Тяговый расчёт автомобиля

Введение

Тяговый расчет автомобиля производится с целью определения его тяговых и динамических качеств. Тяговый расчет подразделяется на:

—тяговый расчет проектируемой машины;

—поверочный тяговый расчет, производимый для существующей машины.

Поверочный тяговый расчет составляют следующие отдельные задачи:

1. Определение максимальной скорости движения в заданных условиях.

2. Определение сопротивления движению и углов подъема, которые может преодолеть автомобиль на данной передаче и скорости.

Для решения задач тягового расчета необходимо построить тяговую характеристику автомобиля.

Тяговой характеристикой автомобиля называется графическая зависимость удельной силы тяги от скорости движения автомобиля на каждой передаче.

Задаваемыми параметрами обычно являются: тип автомобиля; грузоподъемность или максимальное число пассажиров; максимальная скорость движения, по шоссе с заданным коэффициентом дорожного сопротивления, максимальное дорожное сопротивление на низшей передаче трансмиссии. Указывается также тип двигателя (карбюраторный, дизельный).

Параметры, которыми задаются, могут иметь различные значения в некотором интервале. Чтобы правильно принять окончательное значение указанных выше параметров, необходимо понимать, как они влияю на тяговые качества автомобиля.

Построение тяговой характеристики автомобиля включает:

1.Определение полной массы автомобиля, кг.

2.Выбор шин и определение радиуса ведущего колеса, м.

3.Расчет и построение внешней скоростной характеристики двигателя.

4.Определение передаточного числа главной передачи.

5.Определение передаточных чисел коробки передач и дополнительной коробки.

6.Определение скорости движения.

7.Определение удельной силы тяги, построение тяговой характеристики.

ВЫПОЛНЕНИЕ ТЯГОВОГО РАСЧЕТА

 

1. Определение полной массы машины

Полная масса автомобиля определяется по формуле

= 4300+75*3+6000=10525, кг (1)

где = 4300, кг — собственная масса машины;

п=3 — число мест в кабине;

 =6000, кг — максимальная масса перевозимого груза.

Значения G₀ и берутся в соответствии с заданием. Для этого предварительно подбирают тип автомобиля, параметры которого соответствуют заданным.

2. Выбор шин

Для выбора шин надо определить нагрузку, приходящуюся на одно колесо автомобиля. У грузовых автомобилей типа 4x2 на переднюю ось при полном использовании грузоподъемности приходится около 25—30% нагрузки. На задней оси этих автомобилей обычно монтируются четыре шины, каждая из которых испытывает большую весовую нагрузку, чем шина переднего колеса, поэтому выбор производится по весовой нагрузке, приходящейся на одно заднее колесо. Передние и задние колеса каждого автомобиля по конструкции почти всегда одинаковы и взаимозаменяемы. Разница состоит лишь во внутреннем давлении воздуха в шинах.

 = 10525*0,70/4= 1841,88, кг.

По приложению подбирают тип и размеры автомобильных шин, удовлетворяющих нагрузке, приходящейся на колесо 508*260.

Определяют статический радиус колеса, который в дальнейшем условно считают равным радиусу качения 0,488 м.

3. Расчет и построение внешней характеристики двигателя

Для расчета внешней характеристики двигателя вначале определяют мощность необходимую для обеспечения заданной максимальной скорости по дороге с минимальным коэффициентом сопротивления качению.

=

=(0,7*4,5*25*25*25+10525*9,81*0,03*25)=140,73, кВт  (2)

где — коэффициент обтекаемости;

 - коэффициент сопротивления качению;

 - лобовая площадь автомобиля, равная для грузовых автомобилей 3,0-6,5 м²,

для легковых автомобилей малого литража —1,5+2,0 м²,

F_B = КН (К— колея автомобиля, Н — наибольшая его высота);

 — масса автомобиля, кг;

g — 9,81 м/с² — ускорение свободного падения.

1. Внешняя скоростная характеристика двигателя

В общем случае частота вращения коленчатого вала при максимальной скорости движения автомобиля не равна частоте вращения, соответствующей максимальной мощности двигателя, и, следовательно, мощность двигателя при максимальной скорости не равна максимальной мощности.

Максимальную мощность двигателя находим, пользуясь эмпирической формулой где а, b и с — эмпирические коэффициенты; для карбюраторных двигателей а = b = с = 1,0.

(3)

Для современных автомобилей отношение  =1,15-1,25.

Большее значение относится к легковым автомобилям, мень­шее — к грузовым. Следовательно, скорость, соответствующая максимальной мощности, будет равна:

=25*1.2=20,83, м/c=75 км/ч. (4)

Координаты (n_max, N_eV) и (n_N, N_max) дают две первые точки графика внешней скоростной характеристики. Для получения других точек используем формулу, представленную в следующем виде:

(5)

где N_е и n_e — текущие значения соответственно мощности двигате и частоты вращения коленчатого вала.

Задаваясь такими значениями п_е, которые соответствуют зна­чениям отношения n_еJn_N=0,2; 0,4; 0,6; 0,8, подсчитываем величины соответствующих мощностей N_е, и заносим в таблицу. Затем определяем текущие значения крутящих моментов и заносим в таблицу.

, Н.м  (6)

Таблица

№ п/п	Показатели		Отношение
			0,2	0,4	0,6	0,8	1,0	1,2
1	, об/мин (рад/с)		640 (67,02)	1280 (134,04)	1920 (201,06)	2560 (268,08)	3200 (335,10)	3840 (402,12)
2	, кВт		32,5	71,5	109,4	139,0	154,3	140,7
3	, Н.м		485,4	533,3	544,3	518,5	460,5	350,0
4	1 передача		2,9 (0,8) 0,34	5,8 (1,6) 0,37	8,7 (2,4) 0,38	11,6 (3,2) 0,36	14,5 (4,0) 0,32	17,4 (4,8) 0,24
5	2 передача		4,4 (1,2) 0,22	8,7 (2,4) 0,25	13,1 (3,6) 0,25	17,5 (4,9) 0,24	21,8 (6,1) 0,21	26,2 (7,3) 0,16
6	3 передача		6,6 (1,8) 0,15	13,2 (3,7) 0,16	19,8 (5,5) 0,17	26,4 (7,3) 0,16	32,9 (9,2) 0,14	39,5 (11,0) 0,10
7	4 передача		9,9 (2,8) 0,10	19,9 (5,5) 0,11	29,8 (8,3) 0,11	39,8 (11,0) 0,10	49,7 (13,8) 0,09	59,6 (16,6) 0,06
8	5 передача		15,0 (4,2) 0,07	30,0 (8,3) 0,07	45,0 (12,5) 0,07	60,0 (16,7) 0,06	75,0 (20,8) 0,05	90,0 (25,0) 0,03

По результатам расчетов (таблица, пункты 1, 2 и 3) строим внешнюю скоростную характеристику двигателя.

В дальнейшем те же значения N, и М_е используем для определения скорости движения и удельной силы тяги на всех передачах и всех выбран­ных частотах вращения коленчатого вала.

Для построения внешней характеристики используем масштабы шкал в следующих пределах:

•  частота вращения коленчатого вала6. 1 мм — (2,5…5,0) рад/с;

•  мощность: 1 мм — (0,5…1,5) кВт;

•  крутящий момент:. 1 мм = 2…8 Н.м.

Крайняя левая точка характеристики ограничивается частотой устойчивого вращения холостого хода (10…70 рад/с).

Максимальная мощность карбюраторного двигателя определяется точкой перегиба кривой (началом падения мощности).