2. Тяговый расчет автомобиля

Исходные данные:

Тип автомобиля – легковой;

Грузоподъемность равна 50 кг;

Количество пассажиров равно 4;

Мощность двигателя при 5800 об/мин равна 80 л.с.;

Частота при максимальной скорости равна 3400 об/мин;

Колесная формула – 4Х2;

Число передач – 4;

Максимальная скорость = 39,4 м/с (142 км/ч).

По исходным данным выбираем за прототип автомобиль «Москвич–412».

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 70 кг.

Следовательно:

m_a = 50 + 1050 + 350 = 1400 кг

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

G = 1400* 9,81 = 13734Н = 13,7 кН

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 = 0,265*0,98 = 0,26м

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 * 1,55 * 1,48 = 1,42

Подставляя полученные значения в формулу 2.2

Р_w = 0,35 * 1,42 * 1555,51 = 775,27Н = 775,3 кН

Мощность на преодоление сопротивления воздуха увеличивается пропорционально кубу скорости:

N_w = k * F * V³ 2.3

N_w = 0,35 * 1,42 * 61349,5 = 30576,6Вт = 30,6кВт

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= 0,97³*0,98¹(1 – 0,05)1 = 0,912

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)- в такой последовательности:

а) в соответствующем масштабе на оси абсцисс откладываем шкалу частот вращения вала двигателя;

б) задаем значение частоты вращения вала двигателя при максимальной мощности n_N по прототипу и отметим в масштабе на оси абсцисс;

в) выбираем 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 выше 1500кг);

λ = 1,0 — для дизелей и карбюраторных двигателей с ограничителем частоты вращения вала двигателя (грузовые автомобили грузоподъемностью выше 1500кг).

В нашем случае λ = 1,1; n_v = 5800 * 1,1 = 6380 об/мин

г) подсчитывают значение коэффициента оборотности по формуле

2.5

д) 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.

е) строят теоретическую внешнюю скоростную характеристику двигателя.

Максимальную мощность двигателя подсчитывают по формуле

2.6

где с₁, с₂, с₃ – статистические коэффициенты;

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

ж) текущие значения мощности двигателя определяют 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	2500	Ne1	25531,9
n2	3800	Ne2	38206,4
n3	5100	Ne3	46266,2
n4	5700	Ne4	47540,3
n5	6380	Ne5	46569,4