Методичка по автотранспорту
.pdfМинистерство сельского хозяйства Российской Федерации. Департамент кадровой политики и образования Российской Федерации.
Федеральное государственное образовательное учреждение Казанская государственная сельскохозяйственная академия.
Факультет технического сервиса.
Кафедра «Тракторы и автомобили»
Методические указания
для выполнения расчетно-практических работ по дисциплине «Автотранспорт в сельском хозяйстве».
г.Казань – 2004г.
2
УДК 631. 372 ББК 40. 721
Методические указания подготовлены доц. каф. «Тракторы и автомобили» Халиуллиным Ф.Х. и Галеевым Г.Г. печатаются по решению методической комиссии факультета
Рецензент – доцент кафедры ЭМТП Галеев И.Г.
Казанская государственная сельскохозяйственная академия 2004г
3
Введение
Методическое пособие предназначено для студентов, выполняющих курсовую работу по дисциплине «Автотранспорт в сельском хозяйстве». Данная курсовая работа предназначена для закрепления знаний, полученных студентами при изучении дисциплины, для освоения методик расчета эксплуатационных свойств современных автомобилей и привития навыков использования специальной литературы.
В пособии приведены методики расчета основных характеристик тягово – скоростных, тормозных свойств и топливной экономичности автомобиля.
4
1.Исходные данные.
Для определения эксплуатационных свойств автомобиля студенту должны быть известны следующие исходные данные.
1.Марка автомобиля и его колесная формула.
2.Масса загруженного автомобиля – mа, кг.
3.База автомобиля – L, мм
4.Колея автомобиля – B, мм
5.Высота автомобиля – Hа, мм
6.Ширина автомобиля – Bа, мм
7.Передаточные числа трансмиссии:
-первой передачи основной коробки – i1
-второй передачи основной коробки – i2
-высшей передачи основной коробки – iв
-низшей передачи дополнительной коробки – iд н.
-высшей передачи дополнительной коробки – iдв.
-главной передачи – iг.
8. Значение номинальной мощности NеN и удельного эффективного расхода топлива qeN при соответствующей частоте вращения nN и максимального крутящего момента Ме max при соответствующей частоте вращения
nм.
9. Дорожные условия:
-угол подъема дороги - i
-состояние дороги (коэффициент сопротивления качению) – f
-покрытие дороги (коэффициент сцепления колеса с дорогой) - 0
5
1.2. Внешняя скоростная характеристика двигателя.
Внешняя скоростная характеристика двигателя представляет зависимости его мощности Ne, крутящего момента Ме и удельного эффективного расхода топлива qe от частоты вращения n коленчатого вала при полной подаче топлива в двигатель.
Построение кривых скоростной характеристики ведется в интервале:
а) для бензиновых двигателей от nmin = 600-1000 об/мин до nvax = (1,05-1,20) nNi;
б) для дизельных двигателей от nmin = 350-800 об/мин до nN, где nN - частота вращения коленчатого вала при номинальной мощности.
Расчетные значение эффективной мощности определяются по следующим электрическим зависимостям через каждые 500 1000 об/мин:
для бензиновых двигателей
|
|
|
n |
x |
|
|
n |
x |
n |
x |
2 |
|
|
|
|
|
||||||
Nex = Neн |
|
|
|
1 |
|
|
|
|
|
; |
|
|
|
(1.1) |
||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||
|
|
|
nN |
|
nN |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||
|
|
|
|
nN |
|
|
|
|
||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Для дизелей с неразделенными камерами |
|
|
|
|
||||||||||||||||||
|
|
n |
x |
|
|
|
|
|
|
|
n |
x |
|
|
n |
x |
2 |
|
|
|||
Nex = Neн |
|
|
|
|
0,87 1,13 |
|
|
|
|
|
|
|
(1.2) |
|||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||
|
nN |
|
|
|
|
|
|
|
nN |
|
|
|
|
|
||||||||
|
|
|
|
|
|
|
nN |
|
||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
В формулах (1) – (2) Nex |
|
и nx – эффективная мощность (кВт) и частота |
||||||||||||||||||||
вращения коленчатого вала (об/мин) в полной точке скоростной характеристике двигателя.
Значения эффективного крутящего момента (Н.м) определяют по формуле:
Мех = 3 104 Nex /( nx )
Удельный эффективный расход топлива, г/(кВт.ч), скоростной характеристики:
для бензиновых двигателей
|
n |
x |
n |
x |
|
2 |
|
|
|
|
|
||||||
qex = qeN 1,2 1,2 |
|
|
|
|
|
|
||
|
|
|
|
|
||||
|
nN |
|
|
|
|
|
||
nN |
|
|||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
(1.3)
в искомой точке
(1.4)
6
для дизелей с неразделенными камерами
|
n |
x |
n |
x |
|
2 |
|
|
|
|
|
|
|
||||||
qex = qeN 1,55 1,55 |
|
|
|
|
|
|
(1.5) |
||
|
|
|
|
|
|||||
|
nN |
|
|
|
|
|
|
||
nN |
|
|
|||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
где qeN – удельный эффективный расход топлива при номинальной мощности, г/(кВт.г)
Если qeN не задан, то можно считать qeN = (1,05 1,15) qеmin. При полном использовании мощности двигателя для бензиновых двигателей qemin = 190
230 г/кВт.г.
Часовой расход топлива, кг/г.
Gтх = qex Nex 10-3 |
(1.6) |
По скоростной характеристике определяют коэффициент приспособляемости К, представляющий собой отношение максимального крутящего момента Меmax к крутящему моменту МeN при номинальной мощности
К = Мemax/MeN |
(1.7) |
Этот коэффициент служит для оценки приспособляемости двигателя к изменению внешней нагрузки и характеризует способность двигателя преодолевать кратковременные перегрузки. Для бензиновых двигателей К =
1,20 - 1,35, для дизелей К = 1,05 - 1,20.
Результаты расчетов сводятся таблицу и по ним строятся характеристики.
|
|
|
|
|
Таблица 1. |
|
|
|
|
|
|
|
|
ne, об/м |
nemin |
|
|
|
nemax |
|
Ne, кВт |
|
|
|
|
|
|
Me, Н.м |
|
|
|
|
|
|
ge, г |
|
|
|
|
|
|
(кВт.г) |
|
|
|
|
|
|
Gт, кг/ч |
|
|
|
|
|
|
7
Ne
Me
Gч
gе
n
Рис. 1. Скоростная характеристика двигателя.
2. Тяговый баланс автомобиля.
Управление тягового баланса автомобиля связывает тяговую силу Рт на ведущих колесах с силами сопротивления движению.
Рт = Рк +Рп +Рв + Ри = Рд + Рв + Ри |
(2.1) |
где Рк – сила сопротивления качению; Рп – сила сопротивления подъему; Рв – сила сопротивления воздуха; Ри – приведенная сила инерции
Рд = Рк +Рп – сила сопротивления дороги.
Если обозначим Рсв = Рт – Рв – свободную силу тяги, то уравнение (2.1) занимается.
8
Рсв = Рд + Ри |
(2.2) |
Это связано с тем, что зависимость Рсв от скорости автомобиля V однозначно определяется конструктивными параметрами автомобиля и внешней скоростной характеристикой его двигателя. Эта сила не зависит от ускорения автомобиля и дорожных условий.
Графоаналитическое решение уравнение тягового баланса осуществляется следующим образом.
Определяется скорость движения автомобиля в зависимости от частоты вращения коленчатого вала
V = |
nrк |
, |
(2.3) |
30iтр |
где гк - радиус качения колеса;
iтр = iк – iг - передаточное число трансмиссии; iк – передаточное число коробки передач;
iг- передаточное число главной передачи.
В нашем случае прием гк q с .
Радиус колеса можно определить по маркировке ими (приложение 1)
как
d г (1 )В ,
где d – посадочный диаметр колеса, м
Н В - отношение высоты Н профиля шины к ее ширине В;
0,10 0,16 - коэффициент радиальной деформации шины.
Для грузовых автомобилей шины маркируются по-другому, поэтому сведения о статистическом радиусе колес для них приведены в приложениях 1 и 2.
Задаются несколькими (6 8) значениями частоты вращения от nmin до nmax и для каждой передачи определяют скорости по формуле (2.3).
Передаточные числа трансмиссии определены по формуле:
iтр iк iг
Сила тяги представляет отношение тягового момента Мт, подводимого при равномерном движении к полуосям ведущих колес, к радиусу ведущих колес:
Рт = |
М |
т |
|
Ме тр |
iтр |
(2.4) |
|
|
|
|
|||
|
|
|
|
|
9
Величина эффективного крутящего момента Ме определяется по графику внешней скоростной характеристики или при помощи выражений (1.2)
и (1.3).
КПД трансмиссии обычно выбирают для легкового автомобиля с колесной формулой 4х2 – 0,9 0,92; 4х4 – 0,86 0,88;
для грузовых автомобилей и автобусов 4х2 – 0,85 0,90; 4х4 – 0,80
0,82.
Сила сопротивления воздуха при установившемся движении.
Рв = Сх F |
V 2 |
(2.5) |
|
в |
|||
2 |
|||
|
|
где Сх – коэффициент аэродинамического сопротивления (сведения о нем приведены в приложении 1и 3)4
F – площадь лобового сопротивления, которая может быть вычислена: для легкового автомобиля F = 0,8 ВаНа, где
В – колея автомобиля;в - плотность воздуха (обычно принимается равной 1,225 кг/м3)
V – скорость автомобиля, м/с.
Теперь может быть построен график тяговой характеристики автомо-
биля Рсв = f (V) (рис. 2.)
Каждой ступени коробки передач соответствует своя кривая.
Pсв1
Pт.сц
Pсв2
Pсв3
Pд |
Pсв4 |
Vmax |
V |
Рис. 2. Тяговая характеристика автомобиля.
10 |
|
Вычисляется сила сопротивления дороги Pg |
при равномерном движении |
Pg = G j cos sin |
(2.6) |
где G – вес автомобиля; Н.
- угол продольного наклона дороги (на подъеме >0, на спуске <0)$ f– коэффициент сопротивления качению колес.
При V 15 20 м/с коэффициент сопротивления качения можно считать
постоянным – f = j0. При больших скоростях движение он зависит от скоро- |
|
сти f f0 K f V 2 |
K f 7 10 6 . Величина fо зависит от типа и состояния доро- |
ги (см. приложение 4).
Зависимость Рq = f (V) наносится на график тяговой характеристики. Абсцисса точки пересечения тяговой характеристики и кривой сопротивления дороги определяет максимальную скорость равномерного движения автомобиля в данных условиях.
Для оценки тягово-скоростных свойств по сцеплению на график силового баланса следует нанести зависимость свободной силы тяги.
Рсв сц. = Рт сц.– Рв от скорости V. Сила тяги по сцеплению ведущих колес Рт сц. с данной дорогой определяется с учетом изменения нормальных реакций
дороги при движении автомобиля следующим образом:
Ртсц. |
= |
Ga cos |
- для заднеприводного автомобиля; |
|||
L h( f ) |
||||||
|
|
|
|
|||
Ртсц. = |
|
Gb cos |
|
- для переднеприводного автомобиля; |
||
|
L h( f ) |
|||||
|
|
|
||||
Ртсц. = G cos |
- для полноприводного автомобиля; |
|||||
где - коэффициент сцепления ведущих колес с дорогой (см. приложение
5);
a - расстояние от центра масс до передней оси, м (для груженых грузовых автомобилей).
a (0,62 0,72) L, для негруженых грузовых автомобилей a 0,5L ; у легковых автомобилей, имеющих классическую компановку, a (0,52 0,55)L, у автомобилей с задним расположением двигателя a (0.56 0,60)L, у переднеприводных a (0,40 0,45)L ; в – расстояние от центра масс до задней оси, м в L a ; h – высота центра масс(у легковых автомобилей с полной нагрузкой h=0,5 0,65 м, у грузовых автомобилей с полной нагрузкой h = 0,9