Размещено на http://www.allbest.ru/

Министерство образования и науки Российской Федерации

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования

"Тюменский государственный нефтегазовый университет"

Институт транспорта

Кафедра эксплуатации автомобильного транспорта

АВТОМОБИЛИ

Методические указания к практическим занятиям студентов всех форм обучения специальности 190702.65 Организация и безопасность движения и направления 190700.62 Технология транспортных процессов

Составители:

Захаров Д.А., доцент, к.т.н.

Богайчук Я.Э., доцент, к.т.н.

Сопов А.Г., доцент, к.т.н.

Тюмень 2012

Содержание

• Введение
• Практическая работа 1. Силы, действующие на автомобиль
• 1.1 Сопротивление подъему
• 1.2 Сопротивление качению
• 1.3 Сопротивление дороги
• 1.4 Сопротивление воздуха
• 1.5 Сила сопротивления двигателя
• 1.6 Сила сопротивления вспомогательного оборудования
• 1.7 Сила сопротивления трансмиссии
• Контрольные вопросы к практической работе 1
• Практическая работа 2. Уравнения силового и мощностного баланса
• 2.1 Тяговая характеристика автомобиля
• 2.2 Уравнение силового баланса
• 2.3 Уравнение мощностного баланса
• Контрольные вопросы к практической работе 2
• Практическая работа 3. Эксплуатационные свойства автомобиля
• 3.1 Топливная экономичность
• 3.2 Динамичность
• 3.3 Проходимость
• 3.4 Устойчивость
• 3.5 Управляемость
• Контрольные вопросы к практической работе 3
• Литература

Введение

Методические указания предназначены для помощи студентам в подготовке и непосредственному проведению практических работ по дисциплине "Автомобили".

После проведения практических работ студент должен знать:

- внешние и внутренние силы сопротивления, действующие на автомобиль;

- уравнения силового и мощностного баланса;

- условия длительного безостановочного движения автомобиля;

- основные эксплуатационные свойства автомобиля и их показатели.

- показатели топливной экономичности автомобиля и ДВС;

- методики построения графика внешней и частичной скоростной характеристики ДВС, динамического паспорта;

- типы поворачиваемости автомобилей.

Проведение практических работ по дисциплине "Автомобили" у студентов направления подготовки бакалавров 190700.62 "Технология транспортных процессов" направлена на достижение выпускниками следующих компетенций по ФГОС 3-го поколения:

- владеет культурой мышления, способен к обобщению, анализу, восприятию информации, постановке цели и выбору путей ее достижения (ОК-1);

- способен осуществлять экспертизу технической документации, надзор и контроль состояния и эксплуатации подвижного состава, объектов транспортной инфраструктуры, выявлять резервы, устанавливать причины неисправностей и недостатков в работе, принимать меры по их устранению и повышению эффективности использования (ПК-5);

- готов к применению методик проведения исследований, разработки проектов и программ, проведения необходимых мероприятий, связанных с управлением и организацией перевозок, обеспечением безопасности движения на транспорте, а также выполнением работ по техническому регулированию на транспорте (ПК-23).

Критерии оценки результатов выполнения практической работы приведены в рабочей программе дисциплины в электронном учебно-методическом комплексе представленной в системе поддержки дистанционного обучения Educon.

Объем аудиторной нагрузки у студентов очной формы обучения составляет 36 часов, в том числе:

Практическая работа 1 - 12 ч.;

Практическая работа 2 - 10 ч.;

Практическая работа 3 - 14 ч.

Практическая работа 1. Силы, действующие на автомобиль

Цель - научиться определять движущие силы и силы сопротивления движению автомобиля

1.1 Сопротивление подъему

Взаимодействие автомобиля и дороги сопровождается затратами энергии, которые можно разделить на три группы. Энергия затрачивается на подъем автомобиля при движении в гору, на деформацию шин и дороги и на колебания частей автомобиля [2]. Автомобильная дорога состоит из чередующихся подъемов и спусков и редко имеет горизонтальные участки большой длины. Крутизну подъема характеризуют величиной угла в градусах или величиной уклона дороги i.

Сила сопротивления подъему определяется по формуле

, (1.1)

где G_a - вес автомобиля, Н;

- угол подъема.

При движении автомобиля вверх сила сопротивления подъему положительна, а при движении под уклон - отрицательна. Наличие знака минус означает, что сила Р является движущей силой автомобиля, а не силой сопротивления.

Мощность, затрачиваемая на преодоление автомобилем подъема с уклоном i определяется по формуле

, л.с. (1.2)

где V_a - скорость движения автомобиля, км/ч.

Задачи

1. Определить силу и мощность сопротивления подъему легкового автомобиля ГАЗ-3110 при движении его со скоростью 60 км/ч на подъем, угол которого равен 5. Вес автомобиля m_a= 1885 кг.

2. Определить силу и мощность сопротивления подъему легкового автомобиля ГАЗ-3110 при движении его со скоростью 90 км/ч с горы, угол которого равен 5. Вес автомобиля m_a= 1650 кг.

1.2 Сопротивление качению

Сопротивление качению шины по дороге является следствием затрат энергии на гистерезисные (внутренние) потери в шине, а также на образование колеи и поверхностное трение (внешние потери). В действительности энергия затрачивается на восполнение как внутренних, так и внешних потерь, но вследствие сложности учета всех факторов сопротивление качению оценивают по суммарным затратам энергии, условно считая силу сопротивления качению внешней по отношению к автомобилю [3].

При малой скорости (до 50-60 км/ч) коэффициент сопротивления качению можно считать величиной постоянной (табл. 1.1).

Таблица 1.1 Коэффициент сопротивления качению

Тип дороги	f при Va 50 км/ч	f (среднее значение)
Асфальтобетонное покрытие в отличном состоянии в удовлетворительном	0,012 0,018	0,012-0,018 0,018-0,020
Булыжная мостовая	0,03	0,03-0,04
Гравийное покрытие	0,04	0,04-0,07
Грунтовая дорога сухая укатанная после дождя	- -	0,03-0,05 0,05-0,15
Снег укатанный	-	0,07-0,1

В случае движения с большой скоростью коэффициент заметно увеличивается, так как шина не успевает полностью распрямиться в области контакта, вследствие чего возвращается не вся энергия, затраченная на деформацию шины. При увеличении скорости деформации возрастает внутреннее трение в покрышке, также вызывающее увеличение коэффициента f. На твердых покрытиях коэффициент сопротивления качению f увеличивается с уменьшением внутреннего давления воздуха в шине.

Для определения его величины в зависимости от скорости используется формула

, (1.3)

где f_o - коэффициент сопротивления качению при движении автомобиля с малой скоростью;

V_{a -} скорость движения автомобиля, км/ч.

Сила сопротивления качению определяется по формуле

, (1.4)

Мощность, л.с., необходимая для преодоления сопротивления качению при движении автомобиля со скоростью V_a определяется по формуле

, л.с. (1.5)

Задачи

1. Определить силу сопротивления качению при движении автомобиля ВАЗ-2105 по дороге с асфальтобетонным покрытием со скоростью V_a=60 км/ч (m_a=1440 кг).

2. Определить силу и мощность сопротивления качению автомобиля ГАЗ-3110 (m_a=1870 кг) при различных скоростях движения по дороге с асфальтобетонным покрытием (f_o=0,015). Установить зависимость силы и мощности сопротивления качению от скорости движения автомобиля (табл. 1.2).

Таблица 1.2

Показатель	Скорость движения автомобиля, км/ч
	0	30	60	90	120
Pf, Н
Nf, л.с.

3. Определить какой из автомобилей с полной загрузкой затрачивает меньше всего мощности для преодоления сопротивления качению при движении со скоростью 90 км/ч (табл. 1.3). Масса автомобиля определяется по справочной литературе.

Таблица 1.3

Показатель	ВАЗ 2105	ВАЗ 2106	ВАЗ 2108	ВАЗ 2121	ГАЗ 3102	УАЗ 469
Ga, кг
Nf, л.с

4. Сравнить затраты мощности на преодоление сопротивления качению для автобуса, легкового и грузового автомобиля при движении со скоростью V_a=60 км/ч (табл. 1.4). Масса автомобиля определяется по справочной литературе.

Таблица 1.4

Показатель	ВАЗ-2106	ЛАЗ 695 Н	ЗиЛ-431410	Урал 4302
Ga, кг
Nмах, л.с.	80	150	150	180
Nf, л.с.

1.3 Сопротивление дороги

Силы сопротивления качению P_f и подъему P возникают при взаимодействии колес с дорогой и в решающей степени зависят от ее типа, состояния и продольного профиля, поэтому их удобно представлять в виде одной суммарной силы Р, называемой силой сопротивления дороги

, (1.6)

где - коэффициент сопротивления дороги.

Задача

Определить силу сопротивления дороги при движении автомобиля ВАЗ-2105 по дороге I-ой категории с асфальтобетонным покрытием в гору (=5) со скоростью V_a=90 км/ч (масса автомобиля m_a=1440 кг).

1.4 Сопротивление воздуха

Движение автомобиля связано с перемещением частиц воздуха, на что расходуется часть мощности двигателя. Затраты мощности на преодоление сопротивления воздуха складываются из следующих составляющих [3]:

- лобовое сопротивление, которое вызвано разностью давлений спереди и сзади движущегося автомобиля (55-60 %);

- сопротивление, создаваемое выступающими частями (подножками, номерным знаком, антенна 12-18 %);

- сопротивление, возникающее при прохождении воздуха через радиатор и подкапотное пространство (10-15 %);

- трение наружных поверхностей автомобиля о близлежащие слои воздуха (8-10 %);

- сопротивление, вызванное разностью давлений сверху и снизу автомобиля (5-8 %).

Сила аэродинамического сопротивления воздуха движению автомобиля определяется по формуле

, (1.7)

где V_a - скорость автомобиля, м/с;

k_w - коэффициент сопротивления воздуха (обтекаемости), зависящий от формы и качества отделки поверхности автомобиля, Нс²/м ⁴;

F_а - лобовая площадь автомобиля, м².

Коэффициент обтекаемости k_w численно равен силе сопротивления воздуха в Н, создаваемой одним квадратным метром лобовой площади автомобиля, при его движении со скоростью 1 м/с.

Лобовой площадью автомобиля F_а называют площадь его проекции на плоскость, перпендикулярную к продольной плоскости оси автомобиля.

Лобовая площадь легкового автомобиля определяется по формуле

, (1.8)

где В_Г, Н_Г - соответственно габаритная высота и ширина автомобиля, м.

Лобовая площадь грузового автомобиля определяется по формуле

, (1.9)

где В - колея автомобиля, м.

Коэффициент сопротивления воздуха определяется по формуле

, (1.10)

где с_х - коэффициент обтекаемости автомобиля;

_в - плотность атмосферного воздуха, кг/м³.

Плотность воздуха для фактических (реальных) условий эксплуатации определяется по формуле

, (1.11)

где _о - плотность воздуха при нормальных условиях, кг/м³;

Т_{о -} температура воздуха при нормальных условиях, К;

Р - атмосферное давление, Па.

Мощность, л.с., необходимая для преодоления сопротивления воздуха определяется по формуле

. (1.12)

Задачи

1. Определить силу сопротивления воздуха при движении автомобиля ВАЗ-2105 со скоростью 90 км/ч; _в=1,22 кг/м ³; F= 1,8 м²; k_w=0,34.

2. Определить на сколько изменится сила аэродинамического сопротивления Р_w при понижении температуры воздуха до -30 С. V_a=60 км/ч; _о=1,22 кг/м³; Т_о= 293 К; Р_о=101325 Па; k_w=0,34.

3. Определить силу аэродинамического сопротивления Р_w и мощность N_w, затрачиваемую на преодоление сопротивления воздуха при разных скоростях движения автомобиля ВАЗ-2105. Установить зависимость затрат мощности и силы аэродинамического сопротивления (табл. 1.5) от скорости движения автомобиля (_в=1,22 кг/м³; k_w=0,34).

Таблица 1.5

Показатель	Скорость движения автомобиля, км/ч
	0	30	60	90	120
Рw, Н
Nw, л.с

4. Определить какой из легковых автомобилей (табл. 1.6) затрачивает меньше всего мощности N_w для преодоления сопротивления воздуха (V_a=60 км/ч; =1,22 кг/м³).

Таблица 1.6

Показатель	Mitsubishi Lancer 1.3 GLX	Ford Escort 1.3 CL	Peugeot 306 SL	Toyota Corolla 1.3 XL
Cx	0,30	0,32	0,31	0,33
Ширина, мм	1690	1700	1689	1685
Высота, мм	1395	1400	1379	1380
F, м 2
Nw, л.с.

5. Определить какой из автомобилей (табл. 1.7) затрачивает меньше всего мощности N_w для преодоления сопротивления воздуха при движении со скоростью 60 км/ч.

Таблица 1.7

показатель	ВАЗ 2105	ВАЗ 2106	ВАЗ 2108	ВАЗ 2121	ГАЗ 3102	УАЗ 469
Кw	0,34	0,33	0,25	0,24	0,23	0,38
F, м 2	1,8	1,8	1,9	2,2	2,3	3,4
Nw, л.с.

6. Сравнить затраты мощности на преодоление сопротивления воздуха для автобуса, легкового и грузового автомобилей (V_a=60 км/ч).

Таблица 1.8

Показатель	ВАЗ-2106	ЛАЗ 695 Н	ЗиЛ 130	Урал 375 Д
Кw, Нс2/м2	0,34	0,38	0,54	0,71
F, м2	1,8	6,3	5,1	6,2
Nмах, л.с.	80	150	150	180
Nw, л.с.

1.5 Сила сопротивления двигателя

Работа ДВС сопровождается силами трения в цилиндро-поршневой группе (ЦПГ) и подшипниках коленчатого вала, которые создают момент трения двигателя (65-75 % всех механических потерь в двигателе).

Значительная часть сил сопротивления ДВС обуславливается работой газораспределительного механизма, а также насосов системы охлаждения, смазки и топливоподачи, которые создают момент сопротивления механизмов двигателя (15-20 % суммарного сопротивления).

Часть мощности ДВС затрачивается на засасывание, сжатие воздуха (или топливо-воздушной смеси) и выталкивание отработавших газов из цилиндров. Сопротивление газов составляет 15-20 % всех механических потерь [3].

Сила сопротивления двигателя Р_Д, приведенная к ведущим колесам автомобиля определяется по формуле

, (1.13)

где V_{h -} рабочий объем цилиндров двигателя (литраж), л;

S_n - ход поршня, м;

ф_Д - число ходов поршня за один цикл (тактность ДВС);

р_{ДО -} среднее давление механических потерь при вращении коленчатого вала с предельно низкой частотой (n_e ~0), Мпа;

в_{ДО -} коэффициент, учитывающий увеличение давления механических потерь при повышении скорости движения поршней в цилиндрах.

1.6 Сила сопротивления вспомогательного оборудования

При установке двигателя в подкапотное пространство к нему присоединяется вспомогательное оборудования: вентилятор, воздушный фильтр, генератор, компрессор, насос гидроусилителя руля, глушитель. Затраты на привод вспомогательного оборудования достигают 12-16 % от максимального крутящего момента двигателя [3].

Сила сопротивления вспомогательного оборудования автомобиля Р_О, приведенная к его ведущим колесам определяют по формуле

, (1.14)

где р_{ОО -} среднее давление газов, обеспечивающее привод вспомогательного оборудования автомобиля при предельно низкой частоте вращении коленчатого вала (n_e ~0), Мпа;

в_{ОО -} коэффициент, учитывающий увеличение сопротивление вспомогательного оборудования при возрастании частоты вращения коленчатого вала, МПа/(об/мин)².

Задача

Определить силу сопротивления двигателя ЗМЗ-4062.10 и вспомогательного оборудования при движении автомобиля ГАЗ-3110 "Волга" со скоростью 90 км/ч (передаточные числа: 1-4,05; 2-2,34; 3-1,4; 4-1,0; 5-0,85; главная передача - 3,9). Исходные данные в табл. 1.9.

Таблица 1.9

Показатель	Vh, см3	Sn, мм	фД	рДО	вДО	рДО	вДО
Значение	2287	86	4	0,045	0,015	0,01	0,7

1.7 Сила сопротивления трансмиссии

При движении автомобиля мощность от двигателя к ведущим колесам передают агрегаты трансмиссии (сцепление, коробка передач (КПП), раздаточная коробка (РК), карданная передача, ведущий мост). Часть мощности при этом затрачивается на преодоление трения между зубьями шестерен КПП, РК и ведущего моста, в подшипниках и сальниках, на преодоление трения шестерен о масло и на его разбрызгивание. Поэтому мощность, подводимая к ведущим колесам при равномерном движении автомобиля, меньше эффективной мощности двигателя на величину мощности, затрачиваемой на преодоление трения.

Сила сопротивления трансмиссии Р_ТР определяется по формуле

, (1.15)

где Р_{ХО -} сила сопротивления проворачиванию валов агрегата трансмиссии на холостом ходу с малой скоростью (V_а ~0), Н;

а_v, µ_тр - коэффициенты скоростных (Нс/м) и силовых потерь;

n_тр - количество агрегатов (КПП, главная передача) в трансмиссии;

G_{M -} полный вес автомобиля приходящийся на ведущий мост, Н;

K_{Н -} коэффициент, учитывающий тип автомобиля, Н^-1.

Задача

Определить силу сопротивления трансмиссии при движении автомобиля ГАЗ-3110 "Волга" со скоростью 90 км/ч (передаточные числа: I-4,05; II-2,34; III-1,4; IV-1,0; V-0,85; главная передача - 3,9). Исходные данные в табл. 1.10.

Таблица 1.10

Показатель	РХО	аv	µтр	nтр	GM	KН	РТР
Значение	30	3,6	0,016	2	9604	710-6

Контрольные вопросы к практической работе 1

1. От каких факторов зависит сила сопротивления качению автомобиля?

2. От каких факторов зависит сила сопротивления воздуха при движении автомобиля?

3. Как загрузка автомобиля влияет на силы сопротивления движению автомобиля?

4. Как внутренне давление воздуха в шине влияет на силу сопротивления движения автомобиля?

5. От каких факторов зависит сила сопротивления вспомогательного оборудования и сила сопротивления двигателя?

6. От каких факторов зависит сила сопротивления трансмиссии?

Практическая работа 2. Уравнения силового и мощностного баланса

Цель - построить графики уравнений силового и мощностного балансов автомобиля

2.1 Тяговая характеристика автомобиля

Тяговой характеристикой автомобиля называют изображенную в виде график зависимость тяговой силы от скорости движения автомобиля. Тяговую характеристику строят по результатам стендовых или дорожных испытаний автомобиля, или по расчетным данным. Тяговую силу Р_т определяют как отношение момента М_т на полуосях к радиусу r ведущих колес при равномерном движении автомобиля [2].

, (2.1)

где М_т - момент на полуосях (ведущих колесах), Нм; r - радиус ведущих колес, м; М_е - эффективный крутящий момент на коленчатом валу, Нм; i_тр - передаточное отношение трансмиссии; _тр - КПД трансмиссии.

Коэффициент полезного действия трансмиссии принимается из табл. 2.1. Радиус колеса находится по справочнику НИИАТ [4].

Таблица 2.1

Автомобиль	Значение КПД
Легковой	0,88-0,92
Грузовой и автобус	0,80-0,90
Повышенной проходимости	0,78-0,85

Передаточное отношение трансмиссии автомобиля определяется передаточным отношением основной коробки передач (i_к), делителя (i_д) и главной передачи (i_о) по формуле

, (2.2)

где i_тр, i_к, i_д, i_о - передаточное отношение соответственно трансмиссии, коробки передач, делителя, главной передачи.

Скорость автомобиля определяется по формуле

, (2.3)

где n_e - частота вращения коленчатого вала двигателя, об/мин;

r - радиус колеса, м;

i_{тр -} передаточное отношение трансмиссии.

Скоростную характеристику двигателя можно построить по эмпирическим формулам, если известна максимальная мощность N_e и число оборотов n_N.

Мощность на коленчатом валу двигателя N_e определяется по формулам 2.4-2.7.

Для бензиновых двигателей

, л.с. (2.4)

Для дизелей с неразделенной камерой сгорания

, л.с. (2.5)

Для дизелей с предкамерой

, л.с. (2.6)

Для дизелей с вихревой камерой сгорания

, л.с. (2.7)

где n_e - число оборотов коленчатого вала в искомой точке скоростной характеристики двигателя, об/мин;

n_N - число оборотов коленчатого вала, при котором достигается максимальная мощность, об/мин.

Эффективный крутящий момент, Нм, на коленчатом валу двигателя определяется из формулы

, (2.8)

где M_k - крутящий момент двигателя, НМм;

N_е - эффективная мощность двигателя, л.с.;

n - частота вращения коленчатого вала, об/мин.

Задачи

1. Определить, как изменится максимальная скорость движения автомобиля ВАЗ-2105, если заменить задний мост с передаточным числом главной передачи i_о=4,3 (V_мах= 145 км/ч при 5600 об/мин) на i_о=4,1.

2. Построить тяговую характеристику легкового автомобиля ГАЗ-3110 по следующим данным: i_тр1=4,05; i_тр2=2,34; i_тр3=1,4; i_тр4=1; i_тр5=0,85; i_о=3,9; r=0,31 м; _тр=0,9. Значения М_е приведены в табл. 2.2.

Таблица 2.2

Обороты коленвала, об/мин	Мощность, л.с.	Крутящий момент, кгсм
500	12,2085	17,48258
1000	26,0631	18,66118
1500	40,74074	19,44691
2000	55,41838	19,83978
2500	69,27298	19,83978
3000	81,48148	19,44691
3500	91,22085	18,66118
4000	97,66804	17,48258
4500	100	15,91111
5000	97,39369	13,94678

2.2 Уравнение силового баланса

Уравнение силового баланса - это уравнение, выражающее равенство продольных сил, движущих автомобиль и оказывающих сопротивление его движению.

, (2.9)

где Р_i - индикаторная сила тяги автомобиля, Н;

Р_д - сила сопротивления двигателя, Н;

Р_о - сила сопротивления вспомогательного оборудования, Н;

Р_ТР - сила сопротивления трансмиссии, Н;

Р_f - сила сопротивления качению, Н;

Р _- сила сопротивления подъему, Н;

Р_{w -} сила аэродинамического сопротивления воздуха, Н;

Р_{j -} суммарная (приведенная) сила инерции автомобиля, Н.

Р_{кр -} сила на крюке, Н.

При движении автомобиля некоторые силы могут отсутствовать. При равномерном движении нет силы сопротивления инерции (Р_j), при отсутствии прицепа - силы на крюке (Р_кр), а при отсутствии продольного уклона - силы сопротивления подъему (Р). При разъединении двигателя от трансмиссии, например, при движении накатом или переключении передачи, отсутствует индикаторная сила тяги.

Перенеся в уравнении (2.9) в левую часть внутренние силы сопротивления (Р_д, Р_о, Р_ТР) получаем уравнение силового баланса в виде:

, (2.10)

где Р_т - сила тяги автомобиля, Н.

Задача

Определить тяговую силу и силы сопротивления при установившемся равномерном движении автомобиля ГАЗ-3110 (m_a=1870 кг) по дороге с асфальтобетонным покрытием (f_o= 0,015, =0). Результаты занести в таблицу 2.3.

Таблица 2.3

Параметр	Скорость движения автомобиля, км/ч
	0	30	60	90	120
Pт, Н
Pf, Н
Pw, Н

2.3 Уравнение мощностного баланса

Умножив обе части уравнения (2.9) на скорость движения, получим уравнение мощностного баланса:

, (2.11)

Разница между индикаторной мощностью N_i и затратами мощности на преодоление внутренних сопротивлений (N_д) - эффективная мощность двигателя. Поэтому уравнение (2.11) можно записать в виде

. (2.12)

Эффективную мощность двигателя N, л.с., определяют по формуле

, (2.13)

где M_k - крутящий момент двигателя, Н·м;

n - частота вращения коленчатого вала, об/мин.

Если в левую часть уравнения перенести величину мощности теряемой на привод вспомогательного оборудования и в трансмиссии, то

получаем следующие уравнение

. (2.14)

где N_т - тяговая мощность автомобиля, л.с.

Контрольные вопросы к практической работе 2

1. От каких факторов зависит скорость движения автомобиля?

2. Какая сила является движущей при движении автомобиля накатом на ровной без продольных уклонов поверхности?

3. Как загрузка автомобиля влияет на максимальную скорость движения?

4. От каких факторов зависит сила максимальная скорость движения автомобиля?

5. От каких факторов зависит сила тяги автомобиля?

Практическая работа 3. Эксплуатационные свойства автомобиля

Цель - научиться оценивать качество автомобиля по отдельным эксплуатационным свойства

Стремление к конструктивному усовершенствованию и эффективному использованию автомобилей обуславливает потребность в оценке качества их конструкции. Сравнение различных автомобилей базируется на определенном перечне свойств, которые отражают их способность выполнять заданные функции и подлежат измерению с помощью соответствующей системы количественных показателей и характеристик. Совокупность таких показателей и характеристик должна обеспечивать всестороннее и объективное измерение всех основных эксплуатационных свойств автотранспортных средств.

Эксплуатационные свойства автомобилей - объективные особенности его конструкции, которые проявляются в процессе эксплуатации и обуславливают способность автомобиля выполнять заданные функции [2].

К основным эксплуатационным свойствам автомобилей относятся: топливная экономичность, экологическая безопасность, динамичность, управляемость, устойчивость, плавность хода, проходимость.

3.1 Топливная экономичность

Расход топлива автомобилем зависит от его конструкции и технического состояния, дорожных и климатических условий, квалификации водителя и организации дорожного процесса.

Топливная экономичность - это эксплуатационное свойство автомобиля экономно расходовать топливо в процессе эксплуатации.

Для измерения топливной экономичности используют в основном два показателя: путевой расход топлива(л/100 км), транспортный расход топлива (л/100 ткм, л/100 пасс-км) [3].

Совершенствование конструкции автомобиля с точки зрения топливной экономичности оценивают по величине общего расхода топлива Q, л, отнесенного к длине пройденного пути S, км, или к величине транспортной работе W, ткм.

Путевой расход топлива, л/100 км, определяется по формуле

, (3.1)

где g_{e -} удельный расход топлива, кг/кВтч;

N_e - эффективная мощность двигателя, кВт;

V_{a -} скорость движения, км/ч;

_{T -} плотность топлива, г/см³.

В качестве измерителя топливной экономичности двигателя используют удельный эффективный расход топлива g_e, кг/ кВтч и часовой расход топлива G_T, кг/ч, который определяется по формуле

, (3.2)

где P_{e -} среднее эффективное давление, кПа;

Н_{н -} низшая теплота сгорания топлива, кДж/кг;

_{е -} эффективный КПД;

V_{h -} рабочий объем цилиндров двигателя, л;

n - частота вращения коленчатого вала, об/мин.

Путевой расход топлива можно определить по формуле

. (3.3)

Использование уравнения (3.3) затруднено тем, что величина g_e не является независимой переменной, а изменяется при изменении числа оборотов n_e и степени использования мощности И двигателя.

Задачи

1. Определить часовой расход топлива двигателя ЗМЗ-511.10 при различных параметрах работы (1000, 2000, 3000 об/мин). График внешней скоростной характеристики двигателя ЗМЗ-511.10 представлен на рис. 3.1, технические характеристики двигателя - в табл. 3.1 [4].

Таблица 3.1 Технические характеристики двигателя ЗМЗ-511

Рабочий объем цилиндров, л	4,25
Номинальная мощность при частоте вращения коленчатого вала 3200 мин/мин, кВт (л.с.)	92 (125)
Максимальный крутящий момент при частоте вращения коленчатого вала 2000-2500 об/мин, Н·м (кгс·м)	294 (30)
Минимальный удельный расход топлива г/кВт*ч (г/л.с.·ч)	286 (210)
Топливо	АИ-80

Рисунок 3.1. Внешняя скоростная характеристика двигателя ЗМЗ-511.10

1. 2. Определить путевой расход топлива при равномерном движении автомобиля ЗиЛ-431410 с двигателем ЗМЗ-511.10 (рис. 3.1) по дороге I-ой категории с асфальтобетонным покрытием (f_o=0,015; =0; _T =0,76 кг/л; _тр=0,9). Результаты заносятся в табл. 3.2.

Таблица 3.2

Показатель	Скорость движения автомобиля, км/ч
	0	30	60	90	120
ge, кг/кВтч
Pw, Н
Pf, Н
qП, л/100 км

3.2 Динамичность

автомобиль двигатель топливный экономичность

Динамическим фактором D автомобиля называют отношение разности тяговой силы и силы сопротивления воздуха к весу автомобиля.

, (3.4)

где Р_{т -} сила тяги на ведущих колесах, Н;

Р_w - сила аэродинамического сопротивления воздуха, Н;

G_{а -} вес автомобиля, Н;

М_{е -} эффективный крутящий момент, Нм;

i_{тр -} передаточное отношение трансмиссии;

r - радиус колеса, м;

_тр - КПД трансмиссии;

V_{а -} скорость движения автомобиля, м/с;

к_w - коэффициент обтекаемости, Нс²/м⁴.

F - лобовая площадь автомобиля, м².

На низших передачах динамический фактор больше, чем на высших из-за увеличения тяговой силы и уменьшения силы сопротивления воздуха [1]. Так как при движении автомобиля с малой скоростью сила Р_т невелика и ее можно пренебречь, то динамический фактор на низших передачах для скоростей до 15-20 км/ч можно определить по формуле

. (3.5)

Преобразуя уравнение силового баланса получаем уравнение

, (3.6)

где _- коэффициент сопротивления дороги;

_вр - коэффициент учета вращающихся масс;

g - ускорение свободного падения, м/с²;

j - ускорение автомобиля, м/с².

При равномерном движении ускорение и замедление равны нулю, следовательно, значение D определяет и величину . Время равномерного движения автомобиля обычно невелико по сравнению с общим временем его работы. Например, при эксплуатации в городах автомобили движутся равномерно 15-25 % времени. От 30 до 45 % времени приходится на ускоренное движение и 30-40 % - на движение накатом и торможение.

Динамический фактор по сцеплению определяется по формуле

, (3.7)

где Р_{сц -} сила сцепления ведущих колес с опорной поверхностью, Н;

_х - коэффициент сцепления ведущих колес с дорогой;

m_{2 -} коэффициент изменения реакций на ведущих колесах;

G_{2 -} вес автомобиля, приходящаяся на ведущий мост, Н.

Движение автомобиля без буксования ведущих колес возможно при соблюдении условия D_сц D. Для длительного безостановочного движения автомобиля необходимо выполнения условия D.

Условие длительного безостановочного движения автомобиля без буксования ведущих колес описывается неравенством

D_сц D . (3.8)

Неравномерное движение автомобиля может быть ускоренным или замедленным. Показателями динамических свойств при неравномерном движении служат величина ускорения, путь и время, необходимые для движения автомобиля в определенном интервале скоростей.

В качестве приближенного измерителя динамических свойств часто используют так называемую удельную мощность N_уд, которая представляет собой отношение максимальной эффективной мощности двигателя (N_max) к полной массе автомобиля m_a, выраженной в тоннах:

, л.с./т. (3.9)

Увеличение крутящего момента до значения М_емах при уменьшении числа оборотов от n_N до n_M оказывает значительное влияние на устойчивость режима работы автомобильного двигателя. Устойчивость режима работы двигателя оценивают запасом крутящего момента, называемым коэффициентом приспособляемости k_M, который представляет собой отношение максимального крутящего момента М_емах к крутящему моменту при максимальной мощности М_еN

. (3.10)

Коэффициент приспособляемости характеризует свойство двигателя преодолевать кратковременные повышенные нагрузки (увеличенные моменты сопротивления при движении на одной и той же передаче).

Задачи

1. Определить удельную мощность N_уд для различных моделей автомобилей, представленных в табл. 3.3.

2. Определить динамический фактор легкового автомобиля ГАЗ-3110 с полной нагрузкой при движении на прямой передаче со скоростью 60 км/ч (сила тяги составляет 2234 Н).

3. Определить коэффициент приспособляемости для различных моделей автомобилей, представленных в табл. 3.4.

4. Определить динамический фактор легкового автомобиля ГАЗ-3110 с полной нагрузкой при движении на прямой передаче со скоростью 60 км/ч (тяговая сила 2234 Н).

5. Определить возможность движения автомобиля ГАЗ-3110 с полной нагрузкой со скоростью 60 км/ч по дороге, которая характеризуется коэффициентами =0,08, _х=0,1.

Таблица 3.3

Модель автомобиля	Полная масса, кг	Максимальная мощность, л.с.	Удельная мощность, Nуд, л.с./т
ВАЗ 2106	1445	80
ВАЗ 2105	1395	69
ГАЗ 3110	1885	100
Volvo V 90	2015	184
Toyota Camry	1860	131
Mersedes Benz ML 230	2650	218
Mersedes Benz ML 420	2650	271
Nissan Patrol	2920	200

Таблица 3.4

Модель автомобиля	Мемах, Нм (ne)	МеN, Нм (ne)	kM
ГАЗ 3110 (ЗМЗ-402)	186 (2500)	147 (4500)
Volvo S 90 (В 6304)	268 (6000)	242 (4200)
Volvo S70 (B5234T)	300 (2000-5280)	300 (5280)

3.3 Проходимость

Проходимость - эксплуатационное свойство автомобиля, характеризующее способность автомобиля передвигаться по опорной поверхности, создающей большие сопротивления движению, обусловленные ее реологическими свойствами, сложным рельефом или наличием на ней локальных препятствий [3].

Проходимость автомобиля зависит от многих факторов (опорно-тяговые свойства, геометрические параметры АТС, конструкция отдельных агрегатов трансмиссии). Кроме того, на проходимость оказывают влияние такие эксплуатационные свойства автомобиля, как устойчивость и маневренность [1].

К опорно-тяговым показателям проходимости автомобиля относятся: удельная сила тяги на крюке, коэффициенты сопротивления качению и сцепления.

Для установления показателей геометрической проходимости автомобиля (см. рис. 3.2) определяют дорожный просвет h, передний _п и задний _п углы проходимости, передний l_пс и задний свес автомобиля l_зс, радиусы продольной _пр и поперечной проходимости _поп.

Дорожный просвет - это расстояние h_П между одной из низших точек автомобиля и плоскости дороги, которое характеризует возможность движения автомобиля без задевания сосредоточенных препятствий (камней, пней и т.д.).

Рисунок 3.2. Показатели геометрической проходимости автомобиля

Углы проходимости характеризуют проходимость автомобиля по неровным дорогам при въезде на препятствие или съезде с него. Для определения величины углов проходимости проводят прямые линии, касательные к внешним окружностям шин передних и задних колес и к наиболее удаленным точкам передней и задней части автомобиля.

Передний свес l_пс - расстояние от крайней передней точки автомобиля до плоскости, перпендикулярной оси и проходящей через переднюю ось. Задний свес l_зс - аналогичный показатель l_пс, относящийся к задней оси.

Радиусы продольной _пр и поперечной _пп проходимости определяют очертания препятствий, которое, не задевая, может преодолеть автомобиль.

Чем меньше величины радиусов продольной _пр и поперечной _пп проходимости, переднего и заднего свеса, тем лучше проходимость автомобиля. Уменьшая базу автомобиля, можно уменьшить радиус продольной проходимости.

Минимальный радиус поворота внешнего переднего колеса R_н, ширина полосы движения А, которую занимает автомобиль при повороте, наибольший выход отдельных частей автомобиля за пределы траекторий движения внешнего переднего а и внутреннего заднего b колес являются показателями маневренности автомобиля.

Маневренность - свойство автомобиля поворачиваться на минимальной площади.

Максимальная ширина полосы движения А определяют по формуле

, м, (3.11)

где R_b - минимальный радиус поворота внутреннего заднего колеса, м.

Для повышения проходимости грузовых автомобилей и снижения силы сопротивления качению задние колеса делают одинарными. У грузовых автомобилей общего назначения (ограниченной проходимости) задние колеса делают сдвоенными. Для количественной оценки совмещения колеи используется коэффициент совмещения (совпадения) колеи _с, который определяется по формуле

, (3.12)

где h₂, h₁, H₂, H_{1 -} параметры колеи передних и задних колес, м.

Чем ближе коэффициент совмещения колеи _с единице, тем меньше сила сопротивления качению при движении автомобиля.

Задачи

1. Сравнить значения коэффициента совмещения колеи _с для автомобилей КамАЗ-5320, УрАЛ-4320, ГАЗ-3307.

2. Определить максимальную ширину А полосы движения автомобиля ГАЗ-3110 при криволинейном движении с радиусом поворота R=40 м. R_н=40,74 м, R_b=39,26 м, а=0,36 м, b=0,21.

3. Сравнить показатели геометрической проходимости автомобилей (табл. 3.5). Значения показателей занести в табл. 3.6.

Таблица 3.5 Задания по вариантам

Вариант	Автомобиль
1	ВАЗ-2105	ГАЗ-3110	ВАЗ-2108
2	ЛАЗ-695Н	ЛАЗ-4202	ЛиАЗ-677
3	КамАЗ-5320	МАЗ-5335	КрАЗ-257Б 1
4	КамАЗ-5410	МАЗ-6422	Урал-377СН
5	КамАЗ-5511	МАЗ-5549	КрАЗ-256Б 1
6	ГАЗ-3307	ЗИЛ-431410	ЗИЛ-133ГЯ
7	ПАЗ-3202	ЛАЗ-4202	КАвЗ-3976
8	ГАЗ-66	Урал-375Д	Урал-4320
9	УАЗ-3303	ВАЗ-21213	УАЗ-31512

Таблица 3.6 Показатели проходимости

Показатель	Автомобиль
дорожный просвет hП, м
передний п угол проходимости,
задний п угол проходимости,
радиусы продольной проходимости пр, м
радиус поперечной проходимости пп, м
передний lпс свес автомобиля, м
задний lзс свес автомобиля, м

3.4 Устойчивость

Устойчивость - способность автомобиля сохранять заданное направление движения и ориентацию в пространстве при действии различных возмущающих сил.

Под потерей автомобилем устойчивости подразумевается опрокидывание или скольжение автомобиля. В зависимости от направления опрокидывания и скольжения различают продольную и поперечную устойчивость. Более вероятно и опасно нарушение поперечной устойчивости, которое происходит под действием центробежной силы, поперечной составляющей силы тяжести, силы бокового ветра, а также в результате ударов о неровности дороги [1].

Показатели поперечной устойчивости:

максимальная (критическая) скорость движения V_o по кругу, соответствующая началу заноса автомобиля, км/ч;

максимальная (критическая) скорость движения V_з по кругу, соответствующая началу опрокидывания автомобиля, км/ч;

максимальный (критический) угол косогора _з, соответствующий началу поперечного скольжения колес, град.;

максимальный (критический) угол косогора _о, соответствующий началу опрокидывания автомобиля, град.

Критическая скорость, км/ч, по условиям опрокидывания определяется по формуле

, (3.13)

где В _- колея автомобиля, м;

L - расстояние между осями (база) автомобиля, м;

h_{ц -} высота от центра тяжести до опорной поверхности, м;

- угол поворота управляемых колес, рад.

Угол поворота управляемых колес, рад, определяется

. (3.14)

Критическая скорость по условиям заноса определяется по формуле

, (3.15)

где _{у -} коэффициент сцепления шины с опорной поверхностью в поперечном направлении. В расчетах можно принимать _у = _х.

Задачи

Подобные документы

• Расчет тяговой динамики и топливной экономичности автомобиля ВАЗ-21120

  Расчет 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 01.10.2014
  

• Эксплуатационные свойства автомобиля

  Расчёт показателей эксплуатационных свойств автомобиля: внешней скоростной характеристики двигателя, передаточных чисел трансмиссии, тягового и мощностного баланса, времени и пути разгона, топливной экономичности, диапазон частоты вращения коленвала.
  
  курсовая работа [200,7 K], добавлен 13.05.2009
  

• Расчет тягово-скоростных свойств и топливной экономичности автомобиля

  Построение 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 22.12.2013
  

• Расчет эксплуатационных свойств автомобиля ВАЗ-2103

  Построение 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 17.02.2012
  

• Исследование тягово-скоростных свойств и топливной экономичности автомобиля в заданных условиях эксплуатации

  Расчет 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
  

• Анализ тягово-скоростных свойств автомобиля Audi A8

  Построение внешней скоростной характеристики двигателя. Построение графиков силового баланса. Оценка показателей разгона автомобиля Audi A8. Путь разгона, его определение. График мощностного баланса автомобиля. Анализ тягово-скоростных свойств автомобиля.
  
  контрольная работа [430,5 K], добавлен 16.02.2011
  

• Расчет основных параметров автомобиля

  Определение 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 25.09.2013
  

• Расчет параметров проектируемого средства автотранспорта - автомобиля ГАЗ-3302

  Построение внешней скоростной характеристики двигателя, график силового баланса, тяговая и динамическая характеристики. Определение ускорения автомобиля, времени и пути его разгона, торможения и остановки. Топливная экономичность (путевой расход топлива).
  
  курсовая работа [298,4 K], добавлен 26.05.2015
  

• Тяговый расчёт автомобиля МАЗ-54326

  Определение 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 14.12.2015
  

• Анализ тягово-скоростных свойств автомобиля ЗИЛ-4104

  Построение внешней скоростной характеристики двигателя автомобиля с использованием эмпирической формулы. Оценка показателей разгона автомобиля, графики ускорений, времени и пути разгона. График мощностного баланса, анализ тягово-скоростных свойств.
  
  курсовая работа [146,1 K], добавлен 10.04.2012
  

• Модернизация конструкции коробки передач грузового автомобиля УРАЛ - 4320 в целях повышения эксплуатационных характеристик

  Оценка технологичности сборки коробки передач. Условия эксплуатации механизма и техническое обслуживание. Построение внешней скоростной характеристики двигателя. Определение мощностного баланса автомобиля. Расчет на прочность промежуточного вала.
  
  курсовая работа [1,7 M], добавлен 10.12.2021
  

• Проектирование и расчет эксплуатационных свойств автомобиля

  Подбор и построение внешней скоростной характеристики двигателя. Определение передаточного числа главной передачи. Построение графиков ускорения, времени и пути разгона. Расчет и построение динамической характеристики. Тормозные свойства автомобиля.
  
  курсовая работа [1,5 M], добавлен 17.11.2017
  

• Расчет показателей тяговой, тормозной динамичности и топливной экономичности автомобиля

  Определение полной массы автомобиля, распределение её по осям; размер шин, радиус качения. Расчёт параметров и построение внешней скоростной характеристики двигателя. Передаточные числа КПП и трансмиссии. Динамический фактор, силовой и топливный баланс.
  
  курсовая работа [736,9 K], добавлен 06.01.2014
  

• Тяговый и топливно-экономический расчет автомобиля

  Расчет полной и сцепной массы автомобиля. Определение мощности и построение скоростной характеристики двигателя. Расчет передаточного числа главной передачи автомобиля. Построение графика тягового баланса, ускорений, времени и пути разгона автомобиля.
  
  курсовая работа [593,2 K], добавлен 08.10.2014
  

• Тяговый расчет автомобиля-прототипа ИЖ-2717

  Расчёт мощности и частоты вращения коленчатого вала двигателя автомобиля. Подбор передаточных чисел коробки передач. Тяговый баланс автомобиля. Расчёт внешней скоростной характеристики двигателя. Построение динамической характеристики автомобиля.
  
  курсовая работа [236,2 K], добавлен 12.02.2015
  

• Рассчётно-графический анализ тягово-скоростных свойств автомобиля ГАЗ-13

  Особенности построения внешней скоростной характеристики двигателя. Методы построения графиков силового баланса и динамической характеристики. Определение реальных значений основных параметров автомобиля для сравнения их с полученными расчётными данными.
  
  курсовая работа [255,8 K], добавлен 09.06.2010
  

• Расчет автомобиля с ГМП

  Автомобиль, теория эксплуатационных свойств. Определение параметров приемистости автомобиля. Определение мощности двигателя. Построение внешней скоростной характеристики двигателя. Тяговая, динамическая, топливная характеристики автомобиля. Выбор шин.
  
  курсовая работа [25,6 K], добавлен 04.11.2008
  

• Тягово-скоростные свойства автомобиля ВАЗ-2170

  Расчет сил тяги и сопротивления движению, тяговые характеристики, построение динамического паспорта автомобиля, графика разгона с переключением передач и максимальной скоростью движения. Тягово-скоростные свойства автомобиля. Скорость и затяжные подъёмы.
  
  курсовая работа [941,5 K], добавлен 27.03.2012
  

• Тяговый расчёт автомобиля

  Определение полной массы автомобиля. Выбор шин и определение радиуса ведущего колеса. Расчет и построение внешней скоростной характеристики двигателя. Определение передаточного числа главной передачи, удельной силы тяги, построение тяговой характеристики.
  
  реферат [476,6 K], добавлен 26.03.2009
  

• Тягово-динамический расчет автомобиля Рено Логан

  Тип и назначения автомобиля, характеристика области его применения, условия эксплуатации и топливная экономичность. Определение полной массы автомобиля, подбор шин. Выбор числа передач и двигателя, построение его внешней скоростной характеристики.
  
  курсовая работа [978,2 K], добавлен 01.04.2014
  

• главная
• рубрики
• по алфавиту
• вернуться в начало страницы
• вернуться к началу текста
• вернуться к подобным работам