Тяговый расчет автомобиля ЗИЛ - 433360

Размещено на http://www.allbest.ru

Размещено на http://www.allbest.ru

Тяговый расчет автомобиля ЗИЛ - 433360

Ермолин А.В.



Введение

Тяговый расчет устанавливает связь основных конструктивных параметров автомобиля, его агрегатов и механизмов с тягово-скоростными свойствами автомобиля.

Тяговый расчет автомобиля может быть поверочным и проектировочным. При выполнении тягового расчета используются уравнения для показателей тягово-скоростных свойств автомобиля.

Задача проектировочного тягового расчета состоит в определении основных параметров двигателя и трансмиссии, которые обеспечивают максимальную скорость движения автомобиля по обычным дорогам и возможность движения при повышенном сопротивлении дороги.



1. Основные параметры автомобиля

Табл. 1

ПОКАЗАТЕЛИ	ЗИЛ - 433360
Максимальная масса груза mгр, кг	6000
Масса автомобиля в снаряжённом состоянии без нагрузки, кг	5000
Максимальная скорость на высшей передаче max, м/с	25
Коэффициент сопротивления дороги , преодолеваемого автомобилем при максимальной скорости	0,03
Максимальный коэффициент сопротивления дороги max, преодолеваемого автомобилем на первой передаче	0,39
Угловая скорость коленчатого вала N, рад/с при максимальной мощности двигателя	335
Колёсная формула	4х2
Размер шин, дюйм	260R508
Число мест в кабине, включая водителя	3
Двигатель
Модель	ЗИЛ-508.10
Тип двигателя	Карбюраторный
топливо	Бензин АИ-92
Рабочий объём, л	6
Степень сжатия	7,1
Максимальная мощность, кВт (при частоте вращения коленчатого вала)	110 (3200)
Крутящий момент, Н.м (при частоте вращения коленчатого вала)	402 (2600)
Коробка передач
Передаточные числа коробки передач - первой	7, 44
Передаточные числа коробки передач - второй	4, 10
Передаточные числа коробки передач - третьей	2, 29
Передаточные числа коробки передач - четвёртой	1, 47
Передаточные числа коробки передач - пятой	1, 00
Главная передача	6, 33

2. Определение полной массы автомобиля

Полная масса грузового автомобиля определяется по формуле:



ma = m0 + 70 nпасс + mгр,

где m0 - масса снаряженного автомобиля, кг;

70 - масса одного пассажира, кг;

nпасс - число пассажиров в кабине, включая водителя;

mгр - грузоподъемность автомобиля, кг;

кг

3. Подбор шин для автомобиля

У грузовых автомобилей с колесной формулой 4x2 при двухскатных задних колесах и полной нагрузке на передние колеса приходится 25 -30 % всей нагрузки автомобиля. Хотя на задние двухскатные колеса устанавливают четыре шины, на каждую из них приходится большая нагрузка, чем на шину переднего колеса. Поэтому шины для грузового автомобиля подбирают исходя из нагрузки на одно заднее колесо. По значению этой нагрузки в соответствии с ГОСТом определяют размер шин и радиус колеса rК.

При полной массе автомобиля 11210 максимальная нагрузка на колесо задней оси, как более нагруженной, составляет примерно 1900 кг. Максимальная скорость движения автомобиля 90 км/ч.

Исходя из данных условий принимаем для проектируемого автомобиля радиальные шины: 260-508. 260 - обозначение ширины профиля в мм; 508 - обозначение посадочного диаметра в мм.

Для выбранной нами шины статический радиус при максимальной допустимой нагрузке равен 4765 мм.



4. Подбор внешней скоростной характеристики двигателя

Определение максимальной мощности двигателя

Находим мощность двигателя при максимальной скорости движения, используя уравнение мощностного баланса автомобиля, представленное в развернутой форме.

Мощность при максимальной скорости, кВт:

автомобиль тяговый мощностной двигатель

где kB - коэффициент сопротивления воздуха, Нс2/м4 (0,6 - 0,7 для грузовых автомобилей); Fa - лобовая площадь автомобиля, м2 (3,0 - 6,5 для грузовых автомобилей); - максимальная скорость, м/с; - коэффициент сопротивления дороги при ; - КПД трансмиссии (0,82 - 0,85 для грузовых автомобилей); Gа - вес автомобиля с полной нагрузкой, Н (Gа = таg =11210*9,81=109858).

кВт

После определения мощности двигателя при максимальной скорости рассчитываем его максимальную мощность по формуле:

кВт

где a, b, с - эмпирические коэффициенты, характеризующие тип двигателя;

a = b = с = 1 для бензиновых двигателей;

= 1,05... 1,1 для бензиновых двигателей без ограничителя угловой скорости коленчатого вала (большее значение относится к легковым автомобилям, меньшее - к грузовым)

Построение внешней скоростной характеристики двигателя

Координаты =(1,05 - 1,1), и , дают две первые точки графика. Для получения других точек используем формулу:

- для бензиновых двигателей

,

где и - текущие значения соответственно мощности двигателя, кВт и угловой скорости коленчатого вала двигателя, рад/с; - максимальная эффективная мощности двигателя, кВт; - угловая скорость коленчатого вала при максимальной мощности двигателя, рад/с.

Задаваясь такими значениями , которые соответствуют значениям отношения



подсчитываем величины соответствующих мощностей

=31,3 кВт=42,5 л/с

=66,9 кВт=90,9 л/с

=100,4 кВт=136,5 л/с

=125,3 кВт=170,4 л/с

=135 кВт=183,5 л/с

=123,2 кВт=167,5 л/с

Определяем текущие значения крутящих моментов по формуле

.

Нм, Нм, Нм, Нм, Нм, Нм

Таблица 2. Результаты расчетов

№ п/п	Показатели	Отношение
		0,2	0,4	0,6	0,8	1,0	1,2
1	, рад/с	67	134	201	268	335	402
2	, кВт	31,3	66,9	100,4	125,3	135	123,2
3	, Нм	467,2	466,3	499,5	467,5	402,9	306,5
4	Первая передача	, м/с	0,79	1,59	2,38	3,18	3,97	4,77
			0,29	0,317	0,318	0,297	0,257	0,195
5	Вторая передача	, м/с	1,26	2,52	3,78	5,04	6,31	7,56
			0,18	0,2005	0,2006	0,187	0,162	0,123
6	Третья передача	, м/с	1,99	3,98	5,98	7,97	9,97	11,96
			0,12	0,126	0,127	0,118	0,103	0,078
7	Четвертая передача	, м/с	3,17	6,34	9,51	12,67	15,84	19,02
			0,07	0,0797	0,0797	0,074	0,064	0,049
8	Пятая передача	, м/с	5	10,1	15,02	20,03	25,03	30,04
			0,05	0,0501	0,0505	0,0472	0,0407	0,0309

По результатам расчетов строим внешнюю характеристику двигателя.

Рис. 1

5. Определение передаточного числа главной передачи

Передаточное число главной передачи находим исходя из максимальной скорости автомобиля на высшей передаче, заданной техническими условиями на проектируемый автомобиль.

Значение передаточного числа главной передачи определяют по формуле

где - максимальная скорость автомобиля, км/ч; - максимальная угловая скорость коленчатого вала, рад/с; - радиус колеса, м; - передаточное число коробки передач на высшей передаче; - передаточное число дополнительной коробки передач на высшей передаче ( = 1).

= 1,0 - для грузовых автомобилей с числом передач не более шести.

6. Определение передаточных чисел коробки передач

При расчете передаточных чисел находим передаточное число первой передачи по заданному техническими условиями максимальному коэффициенту сопротивления дороги или максимальному динамическому фактору автомобиля по тяге на первой передаче.

Для этого используют уравнение силового баланса установившегося движения автомобиля (сила сопротивления разгону автомобиля Ри = 0):

где РТ - тяговая сила на ведущих колесах, Н; РД - сила сопротивления дороги, Н; РВ - сила сопротивления воздуха, Н; - коэффициент сопротивления дороги; Gа - вес автомобиля с полной нагрузкой, Н; kВ - коэффициент сопротивления воздуха, Н c2/м4; Fa - лобовая площадь автомобиля, м2; - скорость автомобиля, м/с.

Поскольку на первой передаче скорость движения автомобиля невелика, силой сопротивления воздуха можно пренебречь. Тогда уравнение примет вид:

=42844,6

Сопротивление дороги, оцениваемо коэффициентом , может быть преодолено, если отношение максимальной тяговой силы к весу автомобиля будет равно или больше этого коэффициента, т.е.

.

Подставив значение тяговой силы, получим:

откуда

где - максимальный крутящий момент двигателя, Н м;

- КПД трансмиссии (для грузовых автомобилей - 0,82 - 0,85).

Увеличение передаточного числа первой передачи допустимо только до величины, при которой развиваемая тяговая сила еще не достигает силы сцепления колес с дорогой, т. е.

,



где Ga2 - вес приходящийся на ведущие колеса с полной нагрузкой, н;

Ga2= 1900*9,80665*4=74485 Н

- коэффициент продольного сцепления (проверка по сцеплению ведется при = (0,6-0,8).

Используя значение (по сцеплению) получаем новое передаточное число первой передачи, при котором буксования ведущих колес не будет:

.

После проверки передаточного числа первой передачи на отсутствие буксования ведущих колес автомобиля из двух найденных передаточных чисел первой передачи коробки передач для дальнейших расчетов выбирают меньшее.

Высшая передача прямая (uп„ = 1), тогда для расчета передаточных чисел промежуточных передач используют следующее выражение:

,

где n/ - число передач, не считая повышающую передачу и передачу заднего хода; k - номер передачи.

=6,3

Передаточное число передачи заднего хода uзх = (1,2...1,3)u1=1,2*6,3=7,56

7. Построение графика динамической характеристики автомобиля

Определение скорости движения автомобиля

Скорость движения автомобиля на каждой передаче на всех выбранных частотах вращения коленчатого вала определяем по формуле:

,

где - скорость движения автомобиля, м/с;

- радиус колеса, м;

- угловая скорость коленчатого вала двигателя, рад/с;

- передаточное число главной передачи;

- передаточное число коробки передач на i-й передаче.

м/с

м/с м/с

м/с м/с

м/с

м/с

м/с м/с м/с

м/с м/с

м/с

м/с м/с м/с

м/с м/с

м/с

м/с м/с м/с

м/с м/с

Результаты расчетов заносим в табл. 2.

Определение динамического фактора автомобиля.

Динамические факторы автомобиля на каждой передаче, на всех выбранных угловых скоростях коленчатого вала двигателя (скоростях движения) определяем по формуле:

,

где - текущее значение эффективной мощности двигателя, кВт;

- вес автомобиля с полной нагрузкой, Н;

- скорость движения автомобиля на каждой передаче на всех выбранных частотах вращения коленчатого вала, м/с.

Аналогично рассчитываем все остальные показатели

=0,18 =0,2005 =0,2006 =0,187 =0,162 =0,123 =0,12 =0,126 =0,127 =0,118 =0,103 =0,078 =0,07 =0,0797 =0,0797 =0,074 =0,064 =0,049 =0,05 =0,0501 =0,0505 =0,0472 =0,0407 =0,0309

По результатам расчетов (см. табл. 2) строим график динамической характеристики.

Рис. 2

Определение максимальной скорости движения автомобиля при заданном коэффициенте сопротивления дороги .

На оси ординат откладываем значение коэффициента сопротивления дороги , характеризующее данную дорогу и проводим прямую, параллельную оси абсцисс, до пересечения с кривой динамического фактора D. Точка пересечения и будет соответствовать максимальной скорости, которую может развить автомобиль при заданном коэффициенте сопротивления дороги .

Поскольку в нашем случае дорога без уклона ш = f.

=0,015

Определение максимального подъема, преодолеваемого на дороге с заданным коэффициентом сопротивления качению f.

Для нахождения максимального подъема , который может преодолеть автомобиль при постоянной скорости на любой передаче на дороге с коэффициентом сопротивления качению f, на оси ординат откладываем значение коэффициента f и проводим прямую, параллельную оси абсцисс. Разность между максимальным значением динамического фактора на любой передаче и значением коэффициента f соответствует максимальному подъему, преодолеваемому на выбранной передаче:

.

Таблица 3

	Imax	D1	f		Imax	D3		Imax	D5
1-я передача	3-я передача	5-я передача
i1-0,2	0,275	0,29	0,015	i3-0,2	0,105	0,12	i5-0,2	0,035	0,05
i1-0,4	0,302	0,317	0,015	i3-0,4	0,111	0,126	i5-0,4	0,0351	0,0501
i1-0,6	0,303	0,318	0,015	i3-0,6	0,112	0,127	i5-0,6	0,0355	0,0505
i1-0,8	0,282	0,297	0,015	i3-0,8	0,103	0,118	i5-0,8	0,0322	0,0472
i1-1	0,242	0,257	0,015	i3-1	0,088	0,103	i5-1	0,0257	0,0407
i1-1,2	0,18	0,195	0,015	i3-1,2	0,063	0,078	i5-0,2	0,0159	0,0309
	Imax	D2			Imax	D4
2-я передача	4-я передача
i2-0,2	0,165	0,18	0,015	i4-0,2	0,055	0,07
i2-0,4	0,1855	0,2005	0,015	i4-0,4	0,064	0,079
i2-0,6	0,1856	0,2006	0,015	i4-0,6	0,064	0,079
i2-0,8	0,172	0,187	0,015	i4-0,8	0,059	0,074
i2-1	0,147	0,162	0,015	i4-1	0,049	0,064
i2-1,2	0,108	0,123	0,015	i4-1,2	0,034	0,049

Определение максимального ускорения автомобиля при заданном коэффициенте сопротивления дороги .

Для нахождения максимального ускорения , которое может развить автомобиль на любой передаче, необходимо найти разность между максимальным значением динамического фактора на выбранной передаче и значением коэффициента сопротивления дороги . Зная эту разность, можно определить значение максимального ускорения по формуле:

,

где - коэффициент учета вращающихся масс автомобиля при разгоне (=1+0,05(1+uk2uД2); g - ускорение силы тяжести, м/с2.

=1+0,05(1+6,32)=3,03

=1+0,05(1+3,972)=1,84

=1+0,05(1+2,512)=1,36

=1+0,05(1+1,582)=1,17

=1+0,05(1+12)=1,1

0,888

0,975

0,978

0,910

0,781

0,581

Последующие расчеты ведем аналогично. Результаты расчетов заносим в таблицу 4.

Таблица 4

	1-я передача	2-я передача	3-я передача	4-я передача	5-я передача
	J1max	J2max	J3max	J4max	J5max
0,2	0,888	0,877	0,755	0,460	0,311
0,4	0,975	0,986	0,798	0,535	0,312
0,6	0,978	0,987	0,805	0,535	0,316
0,8	0,910	0,914	0,741	0,493	0,286
1	0,781	0,781	0,633	0,410	0,228
1,2	0,581	0,574	0,453	0,284	0,141

Рис. 3

Размещено на Allbest.ru

...