2.6.1. Універсальна динамічна характеристика автомобіля

Універсальна динамічна характеристика (рис. 2.3, рис. 2.4) відображає залежність динамічних якостей автомобіля (автопоїзда) у різних варіантах його вагового завантаження від швидкості руху.

Дана характеристика окрім нижньої осі абсцис з нанесеними на ній поступальними швидкостями руху автомобіля Vмає верхню вісь абсцис, на якій відкладаються в масштабі значення коефіцієнта завантаження автомобіля Г=1,2,...,k.

Коефіцієнт завантаження дорівнює відношенню заданої експлуатаційної ваги G_аавтомобіля (автопоїзда) до його власної мінімальної експлуатаційної вагиG_о(Г=G_а/G_о). Мінімальне значення коефіцієнта завантаження (Г_min=1) відповідав руху незавантаженого автомобіля без причепа.

Побудова універсальної динамічної характеристики здійснюється наступним чином. Від ординати 0D¹, (рис. 2.3, рис. 2.4), на якій нанесена цифрова шкала динамічного фактора незавантаженого автомобіля Г=1,вправо через рівні інтервали проводяться ординати Г=2, Г=3,..., Г=k. На ординаті Г=2 наносять масштабну шкалуD², масштабний коефіцієнт якої вдвоє меншій, ніж на ординаті 0D¹, (μD²=0,5μD¹). Похилими прямими з'єднуються точки, що відповідають однаковим значенням динамічного фактора на ординатах Г=1 і Г=2. Точки перетину цих прямих з іншими ординатами утворюють на них масштабні шкали динамічного фактора μD^k=0,5μD¹/Г_kдля відповідних значень коефіцієнтів вагового завантаження автомобіля.

Для визначення динамічного фактора за будь-якого завантаження автомобіля вираховується значення Г, що відкладається у масштабі на верхній осі абсцис, і через отриману точку проводиться вертикаль. В точках перетину вертикалі з похилими прямими динамічного фактора отримуємо його числове значення.

За допомогою універсальної динамічної характеристики для різних шляхових і навантажувальних умов роботи автомобіля, під час усталеного руху можна розв'язувати наступні експлуатаційні задачі, зокрема визначати:

• передачі, на яких може працювати автомобіль, та максимальну швидкість V_maxйого руху у заданих дорожніх умовах ψ з завантаженням Г;

• найбільші дорожні опори, які може подолати автомобіль, рівномірно рухаючись на різних передачах при різних завантаженнях;

максимальний кут підйому іякий може подолати автомобіль на різних передачах під час рівномірного руху за відомихfі Г з виразу:

і=D - f (2.22)

• де f – коефіцієнт опору коченню.;

.– максимальне прискорення j_max, яке може розвинути автомобіль на різних передачах за відомих, ψ і Г з виразу:

, (2.23)

де δ_об– коефіцієнт обертових мас;

• максимальну вагу причепа G_{п max}, який може буксирувати автомобіль на різних передачах в заданих дорожніх умовах ψ, і вагуG_ввантажу, що може перевозити автомобіль;

• час перебування в дорозі автомобіля за відомими дорожніми умовами ψ і довжиною ділянок Sдороги.

2.7 Економічна характеристика автомобіля

Одним з основних показників, яким оцінюється паливна економічність автомобіля, вважається витрата палива Q_sна 100 км пройденого шляху у разі рівномірного руху з певною швидкістю в заданих дорожніх умовах.

У курсовій роботі проводиться розрахунок і побудова економічної характеристики для руху, автомобіля з повним навантаженням на прямій передачі у різних дорожніх умовах (для згідно з індивідуальним завданням і₂, що становить 0,75). Витрата палива на 100 км пройденого шляху становить:

, (2.24)

де N_еі– потужність двигуна, яка необхідна для руху автомобіля в зада-

них дорожніх умовах, кВт;

g_еі– питома витрата палива, що відповідає заданому режиму роботи

двигуна, г/кВт год;

_п– питома вага палива (длядизельного палива _п=0,825кг/л [4]);

V_zi– швидкість руху автомобіля, км/год.

Під час розрахунку економічної характеристики використовуються дані динамічного розрахунку автомобіля на прямій передачі. Для заданих частот обертання колінчастого вала двигуна з табл. 2.2 беруться значення швидкості руху V_іі записуються в табл. 2.3.

Потужність, яка необхідна для руху автомобіля на даній швидкості у заданих дорожніх умовах з повним навантаженням на прямій передачі, визначається за формулою:

, (2.25)

де V_zi– швидкість руху автомобіля на різних швидкісних режимах

роботи двигуна на прямій передачі, км/год;

 – приведений коефіцієнт дорожнього опору, який дорівнює ₁та 0,75₁;

Р_wzi– сила опору навколишнього середовища для різних швидкостей

руху автомобіля на прямій передачі, Н.

Питома витрата палива, яка відповідає даному режиму роботи двигуна, визначається за формулою:

g_eі=k_n·k_N·g_ен, (2.26)

де k_n– коефіцієнт, який враховує вплив на питому витрату палива

швидкісного режиму двигуна і визначається з рис. 2.5аіз

врахуванням відношення n_ді/n_н[2];

n_ді, n_н– проміжна і номінальна частота обертання колінчастого вала

двигуна (табл. 2.2), хв^-1;

k_N– коефіцієнт, що визначає вплив на питому витрату палива на-

вантажувального режиму роботи двигуна, визначається з

рис. 2.5б[2] із врахуванням відношення N_ei/N_ei(зовн);

N_ei, N_ei(зовн)– потужність, яка необхідна для подолання опорів руху авто-

мобіля з даною швидкістю і потужність двигуна за зовніш-

ньою характеристикою (табл. 2.2)на тій же частоті обертан-

ня колінчастого вала.

За отриманими значеннями V, N_ei, g_eiвизначається витрату палива в літрах на 100 км пройденого шляху для різних швидкостей руху за формулою (2.24).

Результати розрахунків записують в табл. 2.3, та на основі її даних будують графік економічної характеристики завантаженого автомобіля на прямій передачі для двох типів доріг (рис. 2.6).

Приклад. Проведемо розрахунок економічної характеристики автомобіля під час руху з повним завантаженням на прямій передачі у різних дорожніх умовах (для₁=0,033і₂=0,75₁=0,025).

Тоді, потужність, яка необхідна для руху повністю завантаженого автомобіля в заданих дорожніх умовах (₁=0,033) рівна

N_е20=(18,00/3600·0,9)(170984·0,033+88,7)=31,84кВт.

Аналогічно розраховуємо N_еідля інших швидкісних режимів і дорожніх умов. Результати розрахунків заносимо в табл. 2.3.

Питома витрата палива, яка відповідає і-ому режиму роботи двигуна:

g_е20=1,114·1,00·245=272,54г/кВт год.

Аналогічно розраховуємо g_еідля решта швидкісних режимів і дорожніх умов. Отримані дані заносимо в табл. 2.3.

Із отриманих значень V, N_ei, g_eiможна визначити витрату палива в літрах на 100 км пройденого шляху для різних швидкостей руху за формулою (2.21).

Q_s20=272,54·31,84/10·0,825·18,00=58,44л/100 км.

Аналогічно розраховуємо Q_siдля решта режимів і дорожніх умов. Отримані результати записуємо в табл. 2.3.

Таблиця 2.3

Показники економічної характеристики автомобіля

	V, км/год	nд, об/хв	nді/nн	kn	Ne, кВт	Nеі/ Nеі(зов)	kN	ge, г/кВтгод	Qs, л/100
	18,00	540	0,2	1,114	31,84	0,80	1,00	272,54	58,44
	36,00	1080	0,4	1,017	66,64	0,69	1,01	252,45	56,64
	54,00	1620	0,6	0,959	107,35	0,68	1,02	238,76	57,53
	72,00	2160	0,8	0,950	156,93	0,77	1,00	232,73	61,49
	90,00	2700	1	1,000	218,35	0,93	1,00	245,57	72,22
0,025	18,00	540	0,2	1,114	24,00	0,60	1,05	287,75	46,51
	36,00	1080	0,4	1,017	50,96	0,53	1,11	276,30	47,41
	54,00	1620	0,6	0,959	83,84	0,53	1,11	259,81	48,89
	72,00	2160	0,8	0,950	125,59	0,61	1,05	243,52	51,49
	90,00	2700	1	1,000	179,16	0,76	1,00	245,08	59,14

На основі даних табл. 2.3 будуємо графік економічної характеристики завантаженого автомобіля на прямій передачі для двох типів доріг.

2.8 Аналіз техніко-економічних показників розрахованого

автомобіля

Розрахований автомобіль аналізується за основними експлуатаційними показниками: продуктивності, динамічності і паливної економічності. Необхідно порівняти і пояснити зміну динамічного фактора на різних передачах, а також шляхової витрати палива залежно від зведеного опору дороги і швидкості руху автомобіля; дати порівняльний аналіз основних техніко-економічних показників розрахованого автомобіля і автомобіля-прототипу. Дані показники записуються в табл. 2.4.

Приклад. Порівняльну оцінку розрахованого автомобіля з його прототипом представимо у табл.2.4

Таблиця 2.4

Основні показники розрахованого автомобіля та порівняння їх з прототипом

Показники	Позначення	Од. виміру	Автомобіль
			розрахований	прототип
1	2	3	4	5
Мінімальна експлуатаційна маса	mo	кг	8947	6800
Вантажопідйомність	mв	т	8,5	8
Номінальна потужність двигуна	Nен	кВт	235	154,4
Питома витрата палива	gен	г/кВтгод	245
Номінальна частота колінвала	nн	хв^-1	2700	2600
Продовження табл. 2.4.
1	2	3	4	5
Максимальний крутний момент	Мдmax	Нм	928,58	637
Кількість передач	z	-	4	10
Максимальна швидкість руху	Vmax	км/год	90	80
Максимальний динамічний фактор на першій передачі	D1max	-	0,432
Максимальний динамічний фактор на прямій передачі	Dzmax	-	0,051
Мінімальна шляхова витрата палива	Qs100	л/100км	56,64	32

Дані табл. 2.4. свідчать, що запроектований автомобіль відзначається кращими потужнісними показниками ніж його прототип. При цьому відповідно споживається більше палива.

Висновки

Зробивши аналіз прототипу і запроектованого трактора бачимо, що при зменшенні експлуатаційної маси трактора на 30,5% потужність зменшилась на 22%. Також слід зазначити, що у прототипу тягові зусилля на гаку на передачах трохи більші ніж у розрахованого. Максимальний крутний момент на 38% у розрахованого трактора менший ніж у прототипу. Отже можна зробити висновок, що зі збільшенням маси трактора збільшується його тягові властивості, хоча збільшення маси трактора негативно впливає на структуру грунту.

Аналізуючи запропонований автомобіль можна зробити висновок, що дещо збільшивши вагу автомобіля і оберти колінчастого вала двигуна можна отримати набагато вищу потужність двигуна, а також крутний момент двигуна. Максимальна швидкість руху розрахованого автомобіля також вища.

Бібліографічний список

1. Скотников В.А., Мащенский А.А., Солонский А.С. Основы теории и расчета трактора и автомобиля. –М.: Агропромиздат, 1986.

2. Чудаков Д.А. Основы теории и расчета трактора и автомобиля. –М.:Колос, 1972.

3. Гуськов В.В. Тракторы / Теория, ч. 2. –М.: Машиностроение, 1988.

4. Гришкевич А.И. Автомобили. Теория. – Минск: Вышэйшая школа, 1986.

5. Шевчук Р.С. Теорія, основи розрахунку і аналіз роботи тракторів та автомобілів: Навчальний посібник. – Львів: Львів. держ. сільгосп ін-т, 1993.

6. Теорія, основи розрахунку і аналіз роботи тракторів та автомобілів: Методичні рекомендації /Р.С. Шевчук. –Львів: ЛДАУ, 2001.

7. Тяговые характеристики сельскохозяйственных тракторов. Альбом-справочник. –М.: Россельхозиздат, 1979.

Таблиця А.1

Технічні характеристики колісних тракторів

Параметри	Марка трактора
	ХТЗ-2511	ХТЗ-3510	ХТЗ-5020		ЮМЗ-6АКЛ	ЮМЗ-8271	МТЗ-550Е	МТЗ-820	МТЗ-1221	ХТЗ-121	ХТЗ-17221	Коваль-5300
	Модель двигуна
	Д-120	F2L511	Д-144	Д-65Н1		Д-65НТ1	Д-244	Д-243	260.2 TURBO	СМД-19Т.02	ЯМЗ-236Д	ЯМЗ-238НД5
1	2	3	4	5		6	7	8	9	10	11	12
Потужність номінальна, кВт	21,4	25,7	36,8	44,5		59,0	42,0	60	96	93,4	128,7	220,6
Частота обертання колінчастого вала (потужність номінальна), хв^-1	1800	1800	2000	1750		1800	1700	2200	2100	1850	2100	1900
Питома витрата палива, г/кВтгод	248	245	241	239		233	225	220	226	222	220	220
Номінальна сила тяги, кН	7,1	7,1	10,5	14,0		14,0	12,5	15,5	35,0	40,0	40,0	50,0
Колісна схема	4×2	4×2	4×4	4×2		4×4	4×2	4×4	4×4	4×4	4×4	4×4
Експлуатаційна маса трактора, кг	2200	2200	2980	4000		4270	3600	3900	4640	8220	8980	13400
Радіус ведучих коліс, мм	586	586	608	780		780	780	820	820	820	820	805
Розмір шин у дюймах: передніх коліс задніх коліс	6,5-16 9,5R-32	6,5-16 9,5R-32	11,2R-20 12,4R-28	7,5R-20 15,5R-38		11,2R-20 15,5R-38	9,0R-20 15,5R-38	11,2R-20 16,9R-38	11,2R-20 18,4R-38	16,9R-38 16,9R-38	16,9R-38 16,9R-38	28,1R-26 28,1R-26

Продовження таблиці А.1

1	2	3	4	5	6	7	8	9	10	11	12
Передаточні числа передач: центральної кінцевої	1,75 4,75	1,85 4,75	3,53 6,17	3,42 -	3,42 5,31	3,42 -	3,42 5,31	3,42 5,31	4,42 5,31	4,42 5,31	2,92 6,0
Кількість передач переднього ходу	8	8	20	16	12	9	18	16	16	12	16
Швидкість руху, км/год	1,39-30,28	1,37-30,25	0,49-30,40	1,45-31,45	2,20-30,70	1,40-26,50	1,90-33,40	2,10-33,80	1,44-30,85	3,72-29,6	1,65-33,8

Таблиця А.2

Технічні характеристики гусеничних тракторів

Параметри	Марка трактора
	Т-70С	ДТ-75	ХТЗ-150-03	ХТЗ-150-05-09	ХТЗ-153Б	ХТЗ-181	Т-4А
	Модель двигуна
	Д-241Л	СМД-14Н	СМД-61	ЯМЗ-236Д	BF6М1013Е	ЯМЗ-238КМ2-2	А-01
1	2	3	4
Потужність номінальна, кВт	51,4	58,8	117,7,8	128,7	125,0	139,7	99,3
Частота обертання колінчастого вала (потужність номінальна), хв^-1	2100	1800	2000	2100	2000	2100	1700
Питома витрата палива, г/кВтгод	261	265	217	220	217	220	245
Номінальна сила тяги, кН	20,0	30,0	40,0	40,0	40,0	50,0	40,0
Експлуатаційна маса трактора, кг	4500	5750	7950	8150	8260	9050	7780
Радіус початкового кола ведучої зірочки, мм	320	355	379	379	379	379	385
Довжина ланки гусениці, мм	175	170	170	170	170	170	176
Число активно діючих зубів ведучої зірсчем, од	11,5	13,0	14,0	14,0	14,0	14,0	14,0
Передаточні числа передач: центральної кінцевої	3,42 3,53	3,17 5,53	4,44 4,95	4,54 4,95	4,44 4,95	4,54 4,95	3,64 4,38
Кількість передач переднього ходу	8	7	12	12	12	12	8
Швидкість руху, км/год	1,07-11,36	5,15-10,40	4,30-15,60	4,26-15,31	4,30-15,60	4,26-15,31	3,47-9,50

Таблиця А.3

Технічні характеристики вантажних автомобілів

Параметри	Марка автомобіля
	ГАЗ-3302	УАЗ-3303	ГАЗ-53А	ГАЗ-САЗ-35071	ЗИЛ-4331	ЗИЛ-5301АО	КамАЗ-5320	МАЗ-5731	КрАЗ-257Б1	КрАЗ-65101
	Модель двигуна
	ЗМЗ-4061.10	УМЗ-4178	ЗМЗ-53	ММЗ, Д-245.7	ЗИЛ-508.10	ММЗ, Д-245.12С	ЯМЗ-740	ЯМЗ-236НЕ2	ЯМЗ-238	ЯМЗ-238М2
1	2	3	4
Потужність номінальна, кВт	64,8	55,9	84,6	86,2	110,0	77,0	154,4	159,0	176,0	202,0
Частота обертання колінчастого вала (потужність номінальна), хв^-1	4500	4000	3200	2400	3200	2400	2600	2100	2100	2300
Вантажність, т	1,5	1,0	5,0	4,0	7,0	3,0	8,0	7,5	12	15,4
Маса автомобіля, кг	1950	1650	3250	3940	4980	3800	6800	8950	10280	10400
Маса автомобіля, з найбільшим навантаженням, кг	3500	2650	7400	8090	12000	6950	15025	16500	22280	26000
Площа лобового опору, м^2	4,4	3,2	3,6	3,9	5,2	4,2	5,1	7,0	5,2	5,4
Коефіцієнт обтічності, Н·с^2/м^4	0,45	0,60	0,70	0,65	0,70	0,60	0,70	0,70	0,75	0,70
Радіус коліс, мм	470	545	465	465	545	560	680	680	580	580
Розмір шин у дюймах або мм	185/75 R16С	215/90 R15	8,25R-20	8,25R-20	215/75 R-17,5	225/75 R-16С	425/85 R-21	425/85 R-21	320R-508	320R-508
Максимальна швидкість руху, км/год	100	95	80-86	80	90	85	80	85	70	80

Таблиця Б.1

Коефіцієнти опору коченню f і коефіцієнти зчеплення φ тракторів і автомобілів

Тип грунту або дороги	Колісні трактори		Гусеничні трактори
	f	φ	f	φ
Асфальтоване шосе	0,01-0,02	0,8-0,9	–	–
Гравійне шосе	0,02-0,03	0,6	–	–
Грунтова суха утрамбована дорога: глинистий грунт; піщаний грунт; чорнозем	0,03-0,05 0,03-0,05 0,03-0,05	0,80-0,90 0,70-0,80 0,60-0,70	0,05-0,07 0,05-0,07 0,05-0,07	1,0 0,9-1,0 0,90
Цілина	0,03-0,07	0,70-0,90	0,06-0,07	1,0-1,1
Переліг 2-3-х років	0,06-0,08	0,60-0,80	0,06-0,07	0,9-1,0
Стерня нормальної вологості	0,06-0,08	0,70-0,80	0,07-0,09	0,9-1,0
Волога стерня	0,08-0,10	0,60-0,70	0,08-0,11	0,90
Зоране поле	0,12-0,18	0,50-0,70	0,08-0,10	0,60-0,80
Поле підготовлене до сівби	0,16-0,18	0,40-0,60	0,10-0,12	0,60-0,70
Вологий луг: скошений; нескошений	0,08 0,10	0,70 0,50-0,60	0,09 0,11	0,80 0,60-0,70
Злежана оранка	0,08-0,12	0,50	0,08	0,60
Утрамбована снігова дорога	0,03-0,04	0,30-0,40	0,06-0,07	0,50-0,70
Дорога під час ожеледиці	0,02	0,10-0,30	0,03-0,04	0,20-0,40
Пісок: ологий; сухий	0,08-0,10 0,15-0,20	0,40 0,30	– 0,10-0,12	0,50 0,40
Асфальтоване шосе	0,015-0,020	0,60-0,75
Гравійне шосе	0,020-0,030	0,50-0,65
Бруківка	0,025-0,035	0,40-0,50
Суха грунтова дорога	0,03-0,05	0,50-0,70
Грунтова дорога після дощу	0,05-0,15	0,35-0,50
Пісок	0,17-0,30	0,65-0,75
Снігова утрамбована дорога	0,03-0,04	0,30-0,35

Додаток Д

Рис. Д.1. Регуляторна характеристика дизельного двигуна у функції від частоти обертання колінчастого вала

Рис. Д.2. Регуляторна характеристика дизельного двигуна у функції від крутного моменту

Додаток Е

Рис. Е.1. Зовнішня швидкісна характеристика карбюраторного двигуна

Рис. Е.2. Зовнішня швидкісна характеристика дизельного автомобільного двигуна

Таблиця Є.1

Структура та схема оцінювання курсової роботи

Підписано до друку . .03. Формат паперу 60х84/16.

Ум. друк.аркушів . Уч.-видав. листів .

Папір офсетний. Друк офсетний. Зам. Тир. 100.

Ротапринт ЛДАУ Дубляни, Студентська, 2.