные точки значений мощности двигателя находят из выражения, задаваясь значениями ni :
, кВт.
Значения крутящего момента Mki подсчитывают по зависимости:
, Н.м.
Текущие значения Nei и ni берут из графика Ne=f(n).
Для построения зависимости Gт=f(n) определяются значения Gт на характерных режимах. На номинальном режиме (nн):
Gтн=gенNен/103
где geн - номинальный удельный эффективный расход топлива (г/кВт.ч).
Gтн = 210.258,25/1000 =62 кг/ч,
У современных автомобильных дизелей gен=215...230 г/кВт.ч.
При работе на максимальном скоростном режиме:
Gтх=(0,25...0,30)Gтн
Gтх=0,25.62=15,5 кг/ч
а на режиме Mk max(nМk max):
GтМk max=1,1GтнКм/Коб
где: Км - коэффициент приспособляемости по моменту
GтМk max=1,1.62.1,188/1,67=48,6 кг/ч
Км= Мkmax/Mkн
Км = 1220,93/1027,72=1,188
Полученные значения в выбранном масштабе откладываются на графике и условно соединяются прямыми линиями.
В принятом масштабе на графике откладываются значения gен (при nн). Для построения регуляторной и корректорной ветвей зависимости gе=f(n) подсчитываются по промежуточным значениям:
gеi=Gтi 103/Nеi
gеi=48,6.103/184,1=264 г/(кВт·ч)
При этом соответствующие значения Gтi и Nеi берутся по графику. На регуляторной ветви характеристики (участок от nн до nх max) принимают характер изменения мощности, момента и часового расхода топлива по закону прямой линии.
Для дизеля при максимальной частоте холостого хода Ne=0 и Мk=0.
Для дизеля при nхmax удельный расход топлива gе=?.
По результатам расчета теоретической внешней характеристики составляем таблицу:
Таблица 2- Данные для построения регуляторной характеристики дизеля
|
№ |
ni, мин -1 |
Nei, кВт |
Mki,Hм |
Gтi, кг/ч |
gei, г/кВт ч |
|
|
1 |
1440 |
184,1 |
1220,93 |
48,6 |
264,0 |
|
|
2 |
1680 |
211,7 |
1203,46 |
51,9 |
245,4 |
|
|
3 |
1720 |
234,3 |
1165,43 |
55,3 |
236,0 |
|
|
4 |
1860 |
250,3 |
1106,85 |
58,6 |
234,2 |
|
|
5 |
2000 |
258,28 |
1027,72 |
62,0 |
240,0 |
|
|
6 |
2500 |
0 |
0 |
15,5 |
=>? |
1.4.3 Универсальная динамическая характеристика автомобиля
Динамическая характеристика автомобиля иллюстрирует его тягово-скоростные свойства при равномерном движении с разными скоростями на разных передачах и в различных дорожных условиях.
Из уравнения тягового баланса автомобиля при движении без прицепа () на горизонтальной поверхности (б=0), разность сил будет равна:
.
Разность сил () пропорциональна весу автомобиля. Поэтому отношение характеризует запас силы тяги, приходящийся на единицу веса автомобиля. Этот измеритель динамических, в частности тягово-скоростных свойств автомобиля, называется динамическим фактором автомобиля. Таким образом, динамический фактор автомобиля:
,
где - вес автомобиля.
Динамический фактор автомобиля определяется на каждой передаче в процессе работы двигателя с полной нагрузкой при полностью открытой дроссельной заслонке.
;
Динамический фактор на первой передаче будет равен:
.
Динамический фактор зависит от скоростного режима - частоты вращения коленчатого вала двигателя n и включенной передачи. Графическое изображение зависимости на разных передачах называют динамической характеристикой автомобиля. Между скоростью и частотой вращения n коленчатого вала двигателя существует зависимость:
, м/с.
Скорость на первой передаче будет равна:
м/с.
Результаты расчетов показателей универсальной динамической характеристики заносим в таблицу 3.
Таблица 3- Расчетов показателей универсальной динамической характеристики
|
Передача |
n, мин -1 |
Мк, Нм |
V,м/с |
Рк, H |
Pw, H |
D, при |
||
|
Г=1 |
Г=2,6 |
|||||||
|
I |
1440 |
1220,93 |
1,98 |
82404,0 |
17,68 |
1,000 |
0,404 |
|
|
1680 |
1203,46 |
2,31 |
81224,8 |
24,06 |
1,035 |
0,398 |
||
|
1720 |
1165,43 |
2,64 |
78658,4 |
31,42 |
1,002 |
0,385 |
||
|
1860 |
1106,85 |
2,96 |
74704,6 |
39,77 |
0,951 |
0,366 |
||
|
2000 |
1027,72 |
3,29 |
69363,6 |
49,10 |
0,883 |
0,340 |
||
|
II |
1440 |
1220,93 |
3,31 |
49162,2 |
49,66 |
0,626 |
0,241 |
|
|
1680 |
1203,46 |
3,86 |
48458,7 |
67,59 |
0,617 |
0,237 |
||
|
1720 |
1165,43 |
4,42 |
46927,6 |
88,29 |
0,597 |
0,230 |
||
|
1860 |
1106,85 |
4,97 |
44568,8 |
111,74 |
0,566 |
0,218 |
||
|
2000 |
1027,72 |
5,52 |
41382,3 |
137,95 |
0,526 |
0,202 |
||
|
III |
1440 |
1220,93 |
5,55 |
29330,2 |
139,52 |
0,372 |
0,143 |
|
|
1680 |
1203,46 |
6,48 |
28910,5 |
189,91 |
0,366 |
0,141 |
||
|
1720 |
1165,43 |
7,40 |
27997,0 |
248,04 |
0,354 |
0,136 |
||
|
1860 |
1106,85 |
8,33 |
26589,7 |
313,93 |
0,335 |
0,129 |
||
|
2000 |
1027,72 |
9,25 |
24688,7 |
387,57 |
0,310 |
0,119 |
||
|
IV |
1440 |
1220,93 |
9,31 |
17498,4 |
392,00 |
0,218 |
0,084 |
|
|
1680 |
1203,46 |
10,86 |
17248,0 |
533,55 |
0,213 |
0,082 |
||
|
1720 |
1165,43 |
12,41 |
16703,0 |
696,88 |
0,204 |
0,078 |
||
|
1860 |
1106,85 |
13,96 |
15863,4 |
881,99 |
0,191 |
0,073 |
||
|
2000 |
1027,72 |
15,51 |
14729,3 |
1088,88 |
0,174 |
0,067 |
||
|
V |
1440 |
1220,93 |
15,60 |
10439,5 |
1101,33 |
0,119 |
0,046 |
|
|
1680 |
1203,46 |
18,20 |
10290,1 |
1499,03 |
0,112 |
0,043 |
||
|
1720 |
1165,43 |
20,80 |
9965,0 |
1957,91 |
0,102 |
0,039 |
||
|
1860 |
1106,85 |
23,40 |
9464,1 |
2477,98 |
0,089 |
0,034 |
||
|
2000 |
1027,72 |
26,00 |
8787,5 |
3059,24 |
0,073 |
0,028 |
1.4.4 Анализ полученных данных
1. Из универсальной динамической характеристики определим, на каких передачах будет работать автомобиль. На асфальтированном шоссе с коэффициентом сопротивления 1 = 0,03 и коэффициентом нагрузки Г=1 автомобиль может передвигаться на всех 5 передачах. При коэффициенте нагрузки Гmax=2,8 скорость составит 26 м/с (автомобиль может двигаться на 5 передачах).
На сухой грунтовой дороге с коэффициентом сопротивления 2 = 0,04 и коэффициентом нагрузки Г=1 автомобиль может передвигаться на всех 5 передачах. При коэффициенте нагрузки Гmax=2,8 скорость составит 20,0 м/с (автомобиль может двигаться на 5 передачах).
На снежной укатанной дороге с коэффициентом сопротивления 3 = 0,06 и коэффициентом нагрузки Г=1 автомобиль может передвигаться на всех 5 передачах. При коэффициенте нагрузки Гmax=2,8 скорость составит 15,51 м/с (автомобиль не может двигаться на 5-ой передаче).
2. Определим по динамической характеристике наибольшие дорожные сопротивления, которые может преодолеть автомобиль, двигаясь на каждой передаче с равномерной скоростью. На первой передаче максимальный динамический фактор D1max=1,0, D2max=0,626, D3max=0,372, D4max=0,218, D5max=0,119. Определим с помощью динамической характеристики углы подъема, которые автомобиль способен преодолеть в разных дорожных условиях на разных передачах, и скорости, какие он при этом будет развивать.
При установившимся движении (D = ) угол подъема на первой передаче . На сухой асфальтированной дороге f = 0,03; на сухой грунтовой дороге f=0,04; на снежной укатанной дороге f=0,06.
На первой передаче:
На первой передаче максимальные углы подъема не смогут преодолеваться, так как не достаточно сцепления (iсцк=0,525).
На второй передаче:
На третьей передаче:
На четвертой передаче:
На пятой передаче:
Такие углы подъема автомобиль сможет преодолевать при скоростях движения, соответствующих максимальным значениям динамического фактора.
Динамический фактор при наиболее употребительной скорости движения V = 13 м/с равен D=0,20.
5. У аналога (автомобиля КамАЗ-5320) максимальная скорость составляет 24 м/с (приложение 5, /1/).
2. ТОПЛИВНАЯ ЭКОНОМИЧНОСТЬ АВТОМОБИЛЯ
Одна из важнейших народнохозяйственных задач на современном этапе развития - снижение расхода топлива при работе автотранспортных средств.
Эта задача приобретает особую актуальность, если учесть, что по объёму перевозок грузов и пассажиров автомобильный транспорт занимает первое место среди всех других видов транспорта.
Автомобильный транспорт потребляет примерно 15% энергоресурсов или почти 20 млн. т. условного топлива, при этом затраты на него при эксплуатации достигают 25…35% стоимости перевозок. На расход горючего при работе автотранспорта в той или иной степени влияет множество конструктивных, технических, эксплуатационных и других факторов и показателей.
Одним из основных измерителей топливной экономичности как эксплуатационного свойства принято считать количество топлива Qs, расходуемое на 100 км пути при равномерном движении с определённой скоростью в заданных дорожных условиях.
Расход топлива, л/100 км:
,
где: Qмгн - мгновенный расход топлива двигателем автомобиля, л;
,
где: - удельный расход топлива, соответствующий данному режиму работы двигателя, г/кВт•ч.
г/(кВт·ч),
- мощность, развиваемая двигателем при работе автомобиля в рассматриваемых условиях, кВт; - плотность топлива, кг/л, равная 0,85; - скорость движения автомобиля, м/с.
,ч;
ч.
Мощность двигателя, затрачиваемая на преодоление сопротивления дороги и воздуха (Н):
, кВт.
кВт.
Сопротивление дороги:
,H.
Н.
кг.
Для наглядного представления о топливной экономичности проектируемого автомобиля при различных условиях установившегося движения строится экономическая характеристика . На оси ординат откладываются в принятом масштабе значения , л/100 км, а на оси абсцисс скорость движения , м/с.
Порядок построения экономической характеристики.
Для различных скоростных режимов движения автомобиля из зависимости
,
определяют значения частоты вращения коленчатого вала двигателя n (в мин-1):
Зная частоту вращения коленчатого вала из соответствующих скоростных характеристик в зависимости от типа двигателя, определяют значения .
Определяют мощность двигателя требуемую для движения автомобиля с разными скоростями на заданной дороге, характеризуемой соответствующим приведенного коэффициента сопротивления ш. Расчеты ведутся до скорости, при которой двигатель загружается на максимальную мощность. Переменной величиной при этом является только скорость движения, все остальные показатели, входящие в формулу для определения, являются при движении на заданной дороге, постоянными величинами ().
Таблица 4- Данные для построения экономической характеристики автомобиля
|
Vi, м/с |
п, мин-1 |
Pw, H |
Р, Н |
Nei, кВт |
, г/кВч |
Ti, ч |
Qs, л/100км |
||||
|
0,03 |
15,60 |
1440 |
1101,3 |
4708,8 |
96,42 |
0,373 |
1,01 |
266,96 |
1,78 |
53,9 |
|
|
18,20 |
1680 |
1499,0 |
4708,8 |
120,19 |
0,465 |
0,93 |
228,74 |
1,53 |
49,4 |
||
|
20,80 |
1720 |
1957,9 |
4708,8 |
147,52 |
0,571 |
0,87 |
206,17 |
1,34 |
47,8 |
||
|
23,40 |
1860 |
2478,0 |
4708,8 |
178,91 |
0,693 |
0,85 |
198,83 |
1,19 |
49,7 |
||
|
26,00 |
2000 |
3059,2 |
4708,8 |
214,86 |
0,832 |
0,88 |
210,32 |
1,07 |
56,8 |
||
|
0,04 |
15,60 |
1440 |
1101,3 |
6278,4 |
122,47 |
0,474 |
0,93 |
244,47 |
1,78 |
62,7 |
|
|
18,20 |
1680 |
1499,0 |
6278,4 |
150,58 |
0,583 |
0,87 |
213,28 |
1,53 |
57,7 |
||
|
20,80 |
1720 |
1957,9 |
6278,4 |
182,25 |
0,706 |
0,85 |
200,33 |
1,34 |
57,4 |
||
|
23,40 |
1860 |
2478,0 |
6278,4 |
217,98 |
0,844 |
0,88 |
206,48 |
1,19 |
62,9 |
||
|
26,00 |
2000 |
3059,2 |
6278,4 |
258,28 |
1,000 |
0,99 |
237,36 |
1,07 |
77,1 |
||
|
0,06 |
15,60 |
1440 |
1101,3 |
9417,6 |
174,57 |
0,676 |
0,85 |
224,29 |
1,78 |
82,0 |
|
|
18,20 |
1680 |
1499,0 |
9417,6 |
211,36 |
0,818 |
0,87 |
213,73 |
1,53 |
81,1 |
||
|
20,80 |
1720 |
1957,9 |
9417,6 |
251,71 |
0,975 |
0,97 |
228,06 |
1,34 |
90,2 |
||
|
23,40 |
1860 |
2478,0 |
9417,6 |
296,12 |
1,147 |
1,16 |
271,29 |
1,19 |
112,2 |
||
|
26,00 |
2000 |
3059,2 |
9417,6 |
345,10 |
1,336 |
1,48 |
354,06 |
1,07 |
153,6 |
Подставляя найденные для разных скоростей движения автомобиля значения, , в формулу, подсчитываем искомые значения расхода топлива.
Полученные значения ni, Vi, gei, Nei, Qsi при разных скоростях движения автомобиля сводятся в таблицу 3 с указанием, к какой дороге они относятся.
Аналогичным образом рассчитываются и строятся на экономической характеристике кривые Qsi для других дорожных условий и на каждой такой кривой указывается значение соответствующего ей коэффициента ш приведенного сопротивления дороги.
Для анализа экономической характеристики на ней проводятся две резюмирующие кривые: огибающая кривая а-а максимальных скоростей движения на разных дорогах, соответствующая полному использованию установленной мощности двигателя Nv, и кривая с-с наиболее экономичных скоростей, соответствующих минимальному расходу топлива в заданных дорожных условиях.
2.1 Анализ экономической характеристики
Анализ полученных данных экономической характеристики в обязательном порядке включает следующие моменты:
Наиболее экономичные скорости движения на всех дорожных покрытиях: при =0,03 V=20,8 м/c, при =0,04 V=20,8 м/c , при =0,06 V=18,2 м/c. Минимальные значения расхода горючего на 100 км пути: при =0,03 Qs=47,8 , при =0,04 Qs=57,4, при =0,06 Qs=81,1 л/100км.
Контрольный расход топлива при равномерном движении с полной нагрузкой двигателя равен Qs=47,8 л/100км.
Контрольный расход топлива автомобиля-прототипа Qs=24 л/100км. Исходя из запаса хода Sзап=500 км автомобиля, т.е. пути, который может пройти груженый автомобиль без дополнительной заправки топливом при движении по дороге с улучшенным покрытием, определим ориентировочную вместимость Vб топливного бака (в л) по зависимости:
Vб=Qs• Sзап/100
Vб=47,8•500/100=239 л
Основные показатели спроектированного автомобиля сельскохозяйственного назначения сводим в таблицу.
3. ТОРМОЗНЫЕ СВОЙСТВА АВТОМОБИЛЯ
Торможение-процесс создания и изменения искусственного сопротивления движению автомобиля с целью уменьшения его скорости или удержания неподвижным относительно дороги.
Тормозные свойства - совокупность свойств, определяющих максимальное замедление автомобиля при его движении на различных дорогах в тормозном режиме, предельные значения внешних сил, при действии которых заторможенный автомобиль надежно удерживается на месте или имеет необходимые минимальные установившиеся скорости при движении под уклон.
Тормозной режим - режим, при котором ко всем или нескольким колесам подводятся тормозные моменты.
Оценочными показателями эффективности рабочей и запасной тормозных систем является установившееся замедление , соответствующее движению автомобиля при постоянном усилии воздействия на тормозную педаль, и минимальный тормозной путь - расстояние, проходимое автомобилем от момента нажатия на педаль до остановки.
Для автопоездов дополнительный оценочный показатель - время срабатывания тормозов - время от момента нажатия на тормозную педаль до достижения.
3.1 Показатели тормозных свойств
Замедление на горизонтальной дороге:
,
Где g - ускорение свободного падения, м/с; цсц - коэффициент сцепления колес с дорогой, в зависимости от дорожных условий; двр-коэффициент учета вращающихся масс. двр=1,05…1,25. jт max=6,5…7 м/с.
м/с.
Длина минимального тормозного пути может быть определена из условия, что работа, совершенная машиной за время торможения, должна быть равна кинетической энергии, потерянной ею за это время. Т.к. тормозной путь будет минимальным при наиболее интенсивном торможении, т.е. когда тормозная сила имеет максимальное значение, то указанное условие можно заменить следующим уравнением:
Где - скорости автомобиля в начале и в конце торможения м/с.
Принимая получаем минимальный путь (м) торможения:
,
Если торможение осуществляется на горизонтальной дороге (б=0) с замедлением
до остановки машины.
Определяем на горизонтальной дороге:
.
м,
м.
Рассчитанные показатели представим в виде таблицы.
Таблица 5- Показатели тормозных свойств
|
Начальная скорость движения автомобиля, V1, м/с (км/ч) |
Тип и состояние дорожного покрытия |
Коэффициент сцепления шин с дорогой |
Конечная скорость движения, V2, м/с |
Расчетные показатели |
|||||
|
Jт.уст м/с2 |
Sт м |
Sр.в м |
Sт.пр м |
S0 м |
|||||
|
8,3 (30) |
асфальтированное сухое |
0,70 |
0 |
6,54 |
7,9 |
6,64 |
7,47 |
22,01 |
|
|
11,1 (40) |
14,1 |
8,88 |
9,99 |
32,2 |
|||||
|
16,6 (60) |
31,6 |
13,28 |
14,94 |
59,1 |
|||||
|
22,2 (80) |
56,5 |
17,76 |
19,98 |
93,4 |
|||||
|
27,8 (100) |
- |
- |
- |
- |
|||||
|
8,3 (30) |
грунтовая дорога мокрая |
0,30 |
0 |
2,80 |
18,4 |
6,64 |
7,47 |
31,4 |
|
|
11,1 (40) |
32,9 |
8,88 |
9,99 |
51,1 |
|||||
|
16,6 (60) |
73,7 |
13,28 |
14,94 |
101,2 |
|||||
|
22,2 (80) |
131,8 |
17,76 |
19,98 |
167,6 |
|||||
|
27,8 (100) |
- |
- |
- |
- |
|||||
|
8,3 (30) |
снежная укатанная |
0,20 |
0 |
1,87 |
23,9 |
6,64 |
7,47 |
37,4 |
|
|
11,1 (40) |
42,8 |
8,88 |
9,99 |
59,9 |
|||||
|
16,6 (60) |
95,8 |
13,28 |
14,94 |
123,7 |
|||||
|
22,2 (80) |
171,4 |
17,76 |
19,98 |
206,7 |
|||||
|
27,8 (100) |
- |
- |
- |
- |
3.2 Безопасность движения при обгоне
Под термином «обгон» подразумевается «опережение одного или нескольких транспортных средств, связанных с выездом на полосу (сторону проезжей части) встречного движения и последующим возвращением на ранее занятую полосу (сторону проезжей части)».
Рассмотрим процесс обгона на прямой горизонтальной дороге с двумя полосами движения из условий безопасности движения.
Предположим, что обгоняемое транспортное средство движется со скоростью V2, второе обгоняющее - со скоростью V1. Последнее движется со скоростью большей, чем первое, однако оно не может приблизиться к нему ближе, чем на величину остановочного пути Sо.
Убедившись в возможности безопасного обгона, водитель, увеличив скорость, проводит обгон так, чтобы боковой интервал между обгоняемым и обгоняющим автомобилем был равен не менее 1 м. Отъехав от обгоняемого автомобиля на расстояние не менее его остановочного пути, водитель должен включить указатель правого поворота и, не снижая скорости движения, плавно въезжать в свой ряд.
Путь обгона Sоб можно определить следующим образом. Для обгона водителю обгоняющего транспортного средства необходимо проехать расстояние
,
где S?o - остановочный путь обгоняющего автомобиля, м; S?o - остановочный путь обгоняемого автомобиля, м; L'a - габаритная длина обгоняющего автомобиля, м; L?a - габаритная длина обгоняемого автомобиля, м; Sо.а - путь обгоняемого автомобиля за время приближения обгоняющего, м.
Путь обгоняемого автомобиля зависит от скорости его движения и от типа и скорости обгоняющего автомобиля. Предположим, что первый движется с равномерной скоростью V2, второй пройдет расстояние S'o + L'a за время tп, т.е. время приближения обгоняющего автомобиля. Тогда Sо.а = V2tп.
С приближением обгоняющего автомобиля к обгоняемому, на величину остановочного пути, их скорости выравниваются; выбрав момент для обгона, обгоняющий автомобиль начинает двигаться с ускорением.
Из физики известно, что путь S, пройденный телом, определяется по формуле
где Vt - конечная скорость движения, м/с; V0 - начальная скорость движения, м/с; а - ускорение, м/с2, а=1 м/с2 (стр. 104 /1/).
определим ускорение:
В нашем случае S = S'o + L"a.
Тогда:
.
Зная ускорение, можно определить время приближения обгоняющего автомобиля к обгоняемому из выражения:
.
Обгоняемый автомобиль за это время проедет путь:
Sо.а = tпV2=2,9·11,1=32,2 м
Чтобы закончить обгон, водителю обгоняющего автомобиля необходимо еще проехать расстояние, равное величине остановочного пути обгоняемого автомобиля S'o и расстояние, равное длине своего автомобиля L?.
Зная путь обгона и скорость движения обгоняющего автомобиля, можно определить время tоб обгона:
,
где ?t - время движения автомобиля с включенным показателем поворота в своем ряду до начала обгона (?t = 3…6 с).
Дистанция безопасности Д должна быть не меньше остановочного пути S0 данного транспортного средства. Кроме того, должно быть расстояние безопасности аб между остановившимся транспортным средством и препятствием, вызывающим опасность, т.е.
, м
Таким образом, при движении на ровном участке дороги и когда автомобиль доводится до полной остановки:
, м
где аб = 3…5 м.
Ориентировочно можно рекомендовать дистанцию между транспортным средством при движении на горизонтальных участках дороги с сухой проезжей частью из расчета 1м дистанции на 1 км/ч скорости. С изменением скорости движения, рельефа местности, состояния покрытия дороги, видимости и т. п. дистанция между транспортными средствами должна изменяться.
При движении в городских условиях дистанция между транспортными средствами может определяться по выражению Д = 0,5V, где V - скорость движения (км/ч). Однако на такой дистанции можно двигаться при условии, что водитель достаточно опытен, а автомобиль технически исправен. Д=0,5·50,4=25,2 м
Таблица 6- Безопасность движения при обгоне
|
Тип автомобилей |
Скорости движения автомобилей, м/с |
Габаритная длина автомобилей, м |
Показатели при обгоне |
Дистанция безопасности, м |
|||||||
|
Обгоняющего |
Обгоняемого |
Обгоняющего |
Обгоняемого |
Обгоняющего |
Обгоняемого |
Sоб, м |
jр, м/с2 |
tоб, с |
На автомагистрали Д1 |
В городских условиях Д2 |
|
|
Проектируемый |
ГАЗ-53 |
14,0 |
11,1 |
8 |
6,4 |
71,6 |
1 |
11,5 |
37 |
25,2 |
|
|
22,2 |
16,6 |
110 |
1,5 |
17,3 |
55,5 |
38 |
|||||
|
26 |
22,2 |
158 |
1,7 |
31,2 |
81,2 |
54,9 |
|||||
|
Проектируемый |
ЗИЛ-130-80 |
14,0 |
11,1 |
8 |
6,7 |
74 |
1 |
12 |
39 |
27 |
|
|
22,2 |
16,6 |
116 |
1,6 |
18,1 |
59,2 |
41,1 |
|||||
|
26 |
22,2 |
168 |
1,8 |
35,2 |
83,5 |
57,4 |
|||||
|
Проектируемый |
КамАЗ-5320 |
14,0 |
11,1 |
8 |
7,4 |
76,2 |
1,1 |
13,2 |
42,3 |
30,1 |
|
|
22,2 |
16,6 |
120,8 |
1,7 |
19,9 |
63,2 |
43,8 |
|||||
|
26 |
22,2 |
172 |
1,9 |
39,1 |
88,2 |
61,2 |
4. УСТОЙЧИВОСТЬ АВТОМОБИЛЯ
Различают поперечную и продольную устойчивость автомобилей, устойчивость при криволинейном движении (повороте) и устойчивость против заноса.
4.1 Продольная устойчивость
Продольная статическая устойчивость
Продольная устойчивость автомобилей определяется предельным статическим углом подъема п на котором автомобиль может стоять не опрокидываясь.
Схема внешних сил и моментов, действующих в этом случае на автомобиль, приведена на рисунке 1.
Рисунок 1 Схема сил, действующих на остановившийся автомобиль:
а - на предельном подъеме; б - то же на предельном уклоне.
Опрокидывание наступит, когда передние колеса автомобиля разгружаются и действующие на них нормальные реакции дороги Yп = 0. Вся весовая нагрузка воспринимается задними колесами, нормальная реакция дороги на которых Yк = Gcosп. Здесь G - вес автомобиля, H.
Для предотвращения скатывания к задним колесам автомобиля приложена тормозная сила Pт.
Скатыванию также препятствует момент сопротивления качению задних колес Mfк. Однако влияние его не велико и при расчетах им можно пренебречь.
Из условия равновесия автомобиля относительно возможной оси опрокидывания О2 имеем
,
где a и hц.т - соответственно продольная и вертикальная координаты центра тяжести автомобиля.
Отсюда:
tgп = a/hц.т =1,6/1=1,6,
Соответственно предельный статический угол уклона может быть определен из условия
tg,
При трогании с места разгоне на подъеме к силе Gsin добавляется инерционная сила Pи, которая будет способствовать опрокидыванию.
Инерционная сила:
,
где а - ускорения при разгоне. При резком разгоне а = 1,1…1,2 м/с2; двр - коэффициент учета вращающихся масс:
,
где iкп - передаточное число коробки передач; b - эмпирический коэффициент: для легковых автомобилей b = 0,05…0,07, для грузовых автомобилей и автобусов b = 0,04...0,05.
Предельный угол опрокидывания при разгоне может быть определен из условия
.
Устойчивость против сползания
Обозначив предельные углы подъема и уклона, на которых автомобиль может стоять не сползая через и будем иметь
- если тормоза установлены только на задних колесах, значения указанных углов ограничиваются условием:
;
.
Из этих уравнений имеем
tg
tg
Здесь сц коэффициент сцепления шин колес автомобилей с опорной поверхностью (дорогой) (см. приложение 7).
Если тормоза устанавливают на всех колесах и сцепные свойства передних и задних колес одинаковы, то
.
В этом случае условия на подъеме и уклоне одинаковы, т.е.:
tg = tg = сц =0,4.
Устойчивость против опрокидывания
Опасность потери продольной устойчивости путем опрокидывания автомобиля может возникнуть в случае заклинивания ведущих колес (рисунок 1).
При этом ведущие полуоси перестанут вращаться. Остов машины поворачивается вокруг оси Ок остановившихся колес.
Те же явления могут происходить при эксплуатации автомобилей даже на горизонтальной поверхности.
Рисунок 2- Схема опрокидывания на подъеме автомобиля
при заклинивании ведущих колес.
Остов поворачивается под действием реактивного момента Мвед.пр, численно равного ведущему моменту. Его предельное значения ограничивается моментом трения сцепления.
На первой передаче:
,
=2. 1156,52. 32,191. 0,885=65896 Нм,
где в - коэффициент запаса главного сцепления равный 1,8…2,5 у грузовых автомобилей; Мн - реактивный вращающий момент на коленчатом валу двигателя, Нм; iтр1 - передаточное число трансмиссии на 1-ой передаче; тр - КПД трансмиссии.
Трение между зубьями шестерен и в подшипниках, а также взбалтывание масла в коробке передач вызывает уменьшение крутящего момента, оцениваемое коэффициентом полезного действия коробки передач к. Аналогично из-за трения в сочленениях карданных передач также
происходят потери вращающего момента на величину кп. Обычно кп = 0,98.
В главной передаче вращающий момент из-за трения уменьшается на величину гп, в конечной - на величину кон.п.
В двигателе вращающий момент уменьшается из-за взбалтывания масла и трения на величину х.
Уравнения равновесия остова относительно оси Ок при отрыве передних колес от поверхности движения
где Gост - вес остова, равный весу трактора без ведущих колес, Н; lост - плечо действия веса Gост относительно оси Ок; Муд = Gостlост - удерживающий момент, препятствующий опрокидыванию трактора.
Поскольку центр тяжести ведущих колес расположен на их геометрической оси, то момент от веса этих колес относительно оси Ок равен нулю, поэтому
.
Так как
,
=78480 . 1,65-78480(1-0,475).5=121499 Нм
где rк - радиус ведущих колес, то условие невозможности поворота остова вокруг оси заклинивания ведущих колес (Муд > Мвед.пр) принимает вид
Значения опрокидывающего момента по выражению определяются для заданных моделей автомобилей методом последовательного подсчета при разных значениях углов подъема , постепенно возрастающих до тех пор, пока значения не превысят значения Мвед.пр.
Для сохранения удовлетворительной управляемости автомобиля нормальная реакция дороги на его передние колеса должна быть не ниже значения Yп = (0,15…0,20)G.
Предельный угол подъема, на котором запас продольной устойчивости по управляемости снижается до допустимого значения, назовем критическим углом подъема по управляемости.
Примем, что автомобиль обладает 100% запасом продольной устойчивости, когда он стоит на горизонтальной площадке, т.е. когда нормальная реакция на передние колеса равна Yп.ст.
При движении на подъем указанная реакция уменьшается до значения Yп, а продольная устойчивость соответственно снижается до значения
%
Для автомобилей можно принимать допустимым коэффициент запаса продольной устойчивости Xдоп.min = 0,4…0,6 (40…60%) и критическим Xкр.упр = = 0,15…0,2 (15…20%).
Значения углов к.упр и доп.min следует находить для конкретных условий работы. При их определении можно использовать метод последовательного подсчета реакций Yп при разных значениях углов подъема , постепенно возрастающих до тех пор, пока значение реакции Yп будет ниже допустимого наименьшего предела Xдоп.min = 0,4…0,6 или Xкр.упр = 0,15…0,20.
Следует иметь ввиду, что работа автомобилей с прицепами менее опасна как по опрокидыванию, так и потере управляемости, т.к. машины и орудия в определенной степени препятствуют этому (дополнительная опора). Поэтому как правило п, кр.упр и др. показатели устойчивости автомобилей определяются при движении без прицепа.
В этом случае
где Мf = Pfrк = fGrк =2230 Нм,
.
После подстановки получим
Xп= 100%
Xп= 100%=86,5 %;
По данным расчета Xп строим график зависимости коэффициента запаса продольной устойчивости автомобиля по управляемости. По данным расчета Xп строим график зависимости коэффициента запаса продольной устойчивости автомобиля по управляемости. Из данного графика видно (см. 2-ой лист графической части), что критический угол подъема по управляемости (угол при котором нагрузка на переднюю ось составляет 15…200 , т.е. критический коэффициент запаса продольной устойчивости Xкр.упр = =0,15…0,2) составляет.
4.2 Поперечная устойчивость
Обозначив угол поперечного уклона, на котором автомобиль начинает опрокидываться, через вп или сползать через в, из условия моментов относительно возможной оси О опрокидывания имеем (рисунок 3).
Рисунок 3 Схема сил, действующих на автомобиль при стоянке на предельном уклоне
Откуда
tgп = ,
где В - ширина колеи.
Боковое опрокидывание автомобиля для тех же условий наступит, когда
tg,
где к - коэффициент предварительного поперечного крена подрессоренных колес автомобиля, равный для легковых автомобилей (с нагрузкой и без нее) 0,85. Для грузовых автомобилей негруженых - к = 0,85 - груженых - к = 0,90.
Предельный статический угол поперечного уклона, на котором возникло сползание машины (см. рисунок 3), определим из условия
,
где Z', Z» и Y', Y» - соответственно боковые и нормальные реакции дороги на ходовые органы, расположенные в нижней и верхней частях уклона; z - коэффициент сцепления движителей с опорной поверхностью в боковом направлении.
При действии тяговой или тормозной силы z = (0,8…0,9)сц
Подобные документы
Определение основных параметров двигателя и трансмиссии автомобиля, обеспечивающих ему требуемые тягово-скоростные свойства в заданных условиях движения. Фактор обтекаемости. Максимальная и минимальная нагрузки на шину. Показатели топливной экономичности.
контрольная работа [103,6 K], добавлен 30.11.2010Определение полного веса автомобиля и подбор шин. Методика построения динамического паспорта автомобиля. Анализ компоновочных схем. Построение графика ускорений автомобиля, времени, пути разгона и торможения. Расчет топливной экономичности автомобиля.
курсовая работа [3,6 M], добавлен 25.09.2013Расчёт замедления автомобиля на разных дорожных покрытиях. Расчёт остановочного пути автомобиля при разных скоростях его движения. Влияние тормозных свойств на среднюю скорость движения. Определение коэффициента перераспределения тормозных сил автомобиля.
курсовая работа [138,6 K], добавлен 04.04.2010Построение внешней скоростной характеристики двигателя. Методика и этапы расчета сил сопротивления движению, тяговой силы, ускорений и разгона автомобиля, топливной экономичности, тормозных свойств исследуемой машины. Построение динамического паспорта.
курсовая работа [178,6 K], добавлен 17.02.2012Расчет массы, силового и мощностного баланса, динамического паспорта, топливной экономичности, скоростной характеристики автомобиля. Выбор шины с учетом перераспределения нагрузки при разгоне и торможении. Определение ускорений, времени и пути разгона.
курсовая работа [3,7 M], добавлен 01.10.2014Определение полной массы и нагрузок на оси автомобиля. Выбор двигателя и построение его внешней характеристики. Построение графика граничных ускорений. Определение разгонных характеристик и топливной экономичности, силовой передачи грузового автомобиля.
курсовая работа [12,5 M], добавлен 14.12.2015Определение установившейся скорости движения автомобиля марки ЗИЛ-ММЗ-4505 с полной нагрузкой в заданных дорожных условиях. Расчет ускорения, времени и пути разгона автомобиля, замедления при торможении, тормозного пути автомобиля при всех видах загрузки.
курсовая работа [149,4 K], добавлен 22.09.2013Совершенствование эксплуатационных свойств автомобиля, направленное на снижение тяжести травм при ДТП. Выбор параметров автомобиля, обеспечивающих наилучшие характеристики управляемости. Влияние технического состояния автомобиля на его устойчивость.
презентация [1,4 M], добавлен 29.05.2015Построение динамического паспорта автомобиля. Определение параметров силовой передачи. Расчет внешней скоростной характеристики двигателя. Мощностной баланс автомобиля. Ускорение при разгоне. Время и путь разгона. Топливная экономичность двигателя.
курсовая работа [706,7 K], добавлен 22.12.2013Определение основных параметров автомобиля, двигателя и трансмиссии. Оптимизация мощности двигателя и количества ступеней коробки передач, а также передаточных чисел коробки передач. Характеристики тягово-скоростных свойств и топливной экономичности.
курсовая работа [2,4 M], добавлен 21.12.2013Краткая техническая характеристика автомобиля ВАЗ-21093 (параметры автомобиля). Определение характеристик двигателя и трансмиссии, обеспечивающих требуемые тягово-скоростные свойства автомобиля и топливную экономичность в заданных условиях эксплуатации.
курсовая работа [1,5 M], добавлен 01.03.2010Исследование методики расчета тягово-скоростных свойств автомобиля. Построение диаграммы зависимости динамического фактора от скорости автомобиля. Определение силы тяги на ведущих колесах на передачах, скоростей движения и силы сопротивления воздуха.
контрольная работа [2,9 M], добавлен 23.05.2012Характеристика тягово-скоростных свойств автомобиля. Определение мощности двигателя, вместимости и параметров платформы. Выбор колесной формулы автомобиля и геометрических параметров колес. Тормозные свойства автомобиля и его топливная экономичность.
курсовая работа [56,8 K], добавлен 11.09.2010Определение тягово-скоростных характеристик автомобиля. Выбор прототипа автомобиля. Полный вес, передаточное число коробки передач автомобиля. Расчет показателей топливной экономичности, путевой расход топлива. Динамические качества при торможении.
курсовая работа [429,3 K], добавлен 20.05.2015Расчет тяговой динамики и топливной экономичности автомобиля. Определение полной массы автомобиля и распределение ее по осям. Расчет координат центра тяжести. Динамическая характеристика и определение времени разгона. Расчет основных параметров сцепления.
курсовая работа [404,0 K], добавлен 20.01.2013Определение коэффициента перераспределения тормозных сил на примере автомобиля "ВАЗ-2109". Расчёт критической скорости опрокидывания порожнего и груженого автомобиля при разных радиусах поворота при мокром покрытии. Расчет параметров на скользкой дороге.
курсовая работа [1,6 M], добавлен 13.12.2014Характеристика тягового расчёта автомобиля. Определение параметров автомобиля: полная масса, коэффициент аэродинамического сопротивления, обтекаемости и сцепления колёс с дорогой. Сила сопротивления качению, ускорение во время разгона и баланс мощности.
контрольная работа [91,5 K], добавлен 21.02.2011Оценка тягово-скоростных свойств двигателя внутреннего сгорания. Уравнение движения автомобиля, определение его массы и передаточных чисел коробки передач. Расчет и практическое использование мощностной, топливной, динамической характеристик автомобиля.
курсовая работа [3,0 M], добавлен 30.03.2013Расчет, построение и анализ тяговой характеристики трактора Т-150 и динамической характеристики автомобиля ЗИЛ-130; выбор скоростных режимов работы двигателей. Определение углов продольной и поперечной статической устойчивости трактора и автомобиля.
курсовая работа [3,2 M], добавлен 09.04.2012Расчет и построение внешней скоростной характеристики двигателя. КПД и передаточные числа трансмиссии. Построение динамического паспорта. Исчисление показателей тяговой характеристики. Оценка разгонных свойств АТС. Топливно-экономическая характеристика.
курсовая работа [892,4 K], добавлен 12.01.2016
