Тяговый расчет автомобиля
Исходные данные для расчёта:
- полная масса
автомобиля
-
масса, приходящаяся на передний мост
автомобиля
-
масса, приходящаяся на задний мост
автомобиля
L – расстояние между осями мостов автомобиля
b – расстояние от центра тяжести автомобиля до оси заднего моста
r – радиус колеса автомобиля
δ – коэффициент учёта вращающихся масс автомобиля
-
коэффициент полезного действия
трансмиссии
р – количество передач
-
площадь лобового сопротивления автомобиля
ветровой нагрузке
кв- удельная ветровая нагрузка на автомобиль
К, Д – тип двигателя (карбюраторный, дизель)
Nemax - максимальное значение эффективной мощности двигателя
-
устойчивая минимальная частота вращения
коленчатого вала двигателя
nNmax - частота вращения коленчатого вала двигателя, при которой достигается максимальное значение мощности
g – удельный расход топлива
-
коэффициент сцепления колеса с дорогой
-
значения коэффициента сопротивления
дороги передвижению автомобиля
Кинематическая схема автомобиля с приводом на передние колеса приведена на рис 1
Рис.1
1 – двигатель (Д). Предназначен для преобразования тепловой энергии в механическую.
2 – сцепление. Для кратковременного разъединения двигателя от трансмиссии.
3 – коробка перемены передач (КПП). Для изменения крутящего момента (М), для разъединения Д от трансмиссии на длительный период и изменения направления движения автомобиля.
4 – главная передача. Изменение М по величине и направлению.
5 – дифференциал. Распределение М по полуосям.
6 – ведущие колёса.
7 – полуоси.
Трансмиссия – служит для передачи крутящего момента от двигателя к ведущим колёсам и для его изменения в соответствии с условиями движения, а также для отключения двигателя от ведущих колёс (рис. 2).
Рис.2
Крутящий момент на ведущих колёсах:
Частота вращения ведущих колёс:
Мощность на ведущих колёсах:
,
где
- КПД трансмиссии
iКП – передаточное отношение коробки передач
iКП – передаточное отношение главной передачи
Целями тягового расчёта являются предварительный выбор тягово-скоростных свойств автомобиля с принятыми параметрами.
1. Выбор основных параметров автомобиля
1.1 Определение полной массы автомобиля и распределение ее по осям:
,
где
mo - масса снаряженного автомобиля (прототип);
mгр - номинальная грузоподъемность автомобиля;
qo - расчетная масса пассажира;
qбг - расчетная масса багажа;
Nсум- кол-во перевозимых пассажиров (суммарно) с учетом водителя;
Распределение массы по осям автомобиля:
ma1 – масса приходящаяся на переднюю ось:
ma2 – масса приходящаяся на заднюю ось:
1.2 Расчет координат центра тяжести автомобиля:
- расстояние от
передней балки до центра тяжести
автомобиля (см. Рис.3)
-
расстояние от заднего моста до центра
тяжести автомобиля;
h=0,25·L – высота центра тяжести (где L - колесная база автомобиля)
Рис.3
1.3 Выбор шин:
Определение осевой нагрузки, действующей на шину:
- нагрузка на шину
переднего моста
- нагрузка на шину
заднего моста
где:
-
количество шин установленных на переднем
мосту;
-количество
шин установленных на заднем мосту;
2. Внешняя скоростная характеристика двигателя
Обычно внешнюю скоростную характеристику двигателя получают путём испытания двигателя на специальном стенде по стандартной методике. Внешнюю скоростную характеристику можно построить воспользовавшись формулой:
,
где
,
- текущие значения мощности и угловой
скорости ,
- максимальное
значение мощности двигателя и значение
угловой скорости коленчатого вала при
максимальной мощности,
k, a, b, c – коэффициенты ( табл.1)
Табл.1
|
Коэффициент |
Карбюраторный ДВС |
Дизельный ДВС | ||
|
1 |
2 |
3 | ||
|
a |
1 |
0,87 |
0,6 |
0,7 |
|
b |
1 |
1,13 |
1,4 |
1,3 |
|
c |
1 |
1 |
1 |
1 |
|
|
к | |||
|
0,2 |
0,232 |
0,152 |
0,184 |
0,168 |
|
0,3 |
0,363 |
0,258 |
0,3 |
0,279 |
|
0,4 |
0,496 |
0,376 |
0,424 |
0,4 |
|
0,5 |
0,625 |
0,5 |
0,55 |
0,525 |
|
0,6 |
0,744 |
0,624 |
0,672 |
0,646 |
|
0,7 |
0,847 |
0,742 |
0,784 |
0,763 |
|
0,8 |
0,928 |
0,848 |
0,88 |
0,864 |
|
0,9 |
0,981 |
0,936 |
0,954 |
0,945 |
|
1,0 |
1,0 |
1,0 |
1,0 |
1,0 |
|
1,1 |
0,98 |
-- |
-- |
-- |
где 1 – двигатель с неразделённой камерой сгорания
2 – двигатель с предварительной камерой сгорания
3 – двигатель с вихревой камерой сгорания
* - заданные параметры
Внешняя скоростная характеристика может быть задана таблично в относительных единицах:
Карбюраторные двигатели Табл.2
|
|
ωmin |
|
|
|
|
|
ωN |
ωN |
ωmax |
|
n/nmax |
0,2 |
0,3 |
0,4 |
0,5 |
0,6 |
0,7 |
0,8 |
0,9 |
1,0 |
|
Ne / Nmax |
0,214 |
0,478 |
0,648 |
0,76 |
0,891 |
0,942 |
1,0 |
0,985 |
0,956 |
Дизельные двигатели Табл.3
|
n/nmax |
0,2 |
0,3 |
0,4 |
0,5 |
0,6 |
0,7 |
0,8 |
0,9 |
1,0 |
|
Ne / Nmax |
0,19 |
0,32 |
0,48 |
0,6 |
0,73 |
0,85 |
0,93 |
0,98 |
1,0 |
Порядок построения внешней скоростной характеристики:
В
соответствии с заданием разность ωN
– ωmin
делится на 10 интервалов и определяются
текущие значения ωi
,
.
Затем определяются значения крутящего
момента на коленчатом валу двигателя
,
Результаты расчётов заносятся в таблицу 4:
Табл.4
|
n, об/мин |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
ωi,рад/с |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
,квт
,Н·мВнешний вид скоростной характеристики представлен на рис. 4
Рис. 4
Примечания:
- Обычно на практике используют зависимости:
- Внешняя скоростная характеристика может быть построена в координатах:
,
где n – частота вращения коленчатого вала двигателя, об/мин
