Раздел 2. Тягово-скоростные качества и топливная экономичность автомобиля

Тяговый расчет автомобиля заключается в определении потребных параметров двигателя и передаточных чисел трансмиссии, обеспечивающих проектируемому автомобилю заданные динамические качества и топливную экономичность.

2.1. Определение массы автомобиля и подбор мощности двигателя

2.1.1. Полная масса автомобиля определяется:

m = m₀ + m_гр + m_пас (грузовые автомобили):

m = m₀ + ( m_пас + m_баг)^.n_пас (легковые автомобили),

где m_гр – масса перевозимого груза (задана по условию), кг:

m_пас – масса пассажира (принимается m_пас = 75 кг);

m_баг – масса багажа на одного пассажира (m_баг = 20…25 кг);

n_пас – число пассажиров, включая водителя;

m₀ – собственная (конструктивная) масса автомобиля, кг.

Собственная масса автомобиля m₀ принимается по прототипу, или определяется через коэффициент грузоподъемности η_G

– для легковых автомобилей:

(30)

– для грузовых автомобилей:

(31)

Коэффициенты грузоподъемности принимаются:

= 0,3…0,6 – легковые автомобили;

= 0,9…1,1 – грузовые автомобили.

Чем больше грузоподъемность, тем выше коэффициент .При выборе коэффициента можно ориентироваться на технические характеристики соответствующих автомобилей.

2.1.2. Мощность двигателя , необходимая для движения полностью груженого автомобиля с максимальной скоростью в заданных дорожных условиях.

⁽³²⁾

где ψ – коэффициент сопротивления дороги при максимальной скорости движения (дается в задании);

– максимальная скорость движения, км/ч;

к – коэффициент обтекаемости,

для легковых машин к = 0,2…0,35 Н ^. с²/м⁴,

для грузовых машин к = 0,5…0,7 Н ^. с²/м⁴;

F – площадь лобовой поверхности автомобиля выбирается по прототипу или, ориентировочно, подсчитывается по формулам:

F = B ^. H, м²

где В – ширина колеи, м;

Н – габаритная высота, м;

при выборе можно ориентироваться на технические характеристики соответствующих автомобилей;

η_тр – механический к.п.д. трансмиссии, принимается:

–  для легковых автомобилей и автомобилей малой и средней грузоподъемности η_тр=0,92…0,88;

–  для автомобилей большой грузоподъемности η_тр = 0,88…0,85.

Максимальная мощность двигателя определяется по формуле:

(33)

где А₁ и А₂ – для карбюраторных двигателей принимаются равными 1; для дизельных двигателей А₁ = 0,87; А₂ = 1,13;

где – частота вращения коленчатого вала двигателя при максимальной скорости движения автомобиля;

– частота вращения коленчатого вала двигателя при максимальной мощности (принимается из расчета двигателя, или задается по условию).

Для двигателей без ограничителя оборотов (легковые автомобили и грузовые, грузоподъемностью до 2 т) С = 1,15…1,25.

Для двигателей с регулятором или ограничителем числа оборотов (грузовые автомобили грузоподъемностью свыше 2 т) С = 0,8…0,9.

2.2 Построение скоростной характеристики двигателя.

Образец скоростных характеристик двигателей представлен на рисунке 4.

Скоростная характеристика строится по эмпирической зависимости:

(34)

.

где n – текущие значения частоты вращения коленвала двигателя от n _min до n _V.

Минимальная частота вращения коленчатого вала принимается:

n _min – 400-500 мин^-1 – для карбюраторных;

n _min – 500-700 мин^-1 – для дизельных двигателей.

Крутящий момент двигателя определяется по формуле (13)

Результаты расчетов скоростной характеристики сводятся в таблицу 5.

Таблица 5.

n, мин^-1
Ne, кВт
Мд, Н∙м

По данным таблицы 5 строятся графики скоростной характеристики двигателя: N_e = f(n) и М_д = f(n). Количество точек должно быть не менее 8-10.

Ограничительные ветви характеристик карбюраторных двигателей наносятся без расчета по аналогии с их протеканием на реальных характеристиках.

У автомобильных дизелей ограничительные (регуляторные) ветви характеристик строятся, как и у тракторных дизелей.

а б

Рисунок 4 – Образец скоростных характеристик автомобильных двигателей; а – без ограничителя числа оборотов;

б – с ограничителем числа оборотов