Поверочный тяговый расчет автомобиля Урал 43202

Размещено на http://www.allbest.ru/

Рязанское высшее воздушно-десантное командное училище (Военный институт)

Факультет коммуникаций и автомобильного транспорта

Кафедра автомобили и автомобильное хозяйство

Дисциплина Конструкция и эксплуатационные свойства транспортных и транспортно-технологических машин и оборудования (КиЭС ТиТТМО)

Контрольное задание

по теории эксплуатационных свойств автомобилей

Поверочный тяговый расчет автомобиля Урал 43202

Рязань 2016 г.



Содержание

Введение

1. Выбор и определение исходных данных

2. Расчет и построение динамической характеристики

3. Определение параметров интенсивности разгона автомобиля

4. Решение задач с использованием полученных параметров расчета и характеристик

4.1 Определение максимальной скорости движения

4.2 Определение максимальной скорости движения на подъеме

4.3 Определение максимального угла подъема

Заключение

Список литературы

Приложения



Введение

разгон автомобиль тяговый

Основным показателем тягово-скоростных свойств автомобиля является средняя скорость. Максимально возможная средняя скорость является основным обобщающим показателем, учитывающим условия и режимы движения автомобиля.

В зависимости от поставленных задач тяговый расчет может быть поверочным и проектировочным.

Поверочный тяговый расчет проводят с целью определения тяговых и скоростных свойств существующего автомобиля. Основными его задачами являются:

определение возможных скоростей движения автомобиля в заданных дорожных условиях;

определение максимальных сопротивлений, которые могут быть преодолены на различных передачах;

определение свободной силы тяги, которая может быть использована для буксирования прицепа, преодоления препятствий и разгона автомобиля;

определение параметров интенсивности разгона.

Проектировочный тяговый расчет проводят с целью определения основных параметров проектируемого автомобиля по исходным данным и требованиям к его тягово-скоростным свойствам, которые указываются в техническом задании на проектирование.

В данном контрольном задании выполняется поверочный тяговый расчет автомобиля с построением его динамической характеристики, а также определяются параметры интенсивности его разгона до заданной скорости.



1. Выбор и определение исходных данных

Для выполнения поверочного тягового расчета необходимо иметь значения следующих параметров:

1) полная масса автомобиля ma и сила тяжести Ga , действующая на автомобиль

ma= mс + mг + mэ (1)

Ga= ma·g, (2)

где mс - масса автомобиля в снаряженном состоянии - 8120 кг;

mг - масса перевозимого груза 7000*0,75=5250 кг;

mг - масса экипажа 2х80=160 кг;

g - ускорение свободного падения 9,8 м/с2;

2) статический радиус колес rСТ определяем исходя из маркировки шины

rСТ = 0,5 dн лz, (3)

где лz - коэффициент вертикальной деформации шины, кг, лz = 0.8 [1].

rСТ = 0,5·1100 ·0,8 = 440 мм = 0,44 м.

3) передаточные числа трансмиссии при включении пониженной передачи в раздаточной коробке (РК) и первой передачи в коробке передач (КП), повышенной передачи в РК и всех передач в КП [2]

UТР j = UКПj UРКн,в UГП, (4)

где UКП i - передаточное число КП на j-той передаче, UКП1=5,62, UКП2=2,89, UКП3=1,64, UКП4=1,00, UКП5 =0,724;

UРК н,в - передаточные числа РК, UРКн=2,15, UРК,в =1,30;

UГП - передаточное число главной передачи, UГП =7,32;

4) лобовая площадь автомобиля Fлоб

Fлоб = Клоб Н В, (5)

где Клоб - коэффициент заполнения лобовой площади, Клоб =0,8[1];

Н, В - высота и колея автомобиля, Н=2,645 м, В=2,02 м [2].

Результаты расчетов по формулам (1)-(5) сведены в таблицу 1.

Таблица 1. Исходные данные для построения динамической характеристики автомобиля

Условное обозначение	Размерность	Значения
ma	кг	13530
Ga	Н	132594
rСТ	м	0,539
UТР 1	-	88,45
UТР 2	-	53,48
UТР 3	-	27,5
UТР 4	-	15,61
UТР 5	-	9,52
UТР 6	-	6,89
Fлоб	м2	4,274



2. Расчет и построение динамической характеристики

Для расчета скорости Va и силы тяги автомобиля Ра выбираем 5 значений частоты вращения коленчатого вала ne и соответствующие им 5 значений мощности двигателя Ne [2]. Первое значение соответствует минимальной частоте вращения, последнее - максимальной мощности, а одно из промежуточных - максимальному значению крутящего момента Мк, при одинаковом интервале между соседними значениями ne.

Далее рассчитываем 5 значений мощности двигателя Ne' с учетом потерь на привод вспомогательного оборудования по формуле

N'е=(1-Кп) Ne (5)

где Кп - коэффициент потерь на вспомогательное оборудование, Кп = 0,1 [1].

Выбранные и рассчитанные значения ne , Ne ,Ne' заносим в таблицу 2.

Таблица 2. Внешняя скоростная характеристика двигателя с учетом потерь на вспомогательное оборудование

Обозначение параметров	Размерность	Текущие значения параметров
ne i	мин -1	1000	1300	1600	1900	2100
Nе i	Вт	140000	190000	207000	230000	243000
Ne i'	Вт	126000	171000	186000	207000	219000

Затем рассчитываем показатели динамической характеристики:

1) скорость автомобиля

(6)



2) сила тяги на ведущих колесах автомобиля

(7)

где зтр - коэффициент полезного действия трансмиссии, зтр = 0,67 [1];

3) сила сопротивления воздуха (для значений Va i,j ? 30-40 км/ч)

(8)

где с_х - коэффициент обтекаемости автомобиля, с_х = 0,85[1];

с_в - плотность воздуха, (с_в = 1,23 кг/м3);

4) динамический фактор

(9)

Расчет показателей динамической характеристики производится для каждого значения n_e i и U_ТРj, полученные значения заносим в таблицу (3).

По рассчитанным значениям строится динамическая характеристика автомобиля Урал, как функция D_{ai, j} = f (V_{a i, j}), представленная на рисунке 1.

Как видим максимальная скорость равна 50 км/ч.



Рисунок 1. Динамическая характеристика автомобиля Урал 43202

Таблица 3. Значения показателей динамической характеристики автомобиля

Переда-чи в КП и РК, UТР j	Рассчитывае-мые пара-метры	Значения рассчитываемых параметров при ne i и Ne i
		ne 1 =1000	ne 2 =1300	ne 3 =1600	ne 4 =1900	ne 5 =2100
		Ne 1 =140000	Ne 2 =190000	Ne 3 =207000	Ne 4 =230000	Ne 5 =243000
1	2	3	4	5	6	7
1н, UТР1 =88,45	Va i, 1, м/с	0,522	0,679	0,836	0,992	1,097
	Va i, 1, км/ч	1,88	2,444	3,009	3,573	3,949
	Ра i, 1, Н	241200	251800	222600	208600	199700
	Рw i, 1, Н	0,61	1	1,6	2,2	2,7
	Da i, 1	1,819	1,899	1,679	1,573	1,506
1в, UТР2 =	Va i, 2, м/с	0,864	1,123	1,382	1,641	1,814
	Va i, 2, км/ч	3,11	4,043	4,976	5,909	6,531
	Ра i, 2, Н	145900	152300	134600	126100	120700
	Рw i, 2, Н	1,667	2,8	4,3	6	7,3
	Da i, 2	1,1	1,148	1,015	0,951	0,91
2в, UТР3 =	Va i, 3, м/с	1,68	2,184	2,688	3,192	3,528
	Va i, 3, км/ч	6,048	7,862	9,677	11,491	12,701
	Ра i, 3, Н	75000	78300	69200	64850	62070
	Рw i, 3, Н	6,3	10,7	16,1	22,8	27,8
	Da i, 3	0,566	0,59	0,522	0,489	0,468
3в, UТР4 =	Va i, 4, м/с	2,96	3,848	4,735	5,623	6,215
	Va i, 4, км/ч	10,655	13,851	17,048	20,244	22,375
	Ра i, 4, Н	42570	44440	39280	36810	35240
	Рw i, 4, Н	19,5	33	50,1	70,7	86,3
	Da i, 4	0,321	0,335	0,296	0,277	0,265
4в, UТР 5 =	Va i, 5, м/с	4,853	6,309	7,765	9,221	10,191
	Va i, 5, км/ч	17,471	22,712	27,953	33,194	36,688
	Ра i, 5, Н	25960	27100	23950	22450	21490
	Рw i, 5, Н	52,6	89	134,7	190	232
	Da i, 5	0,195	0,204	0,18	0,168	0,16
5в, UТР 6 =	Va i, 6, м/с	6,705	8,717	10,729	12,74	14,081
	Va i, 6, км/ч	24,139	31,381	38,623	45,865	50,693
	Ра i, 6, Н	18790	19620	17430	16250	15550
	Рw i, 6, Н	100,5	169,8	257,2	362,6	443
	Da i, 6	0,141	0,147	0,129	0,12	0,114



3. Определение параметров интенсивности разгона автомобиля

Определение времени разгона ф до заданной скорости 70 км/ч производится методом графического интегрирования зависимостей величин, обратных ускорению , которые рассчитываются по данным таблицы 3, кроме значения U_ТР1. Поскольку заданная больше максимальной рассчитаем до максимальной - до 50 км/ч.

Ускорение автомобиля определяем по следующей формуле

(10)

где ш - коэффициент сопротивления движению, ш = 0,1;

д_{вр j} - коэффициент учета вращающихся масс автомобиля.

Для нахождения д_{вр j} используют формулу

(11)

где А, В - коэффициенты кинетической энергии силовой установки и колес соответственно, А = 0,002, В = 0,04 [2].

Расчет j_ai, _j, , д_{вр j} производится для каждого значения D_{a i, j} и UТР _j

Результаты заносим в таблицу 4.

По рассчитанным значениям строим графики величин, обратных ускорению, как функции = f(V_{a i, j}), представленные на рисунке 2.

На построенных графиках определяем пределы интегрирования для каждой передачи, после чего подсчитываются площади полученных фигур, ограниченных осью абсцисс, перпендикулярами, проведенными через найденные пределы интегрирования V_aнj, V_aкj, и самими графиками. При этом последним пределом интегрирования является заданная скорость 50 км/ч.

Далее определяем масштаб времени разгона М_ф, с/мм2, по следующей формуле:

(12)

где M_Va (0,093 м/с·мм), M_1/ja (0,09 с2/м·мм) - масштабы скорости и величины обратной ускорению, рассчитанные применительно к построенному графику, м/с·мм2, с2/м·мм2.

Таблица 4. Значения показателей величин, обратных ускорениям

Рассчитываемые параметры для передач	Значения рассчитываемых параметров при Va i, j , м/с
1в, двр 2 =6,76	Va 1, 2 =0,864	Va 2, 2 =1,123	Va 3, 2 =1,382	Va 4, 2 =1,641	Va 5, 2 =1,814
ja i, 2, м/с2	1,45	1,52	1,326	1,234	1,175
1/ja i, 2, с 2/м	0,69	0,685	0,754	0,811	0,851
2в, двр 3 =2,553	Va 1, 3 =1,618	Va 2, 3 =2,184	Va 3, 3 =2,688	Va 4, 3 =3,192	Va 5, 3 =3,528
ja i, 3, м/с2	1,788	1,883	1,619	1,493	1,413
1/ja i, 3, с 2/м	0,599	0,531	0,618	0,67	0,708
3в, двр 4 =1,527	Va 1, 4 =2,96	Va 2, 4 =3,848	Va 3, 4 =4,735	Va 4, 4 =5,623	Va 5, 4 =6,215
ja i, 4, м/с2	1,418	1,507	1,257	1,136	1,059
1/ja i, 4, с2/м	0,705	0,663	0,796	0,88	0,944
4в, двр 5 =1,221	Va 1, 5 =4,853	Va 2, 5 =6,309	Va 3, 5 =7,765	Va 4, 5 =9.221	Va 5, 5 =10,191
ja i, 5, м/с2	0,766	0,833	0,639	0,545	0,484
1/ja i, 5, с2/м	1,306	1,201	1,565	1,836	2.066
5в, двр 6 =1,135	Va 1, 6 =6,705	Va 2, 6 =8,717	Va 3, 6 =10,729	Va 4, 6 =12,74	Va 5, 6 =14,081
ja i, 6, м/с2	0,354	0,403	0,249	0.171	0,12
1/ja i, 6, с2/м	2.827	2,482	4,02	5,848	8,3



Затем рассчитываем время разгона на каждой передаче

ф_j = М_ф F_j, (13)

где Fj - площадь j-той фигуры на графиках величин, обратных ускорению, мм2.

Общее время разгона определяется нарастающим итогом следующим образом:

ф=?ф _j (14)

Результаты расчетов по формулам (12), (13) и (14) заносим в таблицу 5.

Таблица 5. Время разгона автомобиля Урал 43202 с переключением передач до заданной скорости 50 км/ч

Показатели	Значения
	Vка 1=14,94	Vка2=22,5	Vка3=36,7	Vка4=50
М, с/мм2	0,0084
Fj, мм2	234	182	533	2485
У Fj, мм2	234	416	949	3434
фj, с	1,872	1,52	4,48	20,8
Уфj, с	1,87	3,49	7,97	ф =28,8



Рисунок 2. График величин обратным ускорениям

По результатам таблицы 5 строится график времени разгона, как функция ?ф _j = f(V_аj) рисунок 3.

Рисунок 3. График времени разгона



Путь разгона S определяем также методом графического интегрирования зависимости V_а^к_j = f(?ф_j). Для чего из построенных точек графика ?фj= f(V_а^к_j) проводим перпендикуляры к оси ординат, которые будут являться пределами интегрирования, аналогичным образом подсчитываем площади полученных фигур, определяем масштаб графика М_S с использованием формулы (12) и рассчитываем путь разгона на каждой передаче S_j и путь разгона нарастающим итогом ?S_j по формулам (13) и (14).

Полученные результаты заносим в таблицу 6.

Таблица 6. Путь разгона автомобиля Урал 43202 с переключением передач до заданной скорости 50 км/ч

Показатели	Значения
	Vка 1=14,94	Vка2=22,5	Vка3=36,7	Vка4=50
М S, м/мм2	0,07
Fj, мм2	75	81	484	3510
У Fj, мм2	75	156	640	4150
S j, м	5,25	5,67	33,88	245,57
У S j, м	5,25	10,92	44,8	S =290,5



4. Решение задач с использованием полученных параметров расчета и характеристик

4.1 Определение максимальной скорости движения

Для определения возможной скорости при равномерном движения автомобиля на горизонтальной дороге с покрытием (ш = f =0,1) к оси ординат динамической характеристики проводим перпендикуляр из точки, соответствующей ш = D = 0,1до пересечения с одним из графиков D_{a i}, _j = f (V_{a i, j}). Полученные точка пересечения проецируется на ось абсцисс, после чего определяем значение максимально возможной скорости движения в заданных условиях.

Таким образом, получим, что максимально возможная скорость движения в заданных условиях Va ? 52км/ч.

4.2 Определение максимальной скорости движения на подъеме

При равномерном движении на подъеме с углом 10 град. находим

D_а = ш = fcosб + sinб = 0,272.

Через ординату со значением D_а = 0,272 до пересечения с кривой D_а = =f(V_а) (рисунок 1) проводим перпендикуляр и находим V_а = 22. Найденная скорость соответствует движению машины на 5 передаче в КП и 2 передаче в РК.



4.3 Определение максимального угла подъема

Максимальный угол подъема определяем по формуле

(15)

где f - коэффициент сопротивления качению.

На 1 передаче выберем максимальное значение D_а = 1,899, подставив заданные значения в формулу (15), получим б ? 58,8°



Заключение

В данном контрольном задании произведен поверочный тяговый расчет автомобиля, в результате которого в соответствии с заданием рассчитана и построена динамическая характеристика, определены параметры интенсивности разгона и с использованием полученных характеристик решены типовые задачи.

Таким образом, в ходе выполнения задания получено:

1) Автомобиль до скорости 50 км/ч разгоняется за 28,8 с, преодолевая путь 290.5 м.

2) Максимальная скорость автомобиля на дороге с покрытием мокрый песок равна 50 км/ч.

3) Максимальная скорость автомобиля при угле подъема б = 10 равна 22 км/ч.

4) Максимальный угол подъема на 1 передаче, составляет 58.8 °.



Список литературы

1. Васильченков В.Ф. Военная автомобильная техника [Текст]. В 5 кн. Кн. 2. Военные автомобильные и гусеничные машины. Теория эксплуатационных свойств. Учебник /В.Ф. Васильченков: под ред. М.А. Невдах.-М. - Рязань: Воениздат - ООО ПК «Тигель», 2004 - 432 с.

2. Шевченко С.А. Методические рекомендации для выполнения контрольного задания [Текст]. Учебное пособие /С.А. Шевченко. - Рязань, 2011 - 65 с.

3. Герасимов А.Н. Стандарт организации. Общее требование к оформлению [Текст]. Учебное пособие /А.Н. Герасимов, Т.Т. Воробьев, Т.А. Климакова.- Рязань, 2008 - 80 с.



Приложение А

Внешняя скоросная характеристика двигателя ЯМЗ-238Б



Приложение Б

Основные технические характеристики автомобилей



Приложение В

Значение коэффициента сопротивления качению автомобилей

Размещено на Allbest.ru

...