2. Тяговый расчет автомобиля

Целью расчета является определение основных параметров автомобиля, удовлетворяющих эксплуатационным требованиям и обеспечивающих наибольшую эффективность его использования.

Исходные данные:

Тип автомобиля – грузопассажирский;

Грузоподъемность равна 750 кг;

Колесная формула 4Х4;

Число передач – 5;

Максимальная скорость равна 26,39 м/с (95 км/ч).

За автомобиль прототип принимаем УАЗ – 452А.

2.1. Определение вспомогательных параметров автомобиля

Полная масса автомобиля:

m_a = m_г + m_c + m_п 2.1

где m_г — масса перевозимого груза (грузоподъемность или пассажировместимость) или багажа;

m_c — собственная масса автомобиля в снаряженном состоянии без груза. Слагается из конструктивной (сухой) массы автомобиля, массы топлива, массы технических жидкостей, западного колеса, инструмента, принадлежностей и технологического оборудования;

m_п — масса водителя и пассажиров в кабине грузового автомобиля или масса водителя и пассажиров в легковом автомобиле или автобусе. Средняя масса пассажира и водителя 75 кг.

Следовательно

m_a = 800 + 1670 + 150 = 2620 кг

Силу тяжести (вес) рассчитаем по формуле: G = 9,81* m_a

G = 2620 * 9,81 = 26094,6Н = 27,702кН

Шины выбирают в соответствии с типом автомобиля, условиями его эксплуатации, нагрузкой на колесо.

Динамический радиус определяют по формуле

r_к = 10^-3 * r_ст * λ_ш

r_к = 0,37 * 0,98 = 0,362 м

где λ_ш — коэффициент, учитывающий деформацию шины от приложения тангенциальной нагрузки (равен 0,96 – 0,98). В нашем расчете

λ_ш = 0,98

Силу сопротивления воздуха определяют так:

Р_{w max} = k * F * V²_max 2.2

где k — коэффициент сопротивления воздуха, ;

F — площадь поперечного сечения (миделево сечение) автомобиля, м³;

V— скорость движения автомобиля, м/с.

Площадь поперечного сечения рассчитывают приближенно, используя данные автомобиля прототипа F = β*В*Н_а, где β — коэффициент заполнения площади. Для легковых автомобилей β = 0,78—0,8 и для грузовых автомобилей β = 0,75—0,9; В – габаритная ширина, м; H_а — габаритная высота автомобиля, м.

Для нашего расчета принимаем β = 0,8

F = 0,8 * 1,94 * 2,09 = 3,243

Подставляя полученные значения в формулу 2.2

Р_w = 0,6 * 3,243 * 696,43 = 1355,4Н

Мощность на преодоление сопротивления воздуха увеличивается пропорционально кубу скорости:

N_w = k * F * V³ 2.3

N_w = 0,6 * 3,243 * 18378,8 = 35769,05 Н = 35,77кН

2.2 Определение основных параметров автомобиля

2.2.1. Определение мощности двигателя.

Тип двигателя выбирают по аналогии с автомобилем-прототипом.

Мощность двигателя, которую он развивает при равномерном движении автомобиля по хорошей горизонтальной дороге, на прямой передаче, с максимальной скоростью, определяют из уравнения мощностного баланса

2.4

где ψ_v — коэффициент суммарного дорожного сопротивления при движении по хорошей горизонтальной дороге, в данном случае ψ_v = ƒ;

G — полный вес автомобиля, Н;

V_max — максимальная скорость автомобиля, м/с;

k — коэффициент сопротивления воздуха, Н*с²/м⁴;

_тр— механический КПД трансмиссии автомобиля на прямой передаче.

Механический коэффициент полезного действия трансмиссии определим, исходя из ее кинематической схемы по формуле (1.9).

_тр= 0,98¹ * 1¹ *(1–0,05)*1 = 0,962

После того как будет определена мощность N_v построим график внешней скоростной характеристики двигателя, представляющий зависимость N_e, M_к, g_е = ƒ(n_дв; V_а)

Выберем соотношение между частотой вращения вала двигателя при максимальной скорости автомобиля n_v и частотой вращения вала двигателя при максимальной мощности двигателя

λ = 1,10—1,15 — для карбюраторных двигателей без ограничения частоты вращения вала двигателя (легковые и грузовые грузоподъемностью ниже 1500кг);

В нашем случае λ = 1,1; n_N = 4000 * 1,1 = 4400 об/мин

Рассчитаем значение коэффициента оборотности по формуле

2.5

Используя значение коэффициента оборотности, определим скорости движения автомобиля при соответствующих частотах вращения вала двигателя (V_а = n_дв/₀) и нанесем их на ось абсцисс.

Максимальную мощность двигателя рассчитаем по формуле

2.6

где с₁, с₂, с₃ – статистические коэффициенты;

с₁= с₂ = с₃ = 1 - для карбюраторного двигателя;

Текущие значения мощности двигателя определим по формуле

где n – произвольное, в пределах рабочей зоны, значение частоты вращения вала двигателя, мин^-1. Рабочей зоной частот вращения выбираем диапазон от n_v до n = (0,4 ... 0,5) n_v.

Частота вращения вала (мин^-)		Развиваемая мощность (кВт)
n1	1700	Ne1	30010,3
n2	2600	Ne2	45275,7
n3	3500	Ne3	55082,9
n4	3900	Ne4	56675,3
n5	4400	Ne5	55553,7