Проверочный сравнительный расчет потребительских свойств автомобилей Лада 2108 и Опель Корса

Трансмиссия автомобиля служит для передачи усилия от двигателя к ведущим колесам и изменения величины этого усилия в соответствии с условиями движения автомобиля, а также для отключения двигателя от ведущих колес.

Рисунок 1 - Кинематическая схема трансмиссии переднеприводного автомобиля Лада 2108

1 - первичный вал; 2 - ведущая шестерня V передачи; 3 - ведущая шестерня IV передачи; 4 - ведущая шестерня III передач; 5 - ведущая шестерня II передачи; 6 - ведущая шестерня I передачи; 7 - вторичный вал; 8 -синхронизатор V передачи; 9 - синхронизатор III и IV передач; 10 - синхронизатор I и II передач; 11 - ведомая шестерня главной передачи; 12 - картер сцепления

2. РАСЧЕТ ТЯГОВО-СКОРОСТНЫХ СВОЙСТВ

Внешней скоростной характеристикой называется зависимость мощности и крутящего момента от частоты вращения коленчатого вала при полной подаче топлива.

Расчётные формулы:

1. Эффективная мощность (формула Лейдермана):

,

где N_{e max} - максимальная мощность двигателя (кВт);

a,b,c - коэффициенты, зависящие от типа двигателя.

Для бензиновых двигателей, установленных на автомобилях, коэффициенты a=b=c=1,0;

n_e - скорость вращения коленчатого вала, (об/мин);

n_N - номинальная скорость вращения коленчатого вала, (об/мин).

2. Эффективный крутящий момент двигателя:

При различных значениях n - от n_min до n_max заполняется соответствующая таблица для двух сравниваемых автомобилей:

Внешняя скоростная характеристика двигателя автомобиля Лада 2108:

N_{e max} = 58 кВт

n_N = 5400 об/мин

при n_e = 600 об/мин

Меняю 1250 на 750,77.

Пример расчёта:

1)

2)

Расчётные значения приведены в табл. 2.1.

Таблица 2.1 -- Зависимость N_e и M_e от числа оборотов n для автомобиля Лада 2108.

Внешняя скоростная характеристика двигателя автомобиля Опель Корса:

N_{e max} = 60 кВт

n_N = 5800 об/мин

при n_e = 700 об/мин

Меняю 1250 на 917,39.

Пример расчёта:

1)

2)

Расчётные значения приведены в табл. 2.2.

Таблица 2.2 -- Зависимость N_e и M_e от числа оборотов n для автомобиля Опель Корса.

По полученным таблицам строим графики внешней скоростной характеристики двигателей автомобилей.

Посчитаем скорости при максимальных оборотах двигателей автомобилей на V передаче.

Скорость определяется по формуле:

где n? - число оборотов коленчатого вала;

- статический радиус колеса, м;

- передаточное число трансмиссии на i передаче

, где

d - посадочный диаметр обода;

л - коэффициент, учитывающий смятие шины под нагрузкой;

В_ш - ширина профиля шины.

Для легковых автомобилей л=0,84-0,88. Для расчетов примем л = 0,85.

Расчеты:

1) для автомобиля Лада 2108:

мм = 0,27 м

км/ч = 59 м/с

2) для автомобиля Опель корса:

мм = 0,27 м

км/ч = 51 м/с

Вывод: Во время движения на оборотах максимальной мощности и прямой передаче скорость автомобиля Опель Корса (51 м/с) ниже, чем скорость автомобиля Лада 2108 (59 м/с). Это достигается за счет более высоких оборотов коленчатого вала двигателя, при почти одинаковой максимальной мощности двигателей автомобилей.

3. ТЯГОВЫЙ БАЛАНС АВТОМОБИЛЕЙ

- скорость движения автомобиля.

, где

- сила сопротивления качению колес;

G_a - полный вес автомобиля.

, где

- сила сопротивления дороги;

- коэффициент сопротивления дороги.

, где

- сила сопротивления подъему;

- коэффициент уклона.

, где

- сила сопротивления воздуха;

С_w - коэффициент аэродинамического сопротивления;

- плотность воздуха;

V - скорость автомобиля (м/с);

- Менделеево сечение.

, где

и - габаритные размеры, м

- сила сопротивления разгону (Автомобиль движется равномерно, поэтому )

- свободная окружная сила.

Рассчитаем силу Р_Тi на каждой передаче при различных значениях n - от n_min до n_max, на каждой передаче определим для каждого значения Р_Тi.

Скорость определяется по формуле:

Найдем значения силы сопротивления воздуха при различных скоростях движения. Силу инерции принимаем равной нулю, т.е. .

Пример расчетов для автомобиля Лада 2108:

1) Сила тяги на I передаче:

Н

2)

3)

4) Н

5) Н = 1,23 кН

6)

7) Скорость на I передаче:

м/с

8)

9)

Пример расчетов для автомобиля Опель Корса:

1) Сила тяги на I передаче:

Н

2)

3)

4) Н

5) Н = 1,3 кН

6)

7) Скорость на I передаче:

1 м/с

8)

9)

Результаты занесены в табл. 3.1. и табл. 3.2.

Таблица 3.1

Значения для автомобиля Лада 2108

Таблица 3.2

Значения для автомобиля Опель Корса

По полученным таблицам строим график силового баланса автомобилей Лада 2108 и Опель Корса на дороге III категории.

Вывод: по графику силового баланса определяем максимальную скорость, с которой может двигаться автомобиль при заданных дорожных условиях. При Ш=0,095 (III категория дороги) автомобиль Лада 2108 имеет =22 м/с. на III передаче. При том же коэффициенте дорожного сопротивления автомобиль Опель Корса развивает =28 м/с. также на III передаче. Следовательно, на данной категории дороги автомобиль Опель Корса может двигаться с большей скоростью, чем Лада 2108.

4. РАСЧЕТ И ПОСТРОЕНИЕ ДИНАМИЧЕСКИХ ПАСПОРТОВ ДЛЯ АВТОМОБИЛЕЙ ЛАДА 2108 И ОПЕЛЬ КОРСА

Тяговая характеристика недостаточно удобна для сравнительной оценки тяговых свойств автомобилей, обладающих различной массой, так как при одинаковых значениях тяговой силы P_т они будут иметь на одной и той же дороге различные максимальные значения скоростей, различные ускорения, преодолевать неодинаковые предельные подъемы и т.д.

Поэтому для сравнительной оценки тяговых свойств автомобилей, имеющих различный вес, более удобно пользоваться безразмерной величиной, представляющей собой отношение разницы тяговой силы и силы сопротивления воздуха к силе тяжести, действующий на автомобиль, - динамическим фактором D, который определяется по формуле:

- сила тяги автомобиля;

- сила сопротивления воздуху;

- вес автомобиля.

С помощью динамического фактора по тяге можно судить о тягово-скоростных свойствах автомобиля. При этом, чем больше D, тем выше тягово-скоростные свойства и проходимость автомобиля, и он способен развивать большие ускорения, преодолевать более крутые подъемы и буксировать прицепы большой массы.

Величина D ограничена сцеплением колес с дорогой. Для безостановочного движения подвижного состава без пробуксовывания ведущих колес необходимо соблюдение следующего условия:

Пример расчета для автомобиля Лада 2108:

Первая передача, n_e = 700 об/мин

Пример расчета для автомобиля Опель Корса:

Первая передача, n_e = 700 об/мин

Аналогичным образом проводятся расчеты динамического фактора для остальных передач. Значения приведены в табл. 4.1 и табл. 4.2.

Таблица 4.1

Значения динамического фактора для автомобиля Лада 2108

Таблица 4.2

Значения динамического фактора для автомобиля Опель Корса

С помощью динамической характеристики можно определить максимальную скорость на дороге с заданным сопротивлением, определить максимальный подъем, преодолеваемый на дороге с заданным коэффициентом сопротивления качению, максимальное ускорение, определение буксования ведущих колес.

Для определения максимальной скорости откладываем на оси ординат значение коэффициента сопротивления дороги ш и проводим параллельную оси абсцисс прямую до пересечения с кривой динамического фактора D. Точка пересечения и будет соответствовать максимальной скорости.

Порядок построения номограммы нагрузок.

Чтобы не пересчитывать на каждое изменение нагрузки, строят номограмму нагрузок.

1) Ось абсцисс продолжают влево, на ней откладывают отрезок произвольной длины, на этом отрезке наносят шкалу нагрузок (количество мест для пассажиров);

2) Через нулевую точку шкалы нагрузок параллельно оси динамического фактора наносят шкалу динамического фактора для автомобиля без нагрузки.

Масштаб для определения

Dа = ( Gcн / Ga )*100%

3) Равнозначные деления шкал D_а и D соединяем сплошными линиями.

Динамический фактор по сопротивлению дороги можно определить по формуле:

; ; ;

Пример расчета для автомобиля Лада 2108:

Пример расчета для автомобиля Опель Корса:

Порядок построения графика контроля буксования.

Динамический паспорт показывает предельную возможность движения автомобиля по условиям сцепления.

При заданном значении коэффициента сцепления определяем динамический фактор по сцеплению:

Для автомобиля ЛАДА 2108:

Для автомобиля Опель Корса:

Эти значения откладываем по оси ординат номограммы нагрузок и полученные точки соединяем штриховой линией, на которой указываем величину коэффициента сцепления.

Вывод: Условия движения автомобилей Лада 2108: 0,065>D>0,095, Опель Корса: 0,072>D>0,11. Динамический фактор без нагрузки автомобиля Опель Корса больше, чем у автомобиля Лада 2108. Это говорит о том, что он способен развивать большее ускорение и преодолевать более крутые подъемы. Его проходимость выше. При коэффициенте сопротивления дороги, равном 0,095, автомобиль Опель Корса развивает максимальную скорость 28 м/с на III передаче, а автомобиль Лада 2108 - 24 м/с также на III передаче. Это достигается за счет большего крутящего момента двигателя и меньшего коэффициента аэродинамического сопротивления Опель Корса чем у Лада 2108.

5. ПРИЕМИСТОСТЬ АВТОМОБИЛЯ