Тяговый расчет спецавтотранспорта

Размещено на http://www.allbest.ru/

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования

« НАЦИОНАЛЬНЫЙ ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИЙ

МОСКОВСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ СТРОИТЕЛЬНЫЙ УНИВЕРСИТЕТ»

Кафедра «МЕХАНИЗАЦИЯ СТРОИТЕЛЬСТВА»

Методические указания к курсовой работе

по дисциплине «Двигатели внутреннего сгорания» для студентов специальности 190205.65 «Подъемно-транспортные, строительные, дорожные машины и оборудование»

ТЯГОВЫЙ РАСЧЕТ СПЕЦАВТОТРАНСПОРТА

Составил доцент кафедры МС

Тресков В.П.

Москва 2015

Оглавление

Условные обозначения

Введение

1. Построение внешней скоростной характеристики двигателя

2. Тяговый расчет автомобиля

2.1 Определение силы тяги на ведущих колесах автомобиля

2.2 Определение скорости движения автомобиля на различных передачах

2.3 Определение силы сопротивления дороги

2.4 Определение силы сопротивления воздуха

2.5 Определение силы инерции

2.6 Построение графика тягового баланса автомобиля

Приложения

Условные обозначения основных величин

Силы и моменты

Р_в - сила сопротивления воздуха, Н;

Р_д - сила сопротивления дороги, Н;

Р_д0 - сила сопротивлении дороги порожнего автомобиля;

Р_д100 - сила сопротивления дороги груженого автомобиля;

Р_и - сила инерции, Н;

P_из - избыточная сила тяги;

Р_сц - сила сцепления колес с дорожным покрытием, Н;

Р_т - сила тяги на ведущих колесах, Н;

P_б - сила сопротивления подъему;

P_f - сила сопротивления качению;

P_j - сила сопротивления разгону;

G - вес автомобиля, Н;

G₀ - вес порожнего автомобиля, Н;

G₁₀₀ - вес автомобиля с полной нагрузкой, Н;

G_к - нагрузка на колесо;

G_в - вес автомобиля, приходящийся на ведущие колеса, Н;

N_e - эффективная мощность двигателя, кВт;

М_е - эффективный крутящий момент на валу двигателя, Н.м;

М_т - крутящий момент на ведущих колесах при равномерном движении, Нм;

М_т' - крутящий момент на ведущих колесах при неравномерном движении, Нм;

Коэффициенты

д - коэффициент учета вращающихся масс;

f - коэффициент сопротивления качению;

ц - коэффициент сцепления колес с поверхностью дороги;

ш - суммарный коэффициент сопротивления дороги;

i _тр - передаточное число трансмиссии;

i _кп - передаточные числа коробки передач;

i _рк - передаточное число раздаточной коробки на высшей передаче;

i _гл - передаточное число главной передачи;

з _тр - КПД трансмиссии;

з _кп - КПД коробки передач;

з _рк - КПД раздаточной коробки;

з _к - КПД карданного вала;

з _гп - КПД главной передачи;

К_в - коэффициент обтекаемости;

W - фактор обтекаемости;

Скорости и ускорения

n_е - частота вращения коленчатого вала двигателя, с^-1;

n_N - частота вращения при максимальной мощности, с^-1;

щ - угловая скорость вращения, рад.с^-1;

V - скорость автомобиля, м/с;

V_i-скорость движения автомобиля на i-той передаче, м/с;

Размеры и углы

B - колея автомобиля;

В' -- ширина профиля шины, мм;

d -- посадочный диаметр обода колеса в дюймах (1 дюйм = 25, 4 мм);

F - лобовая площадь автомобиля, м²;

H - наибольшая высота автомобиля, м;

r_к - радиус качения колеса, м;

б₁ и б₂ - продольные уклоны пути, град.

Введение

Основным назначением методических указаний является помощь в практическом применении методов и теоретических знаний, полученных при изучении дисциплин «Двигатели внутреннего сгорания» при выполнении курсовой работы.

Исследование тяговых характеристик автомобилей и получение расчетных графических зависимостей на различных режимах работы могут быть использованы при решении ряда практических задач, возникающих в процессе эксплуатации автотранспорта.

Целями курсовой работы являются:

- углубление и закрепление знаний, полученных при изучении основ теории автомобилей;

- обучение навыкам самостоятельного выполнения тягового расчета и решения ряда практических задач.

Курсовая работа заключается в выполнении тягового расчета грузовой автомашины состоит из расчетно-пояснительной записки и графической части, включающей построение графиков: внешней скоростной характеристики двигателя, тягового баланса автомобиля. Составление расчетно-пояснительной записки и построение графиков ведется параллельно.

Задания на курсовую работу выдаются после прослушивания лекций по основам теории автомобиля. После выдачи задания, руководитель курсовой работы знакомит студентов с методиками расчета и построения графиков и требованиями, предъявляемыми к оформлению курсовой работы.

Исходными данными для расчета (см. Приложение 1) служат: техническая характеристика автомобиля; тип дорожного покрытия и продольные уклоны пути, б₁ и б₂. Схема продольного профиля пути показана на рис. 1.



Рис. 1. Продольный профиль пути

В работе рассматриваем движение автомобиля груженого от т.А к т.В и порожнего от т.В к т.А.

скорость движение автомобиль двигатель

1. Построение внешней скоростной характеристики двигателя

Автомобиль движется под воздействием на него сил и моментов, которые разделяют на движущие и оказывающие сопротивление движению.

Основной движущей силой является касательная реакция дороги на ведущее колесо автомобиля. Она возникает при движении автомобиля от двигателя и обусловлена возникновением силы тяги (равной касат- ельной реакции) на ведущих колесах автомобиля и взаимодействием колес с поверхностью дороги.

Для определения максимально возможной величины этой тяговой силы (касательной реакции) расчеты базируют на внешней скоростной характеристике двигателя.

Внешней скоростной характеристикой называют зависимость эффективной мощности и эффективного крутящего момента снимаемых с коленчатого вала двигателя от частоты его вращения (числа оборотов) при максимальной подаче топлива.

Внешнюю скоростную характеристику двигателя определяют при испытании двигателя на специальном тормозном стенде.

Принцип испытания следующий: вал работающего двигателя затормаживают при помощи гидравлического или электрического тормоза и добиваются его вращения вала с определенной устойчивой частотой. Необходимые для затормаживания моменты при этих частотах замеряют.

По результатам замеров строят кривую зависимости эффективного крутящего момента М_е от числа оборотов коленчатого вала n_е (рис. 2).



Рис.2. Внешняя скоростная характеристика двигателя

На кривых рис. 2 можно отметить четыре характерные точки: точку а, соответствующую минимально устойчивому числу оборотов n_min вала двигателя; точку b с координатами n_N и N_max, соответствующую максимальной мощности двигателя; точку с с координатами n_m и N_м, соответствующую максимальному крутящему моменту М_mах; точку d, характеризуемую значением n_max, которое соответствует максимальной частоте вращения вала двигателя.

При отсутствии экспериментальных данных используют эмпирические зависимости.

Наиболее распространена следующая формула:

N_е = N_max [а n_е/ n_N +b(n_е/ n_N)²- c(n_е/ n_N)³] = КN_max, кВт, (1)

где для карбюраторных двигателей a = b = c = 1; для двухтактных дизелей a = 0, 87; b = 1, 13; c = 1; для четырехтактных дизелей a = 0, 53; b = 1, 56; c = 1, 09;

N_max и n_N - соответственно значение максимальной эффективной мощности, кВт, и соответствующее ему значение частоты вращения коленчатого вала, с^-1;

N_е и n_е - текущие значения эффективной мощности, кВт, и соответствующее ему значение частоты вращения коленчатого вала, с^-1.

Минимальная частота вращения коленчатого вала двигателя принимается в пределах 6, … 13, 0 с^-1, максимальная частота соответствует 1, 2 n_N (для карбюраторных двигателей) и 1, 0 n_N (для дизелей).

Значения коэффициента К определяем по формуле 1 или по таблице 1, где он посчитан для значений отношений частот вращения n_е, к n_N равным 0, 2; 0, 3; 0, 4; 0, 5; 0, 6; 0, 7; 0, 8; 0, 9 и 1, 0 для дизельных двигателей и дополнительно 1, 1 и 1, 2 для карбюраторных.

Таблица 1. Ориентировочные значения коэффициента К для карбюраторного и дизельных двигателей

Тип двигателя	Отношение частот вращения, nе/nN
	0, 2	0, 3	0, 4	0, 5	0, 6	0, 7	0, 8	0, 9	1, 0	1, 1	1, 2
Карбюраторный	0, 23	0, 36	0, 49	0, 62	0, 74	0, 84	0, 92	0, 98	1, 0	0, 98	0, 1
Дизельный двухтактный	0, 211	0, 336	0, 465	0, 539	0, 713	0, 82	0, 907	0, 915	1, 0	-	-
Дизельный четырехтактный	0, 14	0, 25	0, 37	0, 5	0, 62	0, 74	0, 84	0, 93	1, 0	-	-

Величину эффективного момента определим по формуле

М_е = 1000 N_е/щ = 159, 24 N_е/n_е, Н.м, (2)

где щ - угловая скорость, рад.·с^-1

Значения частоты вращения n_е, коэффициента К, эффективной мощности N_е и эффективного момента М_е, полученные при различных соотношениях частот n_е / n_N заносим в таблицу 2.

Таблица 2. Расчетные данные

Параметры	Отношение частот вращения, nе/nN
	0, 2	0, 3	0, 4	0, 5	0, 6	0, 7	0, 8	0, 9	1, 0	1, 1	1, 2
Частота вращения, nе, с-1
Коэффициент К
Эффективная мощность Nе, кВт
Эффективный момент, Ме, Н.м

По данным табл. 2 строим внешнюю скоростную характеристику двигателя в координатах М_е, N_е - n_е. Для удобства построения и наглядности по оси абсцисс показываем две масштабные шкалы n_е/n_N и n_е. По оси ординат масштабные шкалы начинаем не с нуля, а с ближайшего к меньшему значению N_е (М_е) целого числа масштабного ряда. Кривые N_е и М_е должны иметь плавный характер. В противном случае следует искать ошибку в расчетах или в построении.

2. Тяговый расчет автомобиля

При движении автомобиля тяговая сила Р_т на ведущих колесах (рис. 3) затрачивается на преодоление сил сопротивления движению, т. е.

Р_т = Р_д+ Р_в ± Р_и, (3)

где Р_д - сила сопротивления дороги, Н;

Р_в - сила сопротивления воздуха, Н;

Р_и - сила инерции, Н.

Это уравнение движения называют уравнением тягового баланса автомобиля.

Рис. 3. Схема сил, действующих на автомобиль в общем случае движения

2.1 Сила тяги на ведущих колесах автомобиля

Отношение момента на полуосях к радиусу ведущих колес при их равномерном вращении называют тяговой силой Р_т.

Момент, подводимый к полуосям ведущих колес при равномерном движении автомобиля (равномерное вращение коленчатого вала), равен:

М_т = М_е. i _тр. з _тр, Н.м, (4)

где i _тр - передаточное число трансмиссии,

з _тр - КПД трансмиссии.

При неравномерном вращении коленчатого вала возникает момент, вызванный инерцией маховика, деталей трансмиссии (шестерен и валов) и ведущих колес и направленные противоположно ускорению. Инерционные моменты деталей трансмиссии незначительны по сравнению с моментом инерции маховика и их обычно не учитывают.

Тогда момент, подводимый к полуосям ведущих колес, равен

М_т? = (М_е - I_m е_m ) i _тр з _тр, Н.м, (5)

где I_m - момент инерции маховика, Н.м.с^-2;

е_m - угловое ускорение маховика, с^-2,

Первый член уравнения - тяговая сила равна:

Р_т = М_е i _тр з _{тр /}/ r_к. (6)

где i _тр - передаточное число трансмиссии;

з _тр - КПД трансмиссии;

r_к - радиус качения колеса

Величина тяговой силы Р_т на ведущих колесах автомобиля, необходимая для его движения, ограничивается сцеплением шин с поверхностью дороги.

Под силой сцепления Р_сц понимают силу, противодействующую скольжению колес относительно поверхности дороги. Она равна силе трения, возникающей в месте контакта шины с дорогой. Величина силы сцепления зависит от нормального давления ведущих колес на дорогу и коэффициента сцепления ц:

Р_сц = G?. ц, (7)

где G? - вес автомобиля, приходящийся на ведущие колеса, Н

В зависимости от направления скольжения колес различают коэффициенты продольного ( ц_х ) и поперечного ( ц_y ) сцепления. Обычно принимают коэффициент поперечного сцепления ц_y равным ц_х и обозначают его как ц.

Коэффициент сцепления зависит от типа и состояния дорожного покрытия, рисунка протектора и степени изношенности шины, давления воздуха в шине, скорости движения автомобиля и вертикальной нагрузки на колесо.

Численное значение коэффициента сцепления ц значительно уменьшается при движении автомобиля по мокрому асфальтобетонному или обледенелому покрытию, особенно с увеличением скорости движения автомобиля.

Чаще всего колеса буксуют при резком трогании автомобиля и при движении по скользкой дороге, когда Р_т > Р_сц.

На твердых сухих дорожных покрытиях с увеличением давления воздуха в шине, вертикальной нагрузки и скорости движения величина коэффициента сцепления снижается.

Ввиду большого числа факторов, влияющих на величину ц, и трудности их учета в расчетах пользуются средними значениями ц, приведенными в таблице 3.

Таблица 3.Значения коэффициента сцепления

Дорожное покрытие:	Состояние дороги
	Сухое	Мокрое
Бетон	0, 8	0, 5
Асфальт	0, 7	0, 4
Грунт	0, 6	0, 3
Укатанный снег	0, 3	0, 2
Лед ровный	0, 1	0, 08

Определение передаточного числа трансмиссии

i _тр = i _кп х i _рк х i _гл, (8)

где i _кп - передаточное число коробки передач,

i _рк - передаточное число раздаточной коробки на высшей передаче,

i _гл - передаточное число главной передачи.

Результаты расчетов сводим в таблицу 4.

Таблица 4.. Результаты определения передаточного числа трансмиссии

Параметры	Номер передачи
	I	II	III	IV	V
i кп
i рк
I гл
i тр

Т.к. дорожные условия движения автомобиля удовлетворительные, то раздаточную коробку не включаем, т.е. i _рк = 1, 0

Определение КПД трансмиссии

В процессе движения автомобиля часть энергии, передаваемой трансмиссией, затрачивается на преодоление трения между зубьями шестерен, в подшипниках валов и карданных шарнирах, а также на разбрызгивание и взбалтывание масла в картерах агрегатов (гидравлические потери).

Трение между зубьями шестерен и в карданных шарнирах зависит от величины передаваемой нагрузки, качества изготовления и монтажа деталей. Гидравлические потери зависят, главным образом, от количества и вязкости масла, залитого в картеры коробки передач и ведущих мостов. При увеличении скорости вращения деталей гидравлические потери также увеличиваются.

В общем виде КПД трансмиссии автомобиля определяется как

з _тр = з _кп · з _рк · з_кⁱ · з_гп ^j_, (9)

где з _кп - КПД коробки передач,

з _рк - КПД раздаточной коробки,

з _к - КПД карданного вала,

з _гп - КПД главной передачи,

i - количество карданных валов,

j - количество главных передач.

При расчете КПД трансмиссии необходимо выявить количество главных передач и карданных валов автомобиля. Количество ведущих мостов определяется колесной формулой автомобиля, например, 6х4 означает, что у автомобиля 6 колес (3 моста), из которых 4 колеса (2 моста) ведущие. У каждого ведущего моста есть главная передача и карданный вал. При наличии переднего ведущего моста (колесные формулы 4х4 и 6х6) в трансмиссии присутствует раздаточная коробка. Примерные значения КПД отдельных элементов трансмиссии грузовых автомобилей приведены в таблице 5.

Таблица 5. Значения КПД узлов трансмиссии

Элементы трансмиссии	КПД
Коробка передач	0, 96-0, 98
Раздаточная коробка	0, 94-0, 96
Карданная передача	0, 98
Главная передача	0, 94-0, 96

Определение радиуса автомобильного колеса

Колеса современных автомобилей снабжаются пневматическими шинами, обеспечивающими колесам большую эластичность во всех направлениях: радиальном, тангенциальном и боковом. Поэтому радиус автомобильного колеса не является величиной постоянной, а изменяется под влиянием действующих на него сил. Различают следующие радиусы колеса автомобиля: статический, динамический и радиус качения.

Статическим радиусом колеса r_с называется расстояние от оси неподвижного колеса до опорной поверхности. Колесо при этом нагружено лишь вертикальной нагрузкой. Величина статического радиуса зависит от величин вертикальной нагрузки и давления воздуха в шине.

Динамический радиус колеса r_д - расстояние от дороги до оси катящегося колеса. Он увеличивается с уменьшением вертикальной нагрузки на колесо и увеличением внутреннего давления в шине. При возрастании скорости качения шина под действием центробежных сил растягивается в радиальном направлении и r_д увеличивается.

У колеса, нагруженного крутящим моментом, элементы протектора, входящие в контакт с поверхностью дороги, сжаты, и колесо за то же число оборотов проходит меньший путь, чем при свободном качении. Таким образом, под действием крутящего момента динамический радиус уменьшается, а при действии тормозного момента - увеличивается. Учитывая, что значения обоих радиусов в нормальных условиях движения автомобиля мало отличаются друг от друга, их обычно принимают равными и обозначают r_к.

Радиус качения колеса определяется измерением пути S_к, пройденного колесом за определенное число его оборотов n_к:

r_к = S_к/2рn_к (10).

Так как радиус качения в процессе движения автомобиля не является величиной постоянной, то при расчетах для определения r_к пользуются приближенной формулой

r_k = 0, 0127d + 0, 0216В', м, (11)

где d - посадочный диаметр обода колеса;

В' - ширина профиля шины в дюймах (1 дюйм = 25, 4 мм).

2.2 Определение скорости движения автомобиля на различных передачах

Для определения скорости движения автомобиля используют формулу

V_i = 2р r_k n_е / i _{тр i,} м/с, (12)

где V_i - скорость движения автомобиля на i-ой передаче, м/с;

i _{тр i} - передаточное число трансмиссии на i-ой передаче.

Расчетные скорости движения автомобиля на различных передачах и силы тяги на этих скоростях заносим в таблицу 6. Значения частот коленчатого вала двигателя и крутящего момента берем из таблицы 2.

Таблица 6. Таблица значений для построения тяговой характеристики автомобиля с трехступенчатой коробкой перемены передач

Параметры

Частота вращения, nе, с-1

Ме, Н.м

VI, м/с

VII, м/с

V III м/с

P mI, Н

PmII, Н

PmIII, Н

Для каждой из передач (I, II, III) по найденным значениям Р_т в зависимости от скорости движения, приведенной в таблице 6, строят кривые, которые образуют тяговую характеристику автомобиля.

Масштаб скорости по оси абсцисс будет общим для всех кривых, тогда как масштаб частоты вращения коленчатого вала двигателя будет различным для каждой из передач. Для упрощения построения применяют графический метод определения абсцисс точек. Длину отрезков n_е1, n_е11 и n_еш делим на количество участков 9 или 11 в зависимости от двигателя дизельный или карбюраторный, замеряем длину участка измерителем и откладываем его на соответствующем отрезке.



Рис. 4. Тяговая характеристика автомобиля с трехступенчатой коробкой передач

2.3 Определение силы сопротивления дороги

В процессе движения автомобиль преодолевает дорожные подъемы и спуски. При движении на подъем автомобиль испытывает дополнительное сопротивление, которое зависит от угла б продольного уклона дороги по отношению к горизонту. Крутизна подъема дороги оцениваться как углом б в градусах, так и величиной уклона i дороги, равного отношению превышения дороги Н к заложению S_a (рис.1), выраженного в сотых долях или в процентах. Так как углы уклона автомобильных дорог сравнительно невелики и часто не превышают 4-8⁰, то можно принять, что sin а ? tg а. Это дает право записать, что

sin а ? tg а ? i. (13)

Разложим вес автомобиля G на две составляющие силы: силу Gsinа, параллельную дороге, и силу Gcosа, перпендикулярную ей. Силу Gsinа называют силой сопротивления подъему и обозначают Р_б. При движении под уклон эта сила способствует движению автомобиля.

Вес автомобиля изменяется при изменении полезной нагрузки на автомобиль.

С учетом формулы (13) сила сопротивления подъему равна:

Р_б = G sin а ? G i, Н. (14)

Сила сопротивления качению

При нагружении автомобильного колеса вертикальной нагрузкой G_к происходит упругая деформация шины, сопровождаемая

затратой энергии. При качении колеса по твердой опорной поверхности, нагруженного вертикальной силой, энергия затрачивается на трение в материалах шины и на трение скольжения в месте контакта шины с дорогой.

Опытами установлено, что основная часть энергии затрачивается на внутреннее механическое и молекулярное трение в материалах шины.

Потери энергии на трение -- проскальзывание колеса по опорной поверхности -- невелики. Главным видом нагружения в эксплуатации является вертикальная нагрузка, которая вызывает основные деформации и напряжения в элементах шины. Окружные силы лишь несколько изменяют и усиливают деформацию шины.

Величина сопротивления качению автомобильного колеса определяется, в основном, опытным путем.

Схема сил, действующих на ведомое колесо автомобиля, показана на рис. 5. К колесу приложены вертикальная нагрузка G_к, реакция Z_k, толкающая сила Т_к и сила сопротивления качению Р_f, направленная противоположно толкающей силе.

Деформация в передней части контакта шины катящегося колеса больше, чем в задней части контакта. В результате эпюра нормальных реакций опорной поверхности, симметричная в случае неподвижного колеса, в передней части контакта катящегося колеса имеет большие значения, чем в задней. Равнодействующая этих реакций Z_k, равная по величине вертикальной нагрузке G_k, при качении сдвигается вперед на некоторое расстояние а_с (плечо сопротивления качению).

Рис. 5. Схема сил, действующих на ведомое колесо автомобиля.

Реакция Z_k создает момент Z_k. а_с, противодействующий качению колеса.

Величину силы сопротивления качению Р_f (движение равномерное) находят из условия равновесия колеса

Z_k._. а_с = Р_f. r_k (15)

Откуда Р_f = Z_k._. а_с / r_k (16)

Отношение_. а_с/r_k обозначают буквой f и называют коэффициентом сопротивления качению, характеризующим потери энергии, связанные с качением колеса.

В действительности плечо сопротивления качению а_с больше сноса нормальной реакции, так как должно учитываться сопротивление качению, вызванное сносом нормальной реакции из-за потерь энергии на трение в контакте.

Силы сопротивления качению ведомых и ведущих колес различны. Однако для упрощения выводов принято потери на качение колес относить ко всему автомобилю (Р_f).

Тогда сила сопротивления качению автомобиля, весом G рауна:

Р_f ⁼ G f, Н, (17)

Сила сопротивления качению зависит от конструкции и материала шины, скорости движения, величины приложенных к колесу внешних сил и дорожных условий.

При движении автомобиля по грунтовым дорогам шина, углубляясь в покрытие дороги, спрессовывает частицы опорной поверхности, что требует также затраты энергии.

Некоторые значения коэффициента сопротивления качению для различных дорог приведены в таблице 7.

Таблица 7

Тип дороги	Коэффициент f
Асфальто- и цементобетонное покрытие: в отличном состоянии в удовлетворительном состоянии	0, 014-0, 018 0, 018-0, 020
Гравийное покрытие	0, 04-0, 07
Грунтовая дорога сухая укатанная после дождя	0, 03-0, 05 0, 06-0, 15
Песок	0, 10-0, 30

Тогда сила сопротивлению дороги равна

Р_д ⁼ G cos а f + G sin а = G ( f. cos а + sin а). (18)

Угол а считают положительным при движении на подъеме и отрицательным при движении на спуске (рис.1).

Выражение (f. cos а + sin а) - называют коэффициентом сопротивления дороги и обозначают через ш.

2.4 Сила сопротивления воздуха

При движении автомобиль преодолевает сопротивление воздуха, которое складывается из нескольких сопротивлений. Передней частью автомобиля воздух сжимается и раздвигается, в то время как в задней части автомобиля создается разрежение, которое вызывает образование завихрений (рис. 6).

Наибольшая часть мощности при преодолении сопротивления воздуха затрачивается на образование воздушных вихрей. Если все сопротивление воздуха принять за 100%, то на образование воздушных вихрей будет приходиться примерно 60%. Около 25% составляет сопротивление, создаваемое передней и выступающими частями автомобиля (крылья, подножки и т. д.), а также сопротивление, возникающее при прохождении воздуха через радиатор. Около 15% общего сопротивления воздуха приходится на трение поверхности автомобиля об обтекающие его слои воздуха.



Рис. 6. Схема обтекания автомобиля воздухом

Сопротивление воздуха движению автомобиля тем больше, чем выше его скорость и чем больше его лобовая площадь.

Опытным путем установлено, что сила сопротивления воздуха равна

Р_в = К_в. F. V², (19)

где К_в--коэффициент обтекаемости, зависящий от формы и качества поверхности автомобиля и представляющий собой силу сопротивления воздуха (Н), приходящуюся на 1 м² лобовой площади автомобиля, движущегося со скоростью 1 м/сек. Размерность этого коэффициента Н.сек²/м⁴;

F--лобовая площадь автомобиля, определяемая его проекцией на плоскость, перпендикулярную продольной оси автомобиля, в м²;

V --скорость движения автомобиля в м/сек.

Произведение К_вF принято называть фактором обтекаемости и обозначать W.Фактор обтекаемости определяет зависимость силы сопротивления воздуха от размеров и формы автомобиля.

Лобовую площадь грузового автомобиля с достаточной степенью точности можно вычислить по формуле

F = BH, м², (20)

где Н -- наибольшая высота автомобиля, м,

В -- колея автомобиля, м.

Для уменьшения сопротивления воздуха движению автомобиля необходимо, чтобы кузов и кабина автомобиля имели как можно меньше острых углов, особенно в задней части, где наблюдается значительное вихреобразование.

Большое значение для уменьшения сопротивления воздуха имеет и правильно выбранный контур автомобиля. Так, удлинение хвостовой части благоприятно сказывается на снижении фактора обтекаемости. Кроме того, значительное влияние на сопротивление воздуха оказывают выступающие из общих контуров автомобиля детали (крылья, колеса, подножки), крепление запасных колес, форма нижней части кузова и др.

Некоторые значения коэффициента сопротивления воздуха приведены в табл. 8.

Таблица 8. Значения коэффициента обтекаемости, К

Автомобили	K, Н.сек2/м4
Легковые	0, 15-0, 35
Грузовые	0, 6-0, 7
Автобусы	0, 3-0, 4

Величины ветровой нагрузки, определенные по (19) при различных значениях скоростей движения автомобиля (8-10 значений) сводим в таблицу 9.

Таблица 9. Значения ветровой нагрузки

V, м/с	V1 8	V2 10	V3 12	V4 14	V5 16	V6 18	V7 20	V8 22	V9 24	V10 26
Рв, Н

2.5 Определение силы инерции

Ввиду того, что рассматривается равномерное движение автомобиля то сила инерции Р_и не учитываем.

2.6 Построение графика тягового баланса автомобиля

Результаты расчета значений сопротивления дороги отдельно для груженого (Р_{д 100}) и порожнего (Р_{д 0}) автомобиля согласно схеме движения автомобиля на участках I, II и III дороги (рис. 1) сводим в таблицу 10.

Таблица 10

№ участка	Уклон, а, град	Рд 0	Рд 100
I
II
III

График тягового баланса (рис. 7) строим на графике тяговой характеристики (см. рис. 4) следующим образом:

На оси ординат отмечаем значения Р_{д 100} и Р_{д 0}, для каждого из участков дороги, из которых проводим горизонтальные линии. На них, как на осевых, строим кривые ветровой нагрузки. т. е. значения сил сопротивлений Р_д и Р_в графически суммируем. Для наглядности кривые Р_{д 100} + Р_в наносим сплошной линией, а Р_{д 0} + Р_в -- пунктирной (см. рис. 8). Кривая (Р_д + Р_в ) показывает необходимую величину тяговой силы, необходимой для равномерного движения автомобиля в заданных нагрузочных и дорожных условиях. Эта сила тяги обеспечивается регулированием подачи топлива или изменением передаточного числа трансмиссии.

Если сила тяги больше суммарной силы сопротивления дороги, то для равномерного движения автомобиля нужно уменьшить подачу топлива настолько, чтобы тяговая кривая для этой передачи снизилась и пересекла кривую (Р_д + Р_в ) в точке, ордината которой соответствует этой скорости. представляет избыточную тяговую силу Р_из, которая может быть использована на преодоление дополнительного сопротивления движению или на разгон автомобиля. В последнем случае она будет

Разность Р_т - (Р_д + Р_в) (кривая Р_т проходит выше кривой (Р_д + Р_в) определять силу сопротивления разгону. По мере повышения скорости избыточная тяговая сила уменьшается.

Если кривая Р_т расположена ниже кривой (Р_д + Р_в), то автомобиль может двигаться только замедленно.

Построив график избыточной тяговой силы, можно решать ряд задач по определению динамических свойств автомобиля.

Рис.7. График тягового баланса автомобиля.

Метод силового баланса удобно применять при анализе динамичности конкретного автомобиля. Сравнение же автомобилей разных типов затруднительно, так как величины тяговой силы у различных автомобилей могут отличаться в несколько раз. Для этих целей удобнее пользоваться динамической характеристикой автомобиля, предложенной академиком Е. А. Чудаковым.

Библиографический список

Иванов В.В. и др. Основы теории автомобиля и трактора.Учебн.пособие для механич.специальностей вузов. М., - «Высш. школа», 1970.-224 с. с илл.

Петров Г.В. Методические указания к выполнению курсового работы по курсу «Двигатели внутреннего сгорания, автомобили и тракторы»

Хачиян А.С. и др. Двигатели внутреннего сгорания. М., - «Высш.школа», 1978. 328с.

Приложения

Приложение 1

Задания на курсовую работу

N	Показатели	Номера заданий
		1	2	3	4	5	6	7
1	Марка автомобиля	ГАЗ 53А	ГАЗ 66-01	ЗИЛ 130	ЗИЛ 131	ЗИЛ 133Г	ЗИЛ 164А	Урал 375Н
2	Колесная формула	4х2	4х4	4х2	6х6	6х4	4х2	6х6
3	Грузоподъемность, кН	40	30	50	50	80	40	70
4	Собственный вес, кН	32, 5	35	43	64	66	41	72, 75
5	Тип двигателя	карб.	карб.	карб.	карб.	карб.	карб.	карб.
6	Максимальная мощность двигателя, кВт	84, 6	84, 6	110	110	110	71, 2	132, 4
7	Частота вращения при максимальной мощности, с-1	53, 4	53, 4	53, 4	53, 4	53, 4	43, 4	53, 4
8	Передаточные числа коробки передачI-ой II-ой III-ой IV-ой V-ой	6, 55 3, 09 1, 71 1, 0 -	6, 48 3, 09 1, 71 1, 0 -	7, 44 4, 1 2, 29 1, 47 1, 0	7, 44 4, 1 2, 29 1, 47 1, 0	7, 44 4, 1 2, 29 1, 47 1, 0	7, 61 4, 2 2, 34 1, 50 1, 0	6, 17 3, 4 1, 79 1, 0 0, 78
9	Передаточное число раздаточной коробки	-	1, 982	-	2, 26	-	-	2, 15
10	Передаточное число главной передачи	6, 83	6, 83	6, 32	7, 39	6, 33	6, 45	8, 05
11	Размер шин, дюйм	8, 25-20	12-18	9-20	9-20	9-20	9-20	14-20
12	Колея, м	1, 69	1, 8	1, 82	1, 82	1, 85	1, 74	2, 0
13	Наибольшая высота, м	2, 22	2, 52	2, 4	2, 97	2, 34	2, 18	2, 63
14	Уклон дороги, град б1 б2	8 3	6 2	8 4	8 4	6 2	9 3	10 4
15	Тип дороги	Грунт после дождя	Грунт сухой	Гра-вий	Ас- фальт в отл. сост.	Грунт после дождя	Ас- фальт в уд. сост.	Сухой грунт
N	Показатели	Номера заданий
		8	9	10	11	12	13	14
1	Марка автомобиля	Урал 377Н	Урал 4320	МАЗ 500А	МАЗ 502	МАЗ 516Б	МАЗ 53352	Краз 214
2	Колесная формула	6х4	6х6	4х2	4х4	6х4	4х2	6х6
3	Грузоподъемность, кН	75	50	70	80	145	80	70
4	Собственный вес, кН	72, 75	80, 2	64	77	90, 5	67, 25	123
5	Тип двигателя	карб.	диз. 4-х т.	диз. 4-х т.	диз. 4-х т.	диз. 4-х т.	диз. 4-х т.	диз. 2-х т.
6	Максимальная мощность двигателя, кВт	132, 4	154	132	132	176	132	152
7	Частота вращения при максимальной мощности, с-1	53, 4	43, 4	35, 1	33, 4	35, 1	35, 1	33, 4
8	Передаточные числа коробки передач I-ой II-ой III-ой IV-ой V-ой VI-ой	6, 17 3, 4 1, 79 1, 0 0, 78 -	5, 61 2, 89 1, 64 1, 0 0, 723 -	5, 26 2, 9 1, 52 1, 0 0, 66 -	6, 17 3, 4 1, 79 1, 0 0, 78	5, 26 2, 9 1, 52 1, 0 0, 66 -	5, 26 2, 9 1, 52 1, 0 0, 66 -	6, 17 3, 4 1, 79 1, 0 0, 78 -
9	Передаточное число раздаточной коробки	2, 15	2, 152	-	2, 76	-	-	1, 56
10	Передаточное число главной передачи	8, 05	7, 32	7, 24	9, 81	7, 73	7, 73	8, 21
11	Размер шин, дюйм	14-20	14-20	11-20	15-20	11-20	11-20	15-20
12	Колея, м	2, 02	2, 0	2, 97	2, 03	1, 97	1, 97	2, 03
13	Наибольшая высота, м	2, 49	2, 87	2, 64	2, 72	2, 65	2, 72	3, 18
14	Уклон дороги, град б1 б2	9 3	9 1	9 3	8 4	7 3	9 2	10 5
15	Тип дороги	Гра вий	Гра- вий	Ас- фальт в уд. сост.	Грунт после дождя	Гра- вий	Грунт сухой	Асфа- льт в уд. сост.
N	Показатели	Номера заданий
		15	16	17	18	19	20
1	Марка автомобиля	Краз 257Б1	ЯАЗ 214	ЯАЗ 222	Камаз 5320	Камаз 53212	Татра 148W
2	...

Подобные документы

• Построение динамической характеристики автомобиля Урал-5323

  Исследование 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 23.05.2012
  

• Тяговый расчёт автомобиля ВАЗ–2121

  Расчет внешней скоростной характеристики двигателя. Определение минимальной частоты вращения коленчатого вала, крутящего момента двигателя. Расчет скорости движения автомобиля. Тяговая сила на ведущих колесах. Динамический фактор по сцеплению с дорогой.
  
  курсовая работа [238,1 K], добавлен 23.10.2014
  

• 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
  

• Построение динамической характеристики автомобиля Урал-5323

  Методика расчета основных тягово-скоростных свойств автомобиля. Расчет внешней скоростной характеристики двигателя Урал-5323. Радиус качения колеса. Уравнение движения автомобиля. Частота вращения коленчатого вала. Расчет силы сопротивления воздуха.
  
  курсовая работа [7,1 M], добавлен 19.06.2012
  

• Тягово-скоростные качества автомобиля

  Внешняя скоростная характеристика двигателя. Определение скорости движения автомобиля, тяговых усилий на ведущих колесах, сил сопротивления качения и воздуха. Расчет сил сцепления колес с дорогой. Построение графиков тяговой и динамической характеристик.
  
  курсовая работа [110,7 K], добавлен 07.12.2013
  

• 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
  

• Тяговый расчет автомобиля ГАЗ 3307

  Построение внешней скоростной характеристики автомобильного двигателя. Тяговый баланс автомобиля. Динамический фактор автомобиля, характеристика его ускорений, времени и пути разгона. Топливно-экономическая характеристика автомобиля, мощностной баланс.
  
  курсовая работа [276,2 K], добавлен 17.01.2010
  

• Тяговый и динамический расчет автомобиля ВАЗ-2105

  Анализ и оценка основных тягово-скоростных и топливно-экономических свойств автомобиля ВАЗ-2105, выбор его характеристик и их практическое использование. Построение внешней скоростной характеристики двигателя. Топливная экономичность автомобиля.
  
  курсовая работа [1,4 M], добавлен 25.02.2010
  

• 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
  

• 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
  

• Тяговый расчет автомобиля

  Тягово-динамический расчет автомобиля. Определение динамических показателей, мощностного баланса автомобиля. Определение текущих значений эффективного удельного расхода топлива. Расчет лобового сопротивления. Динамическая характеристика автомобиля.
  
  курсовая работа [38,8 K], добавлен 26.11.2009
  

• Оценка тягово-скоростных и топливно-экономических свойств автомобиля ГАЗ-3307

  Техническая характеристика автомобиля ГАЗ-3307. Расчет внешней скоростной характеристики двигателя и тяговой диаграммы автомобиля. Расчет ускорения на передачах, времени, остановочного пути и разгона. Расчет путевого расхода топлива автомобилем.
  
  курсовая работа [62,2 K], добавлен 07.02.2012
  

• 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 конструкции автомобиля Chevrolet Lacetti

  Цель разработки и область применения автомобиля Chevrolet Lacetti. Скоростная характеристика двигателя. Тяговый расчет автомобиля. Боковые силы, действующие на транспортное средство при повороте. Определение поперечной составляющей центробежной силы.
  
  курсовая работа [362,3 K], добавлен 18.08.2013
  

• Тяговые и динамические характеристики автомбиля ВАЗ 2107

  Технические параметры автомобиля ВАЗ–2107. Понятие тяговой характеристики. Расчет внешней скоростной характеристики двигателя, вычисление скорости движения. Определение времени и пути разгона и торможения. Сравнение автомобиля с аналоговыми моделями.
  
  курсовая работа [171,7 K], добавлен 28.06.2009
  

• Тяговый расчёт автомобиля Volkswagen Passat B5

  Определение полной массы и нагрузок на оси автомобиля Volkswagen Passat B5. Выбор шин, построение внешней характеристики двигателя. Определение передаточных чисел силовой передачи, времени и пути разгона автомобиля. Выбор динамической характеристики.
  
  курсовая работа [1,4 M], добавлен 14.12.2015
  

• Разработка карданной передачи заднего моста для легкового полноприводного автомобиля

  Выбор исходных данных и их обоснование. Обзор параметров автомобилей-прототипов. Тяговый расчет: определение полной массы автомобиля, подбор шин. Мощность, необходимая для движения с максимальной скоростью. Построение скоростной характеристики двигателя.
  
  курсовая работа [142,5 K], добавлен 11.05.2012
  

• Тяговый расчет автомобиля КамАЗ

  Тягово-динамические характеристики автомобилей, анализ влияния на них конструктивных параметров. Тягово-скоростной и топливно-экономический расчет автомобиля КамАЗ. Определение эффективных мощности и крутящего момента. График ускорений автомобиля.
  
  курсовая работа [1,3 M], добавлен 14.01.2014
  

• Характеристика автомобиля

  Определение исходных параметров для расчета автомобиля. Мощность двигателя, установленного на автомобиле. Расчет и построение внешней скоростной характеристики двигателя. Определение передаточных чисел трансмиссии. Тяговые возможности автомобиля.
  
  курсовая работа [82,4 K], добавлен 26.03.2009
  

• Тяговые и динамические характеристики автомбиля ВАЗ 21074-20

  Расчет внешней скоростной характеристики двигателя автомобиля. Определение скорости движения, времени и пути разгона машины. Расчет динамического фактора автомобиля. Определение крутящего момента двигателя и минимальной частоты вращения коленчатого вала.
  
  курсовая работа [155,5 K], добавлен 23.06.2009
  

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