Л.С, Жданов Тезника Транспорта. Методические указания к курсовой работе для специальности 240400

20

Окончательно передаточные числа коробки передач уточняют при выборе параметров зубчатого зацепления в процессе проектирования коробки передач.

3.3 Расчет тяговой диаграммы АТС

Тяговой диаграммой АТС называется графическая зависимость силы тяги на ведущих колесах от скорости движения.

3.3.1 Определение скорости движения АТС на k -й ступени коробки передач

Скорость движения АТС на k -й ступени коробки передач Vak , м/с, определяют по формуле

	V	ak	= 0,105	nerk	,	(3.20)
				ik i0

где ik - передаточное число k -й ступени коробки передач.

3.3.2 Определение силы, затрачиваемой на преодоление сопротивления воздуха

Силу, затрачиваемую на преодоление				сопротивления воздуха
PW k , Н, рассчитывают по формуле
P		= WV 2	,	(3.21)
W		a
	k

3.3.3 Определение силы, затрачиваемой на преодоление дорожного сопротивления

Силу, затрачиваемую на преодоление дорожного сопротивления Pψ , Н, определяют по формуле

Pψ = Ma gf .

(3.22)

При этом коэффициент f принимают в соответствии с условиями, определяемыми формулой (3.2).

3.3.4 Определение силы тяги на k -й ступени коробки передач

21

Силу тяги на k -й ступени коробки передач PTk , Н, рассчитывают по формуле

P	=	Meik i0ηтр	.	(3.23)
T

k	rk

3.3.5 Построение тяговой диаграммы

Результаты расчетов по формулам (3.20), (3.21), (3.22), (3.23) сводят в таблицу 3.2.

Таблица 3.2 - Тяговая диаграмма

							В об/мин
Параметр,				ne
размерность	0,1 nN	0,2 nN	0,3 nN	...	nN	1,1 nN		1,2 nN
Va , м/с	...	...	...	...	...	...		...
1
PW , Н	...	...	...	...	...	...		...
Pψ , Н	...	...	...	...	...	...		...
PT , Н	...	...	...	...	...	...		...
1
...	...	...	...	...	...	...		...
Van , м/с	...	...	...	...	...	...		...
PW ,Н	...	...	...	...	...	...		...
Pψ , Н	...	...	...	...	...	...		...
PT , Н	...	...	...	...	...	...		...
n

			22
		По данным таблицы 3.2 строят тяговую диаграмму проектируемо-
го АТС (рисунок 3.2).
P		,	PT
T			max
	k		PT
			1
			PT
			2
			PT
			3
			PT	Pw + Pψ
			4
				Pψ
			Vamax	Va , м/с

Рисунок 3.2 - Тяговая диаграмма На рисунке 3.2 показывают максимальную силу тяги на низшей

ступени коробки передач с указанием ее числового значения и размерности. Кривые силы тяги после срабатывания ограничителя показывают штриховой линией:

•для бензиновых двигателей с ограничителем - после ne=0,9 nN (в точке ne=0,9 nN срабатывает ограничитель);

• для дизелей - после ne= nN .

3.4 Расчет динамической характеристики АТС

Динамический фактор на k -й ступени коробки передач Дk определяют по формуле

	PT	− PW
Дk =	k	k	.	(3.24)
	Ma g

						23
	Результаты расчетов сводят в таблицу 3.3.
Таблица 3.3 - Динамическая характеристика										В об/мин
							ne
Дk	0,1 nN		0,2 nN		0,3 nN			nN	1,1 nN	1,2 nN
							...
Д1	...		...			...	...	...	...	...
Д2	...		...			...	...	...	...	...
...	...		...			...	...	...	...	...
Дn	...		...			...	...	...	...	...
	По данным таблицы 3.3 строят динамическую характеристику (ри-
сунок 3.3) с номограммой нагрузок (динамический паспорт АТС).
	Рисунок 3.3 - Динамический паспорт
Д0					Д	Дmax =ψmax
					0,4		Д1
					0,3		Д2
									Д3
0,4					0,2				Д4	ψ
0,3
					0,1
0,2
0,1
	0,2	0,4	0,6	0,8		1,0			Vamax Va , м/с
	Динамический фактор					Д0 характеризует тяговые свойства АТС
без нагрузки, т. е. его масса равна снаряженной M0 . Величина динами-
ческого фактора при любой частичной (от номинальной) нагрузке (0,1;
0,2; 0,3; ...) может быть определена по номограмме нагрузок. При этом
динамический фактор Д0 определяют по формуле
						Д0 = Д	Ma .			(3.25)
							M0

24
На графике динамического паспорта оси Д			соответствует мас-
штаб « a », а оси Д0 - « a0 ». Соотношение масштабов
a0 = a	Ma	.	(3.26)
	M0

При построении номограммы нагрузок одинаковые значения динамического фактора соединяют прямыми линиями.

3.5 Расчет параметров приемистости АТС

Приемистость оценивают величинами максимального ускорения на твердой горизонтальной дороге, времени и пути разгона в заданном интервале изменения скорости движения.

Ускорение АТС при разгоне на каждой ступени коробки передач

	jak , м/c2, определяют по формуле			(Дk −ψ)g
	ja		=		,	(3.27)
		k		δj
				k

где ψ - коэффициент общего дорожного сопротивления, который принимают для всех АТС равным f0 = 0,015 с учетом изменения его от

скорости в соответствии с формулой (3.2);

δjk - коэффициент учета вращающихся масс на k -й ступени.

δj	= 104,	+0,04ik2 .	(3.28)
k

Результаты расчета по формуле (3.27) сводят в таблицу 3.4, аналогичную таблице 3.3, на основании которой строят график ускорений (рисунок 3.4).

Для определения времени и пути разгона расчетный интервал скоростей от Vamin до нормируемой заданной скорости Vaнор (60 км/ч - грузовые АТС и автобусы, 100 км/ч - легковые) разбивают на мелкие уча-

стки, для каждого из которых считают jaср = 0,5(jaв + jaс ) величиной постоянной.

25

ja ,

ja

max

м/с

ja

1

ja2

ja3

∆V

ja4

∆V

Va

min

Va

Va

2

Va

в

Va

с

Va

max

Va , м/с

1

Рисунок 3.4 – График ускорений

Значение ∆V участка принимают такой, чтобы их количество в заданном интервале было не меньше десяти. Для каждого участка можно записать Vaс =Vaв + jaср ∆t , где ∆t - время изменения скорости от

Vaв до Vaс . Тогда время разгона на участке ∆t ,с

Va		с	−Va	в
∆t =					.	(3.29)
		jaср

Полное время разгона в заданном интервале скоростей T60(100), с

n

T60(100) = ∑∆ti . (3.30)

i=1

Путь разгона за время ∆t ∆S , м, определяют
∆S = 0,5 V	aв	+V	aс )	∆t =V	aср	∆t .	(3.31)
(

26

Полный путь разгона S60(100), м, равен

S			n
	60	(100)	= ∑∆Si .	(3.32)
			i=1

Время разгона до заданной скорости и путь разгона увеличивают на величину, соответствующую времени переключения передач. Его принимают равным 1 с для легковых АТС и 2 с для грузовых и автобусов. Переключение осуществляют при достижении максимальной скорости на каждой ступени. Снижением скорости за время переключения

tп можно пренебречь. Путь, пройденный АТС за время переключения с
k -й на (k +1) ступень Sп							, м, определяют
					k		Sп		=Vk			tп.			(3.33)
										max
								k
Рекомендуют результаты расчетов свести в таблицу 3.5.
Таблица 3.5 - Время и путь разгона
Участок	Интервал					jaср ,			∆t ,с			Vaср ,	∆S , м	Tр, с	S р, м
	скоростей					м/c2						м/с
1	Va	min	- Va				...		...			...	...	...	...
				1
2	Va		- Va	2			...		...			...	...	...	...
		1
3	Va2 - Va3						...		...			...	...	...	...
...		...					...		...			...	...	...	...
n ≥ 10	Van-1 - Vaнор						...		...			...	...	...	...

4 ОПРЕДЕЛЕНИЕ ОСТАНОВОЧНОГО ПУТИ АТС ПРИ ТОРМОЖЕНИИ

Величина тормозного пути при экстренном торможении АТС является одним из нормируемых оценочных параметров тормозных свойств. Данный путь Sо, м, определяют по формуле

Sо =Vо(τр +τс +0,5τн)+ 2Vϕо2g , (4.1)

где Vо - начальная скорость торможения, м/с;

τр - время реакции водителя, с;

τс - время срабатывания тормозного привода, с;

τн - время нарастания замедления, с;

27

ϕ - коэффициент сцепления.

Для всех типов АТС τр= 0,8 с. При наличии тормозной системы с гидроприводом и дисковыми тормозными механизмами τс=0,05 -0,07 с, с барабанными тормозными механизмами τс= 0,15 - 0,20 с, с пневмоприводом - τс= 0,2 - 0,4 с. Для легковых автомобилей τн= 0,05 - 0,20 с, для грузовых с гидроприводом - τн= 0,05 - 0,40 с, для грузовых с пневмоприводом - τн= 0,15 - 1,50 с, для автобусов - τн= 0,2 - 1,3 с.

Рассчитать величину остановочного пути для значений коэффициента сцепления ϕ1= 0,2, ϕ2 = 0,4, ϕ3 = 0,6 для скоростей движения от 0

до Vо =Vmax (не менее пяти точек для каждого значения ϕ в этом диа-

пазоне. После этого строят кривые остановочного пути (рисунок 4.1), отмечают на графике величины пути торможения с начальной скорости 40 км/ч (в соответствии с ГОСТ 25478 - 91).

So ,	ϕ1 = 0,2
м/с

So′40

=

ϕ2 = 0,4

S′′

=

ϕ3 = 0,6

o40

So′′′40 =

0

11,1

Vamax

Va , м/с

Рисунок 4.1 - Остановочный путь

28

5 ОПРЕДЕЛЕНИЕ РАСХОДА ТОПЛИВА АТС

Для оценки топливной экономичности АТС строят кривую топливной характеристики установившегося движения (ГОСТ 20306 - 90) на высшей ступени в коробке передач.

Путевой расход топлива Qs , л/100 км, определяют по формуле
Qs =	ge			(WVa2 + Ma gψ),	(5.1)
	36000ρ	η
		т	тр

где ge - удельный эффективный расход топлива, г/кВт ч; Ma - полная масса АТС, кг;

ρт - плотность топлива, кг/л; ψ - коэффициент общего дорожного сопротивления с учетом

скорости движения транспортного средства.

Удельный эффективный расход топлива ge , г/кВт ч, определяют по формуле

ge = gN KиKч,

(5.2)

где gN - удельный расход топлива двигателем при максимальной

мощности, г/кВт ч;

Kи - коэффициент, учитывающий зависимость удельного рас-

хода топлива от степени использования мощности двигателя;

Kч - коэффициент, учитывающий зависимость удельного рас-

хода топлива от частоты вращения коленчатого вала двигателя. Удельный расход топлива двигателем при максимальной мощно-

сти gN , г/кВт ч, рассчитывают по формуле
		gN = (1,05 −1,15)ge	,	(5.3)
	ge	min
где		- минимальный удельный расход топлива двигателем,
	min

г/кВт ч.

Минимальный удельный расход топлива двигателем [1]:

•для дизелей - gemin = 195 - 230 г/кВт ч;

•для бензиновых двигателей - gemin = 250 - 300 г/кВт ч.

Коэффициент, учитывающий зависимость удельного расхода топлива от степени использования мощности двигателя Kи, рассчитывают

по формуле

29
Kи = A − BИ + CИ2 ,	(5.4)

где И - степень использования мощности двигателя; A, B , С - эмпирические коэффициенты.

Значения коэффициентов [1]:

•для дизелей - A= 1,70; B = 2,63; С= 1,92;

•для бензиновых двигателей - A= 2,75; B = 4,61; С= 2,68. Степень использования мощности двигателя И определяют по

формуле

С =	Nw + Nψ	,	(5.5)
	Ne0ηтр

где N w - мощность, затраченная на преодоление сопротивления

воздуха, кВт;

Nψ - мощность, затраченная на преодоление дорожного со-

противления, кВт;

N e0 - мощность двигателя по внешней скоростной характери-

стики, кВт.

Мощность, затраченную на преодоление сопротивления воздуха N w , кВт, рассчитывают по формуле

	N w =			WVa3		.			(5.6)
			1000
	Мощность, затраченную на преодоление дорожного сопротивле-
	ния Nψ , кВт, рассчитывают по формуле
	Nψ =		Ma gψVa					.	(5.7)
			1000
	Коэффициент общего дорожного сопротивления с учетом скоро-
	сти движения АТС ψ определяют по формуле
					V 2
	ψ = ψ0		1+		a		.		(5.8)
					1500

Здесь ψ принимают равным коэффициенту сопротивления качению f , f0 = 0,015 для легковых и автобусов, f0 = 0,020 для грузовых. Формулу (5.8) используют при значениях Va > 15 м/с.

Чтобы определить мощность двигателя по внешней скоростной характеристике, необходимо рассчитать частоту вращения коленчатого вала двигателя ne для данной скорости Va .