Характеристика топливной экономичности автомобиля

7. Характеристика топливной экономичности автомобиля

 

1. Диапазон скоростей на внешней скоростной характеристике от V_min до V_max делят на 7 интервалов.

2. Задаемся несколькими значениями ψ: ψ=0,052; ψ=0,065; ψ=0,075.

3. Рассчитывают N_Д для разных значений ψ и скорости (с учетом ее деления на интервалы):

при ;

 

4. Рассчитывают N_в(см. выше):

 кВт;

 

5. Рассчитывают N_Д + N_В для разных ψ:

при ;;.

Все рассчитанные данные сведены в таблицу 9.

Таблица 9 – Результаты расчета

V, км/ч	21,00	35,90	53,85	89,75	125,65	161,56	197,46
V, м/с	5,83	9,97	14,96	24,93	34,90	44,87	54,85
Nд1, кВт	5,506	9,411	14,117	23,528	32,940	42,345	51,763
Nд2, кВт	6,882	11,764	17,646	29,410	41,175	52,931	64,704
Nд3, кВт	7,941	13,574	20,361	33,935	47,509	61,074	74,658
Nв, кВт	0,064	0,319	1,076	4,982	13,672	29,057	53,052
Nт, кВт	10,214	18,397	28,758	48,898	64,390	70,587	62,841
Nд1+ Nв, кВт	5,569	9,730	15,193	28,511	46,611	71,402	104,815
Nд2+Nв, кВт	6,946	12,083	18,722	34,393	54,846	81,988	117,756
Nд3+ Nв, кВт	8,005	13,893	21,437	38,918	61,181	90,131	127,711

На внешней скоростной характеристике вычерчивают положение кривых N_Дi + N_B для каждого значения ψ (ψ₁; ψ₂; ψ₃).

6. Для каждого значения скорость (V_min, V₁, … V_max) определяем отношение  равные  и для каждого отношения определяем K_ne(рисунок 10).

7. Для каждого значения скорости (V_min, V₁ … V_max) определяем отношение  и по полученному N_i определяем K_u.

Рисунок 10 а. - График изменения коэффициента K_u; б - график изменения коэффициента K_ne.

 

8. Подставляют полученные цифровые значения K_ne, K_u, g_N, ρ_T, η_TP, P_Д и P_В в выражение для определения удельного путевого расхода

, (40)

g_N=330 г/кВт*ч

определяем q_П в л/100км для каждого значения ψ (ψ₁: ψ₂ : ψ₃) и строим кривые q_П для ψ₁, ψ₂ и ψ₃.(рисунок 11 )

Все данные для построения сведены в таблицу 10

Таблица 10 – Результаты расчета топливно-экономической характеристики

V, км/ч	21,002	35,901	53,852	89,753	125,655	160
Vi/Vn	0,130	0,222	0,333	0,556	0,778	0,990
Kne	1,150	1,100	1,050	0,970	0,950	1,025
И1	0,545	0,529	0,528	0,583	0,724	1,000
И2	0,680	0,657	0,651	0,703	0,852	1,000
И3	0,784	0,755	0,745	0,796	0,950	1,000
Ки1	0,925	0,925	0,925	0,950	0,875	1,000
Ки2	0,900	0,900	0,900	0,875	0,900	1,000
Ки3	0,900	0,900	0,900	0,850	0,950	1,000
qП1, л/100км	13,527	13,223	13,139	13,105	14,786	21,811
qП2, л/100км	16,414	15,977	15,754	15,595	17,895	25,032
qП3, л/100км	18,915	18,370	18,038	17,973	21,071	27,510

Показателем топливной экономичности автомобиля служит минимальный путевой расход топлива, соответствующий скорости υ_эк при испытаниях автомобиля с полной нагрузкой на горизонтальном участке дороги с твердым покрытием. Указываемый в технических характеристиках автомобилей контрольный расход топлива практически мало отличается от минимального расхода. На рисунке 11 приведена топливно-экономическая характеристика автомобиля.

 

Рисунок 11 – Топливно-экономическая характеристика автомобиля

8. Проверочный (прочностной) расчет сцепления

 

Описание основных видов сцепления

Назначение сцепления - разъединять двигатель и коробку передач во время переключения передач и вновь плавно соединять их, не допуская резкого приложения нагрузки, а также обеспечивать плавное трогание автомобиля с места и его остановку без остановки двигателя. При резком торможении без выключения сцепления оно, пробуксовывая, предохраняет трансмиссию от перегрузок инерционным моментом. Во включенном состоянии сцепление должно надежно соединять двигатель с трансмиссией, не пробуксовывая. При анализе и оценке конструкций сцеплений, как и других механизмов, следует руководствоваться предъявляемыми к ним требованиями:

1  надежная передача крутящего момента от двигателя к трансмиссии; плавность и полнота включения; чистота выключения;

2  минимальный момент инерции ведомых элементов;

3  хороший отвод теплоты от поверхностей трения;

4  предохранение трансмиссии от динамических нагрузок;

5  поддержание нажимного усилия в заданных пределах в процессе эксплуатации;

6  минимальные затраты физических усилий на управление;

7  хорошая уравновешенность.

Кроме того, к сцеплению, как и ко всем механизмам автомобиля, предъявляют такие общие требования: обеспечение минимальных размеров и массы, простота устройства и обслуживания, технологичность, ремонтопригодность, низкий уровень шума. Классификация сцеплений приведена на схеме (рисунок 12). На большинстве автомобилей устанавливают постоянно замкнутые сцепления, т. е. постоянно включенные и выключаемые водителем при трогании, переключении передач и торможении. Постоянно разомкнутые сцепления, выключенные при малой угловой скорости коленчатого вала двигателя и автоматически включающиеся при ее увеличении, применяются сравнительно редко, главным образом при автоматическом управлении. На легковых автомобилях и грузовых автомобилях малой и средней грузоподъемности устанавливаются однодисковые сухие сцепления. Двухдисковые сцепления применяют для грузовых автомобилей повышенной грузоподъемности (КамАЗ, КрАЗ, МАЗ), но иногда с целью упрощения конструкции и для них используют однодисковое сцепление ("Магирус-290"). Многодисковые сцепления применяются крайне редко и только на автомоби-лях большой грузоподъемности.

Рисунок 12 - Классификация сцеплений

Гидравлические сцепления (гидромуфты) применялись на отечественных автомобилях ЗИМ (ГАЗ-12) и МАЗ-525. В настоящее время гидромуфты в качестве отдельного агрегата не применяют. В некоторых гидромеханических передачах в определенных условиях гидротрансформатор переходит на режим гидромуфты.

Электромагнитные порошковые сцепления и сцепления с электромагнитным созданием нажимного усилия в 40—50-е годы получили некоторое применение благодаря хорошей приспособленности к автоматизации управления. Однако широкого распространения, так же как и автоматические сцепления других типов, они не получили, что главным образом обусловлено их сложностью. В нашей стране электромагнитные порошковые сцепления устанавливались на автомобилях ЗАЗ для инвалидов.

Для грузовых автомобилей малой и средней грузоподъемности используют механический или гидравлический привод, иногда с сервопружиной. На грузовых автомобилях большой грузоподъемности устанавливают комбинированный привод: механический с пневмоусилителем (МАЗ) или гидравлический с пневмоусилителем.

Расчет сцепления легкового автомобиля

Выбор вида сцепления

В процессе курсового проекта требуется спроектировать сцепление для установки на легковой автомобиль среднего класса. В качестве прототипа конструкции принимаем фрикционное сцепление, которое отличается от других типов сцеплений простотой конструкции, надежностью, "чистотой" выключения и плавностью включения, а также удобством при эксплуатации и ремонте. Схема сцепления приведена на рисунке 13.

Рисунок 13 – Схема сцепления

Для поддержания нажимного усилия, которое должно равномерно распределяться по нажимному диску, в сцеплении используем периферийные двойные цилиндрические пружины. Двойные цилиндрические пружины имеют предпочтительное применение, т.к. для размещения одиночной пружины малой жесткости, обеспечивающей требуемое нажимное усилие, необходимо значительно увеличить размеры сцепления. А для проектируемого нами легкового автомобиля это не приемлемо.

Надежная передача крутящего момента от двигателя к трансмиссии

Сцепление автомобиля должно обеспечивать возможность передачи крутящего момента, превышающего крутящий момент двигателя. При износе фрикционных пар, когда сила нажатия пружины ослабевает, сцепление может пробуксовывать. Длительное пробуксовывание сцепления приводит к выводу его из строя.

Максимальный момент, передаваемый сцеплением:

, (41)

где  – максимальный крутящий момент двигателя;

 – коэффициент запаса.

.

 

Расчет двойной цилиндрической пружины

Размеры наружного D и внутреннего d диаметров ведомого диска примем как у прототипа cцепления (ГАЗ-3102 D=225мм, и d= 150мм)

Усилие пружины:

 , (42)

где  - усилия первой и второй пружины соответственно.

, , (43)

где - напряжение цилиндрической пружины (принимаем согласно рекомендации ([2], страница 50) =700 МПа);

- диаметр проволоки (принимаем как у аналога =3 мм);

,  - средний диаметр витка первой и второй пружины соответственно (примем как у аналога = 28,5 мм, = 22,5 мм).

,

,

Остальные параметры пружины принимаем как у аналога. Коэффициент жесткости cпр = 6,2+10,7 Н/мм; число рабочих витков nр.в. = 7+9,5. Количество двойных пружин zпр = 9.

Расчёт фрикционного диска

Давление:

, (44)

Допустимое давление [P0] = 0,25 для легковых автомобилей ([2], страница 52)

Пружины гасителя крутильных колебаний

Выбираем 6 пружин гасителя колебаний (Z_ПР.Г). Параметры пружины: диаметр проволоки d_ПР = 4 мм. Средний диаметр витка: Д_В = 16 мм. Полное число витков – 6.

Максимальное усилие сжимающее одну пружину гасителя:

, (45)

где rпр г – радиус приложения усилия пружине (принимаем 1,7 мм).

.

Коэффициент:

, (46)

,

Коэффициент, учитывающий кривизну витка пружины:

, (47)

Напряжение пружины:

, (48)

,

Допустимое напряжение пружины .

Расчет ступицы ведомого диска

Шлицы испытывают смятие и изгиб.

Напряжение смятия:

, (49)

где  – длина шлицев; - число шлицев;  – коэффициент точности прилегания шлицев, d_H и d_B— соответственно наружный и внутренний диаметр шлицев.

Принимаем d_H=26 мм и d_B=18 мм, =46 мм, =12.

МПа. <[]

Допустимое напряжение смятия []=15 МПа. ([2], страница 53)

Напряжение среза:

, (50)

где  – ширина шлица.

<[]

Допустимое напряжение среза []=15 МПа ([2], страница 53)

Расчет работы буксования сцепления

Работа буксования сцепления:

, (51)

где  – момент сопротивления движению при трогании, приведенный к ведущему валу коробки передач;  – момент инерции автомобиля (автопоезда), приведенный к ведущему валу коробки передач;  – для карбюраторных двигателей; b=1,23 – для карбюраторных двигателей.

Для легковых автомобилей расчет производится на первой передаче.

 (52)

где rД – динамический радиус колеса (принимаем rД = rК = 304,5 мм);

iТР - передаточное число трансмиссии;

 

iТР = iТР * i0, (53)

iТР = 3,5*3,223=11,2805.

, (54)

где δ-коэффициент, учитывающий вращающиеся массы автомобиля.

 (55)

;

;

Удельная работа буксования сцепления:

 , (56)

где FHC – суммарная площадь накладок сцепления (примем 500 см²)

;

Допустимая удельная работа буксования:

Нагрев деталей сцепления

Чрезмерный нагрев деталей сцепления при буксовании может вывести его из строя.

Нагрев деталей сцепления за одно включение при трогании с места:

, (57)

где γ- коэффициент перераспределения теплоты между деталями; Сдет – теплоемкость детали; Mдет – масса детали.

;

Расчет привода сцепления

Выбираю гидравлический привод сцепления. Схема гидравлического привода приведена на рисунке 16 .

Рисунок 14 - Схема гидравлического привода сцепления.

Принимаем размеры f и e равными 20 мм и 70 мм соответственно. Вычислим передаточное отношение рычагов выключения сцепления:

, (58)

где U2 – передаточное число рычагов выключения сцепления.

Вычислим передаточное отношение педального привода, т.е. предварительно приняв общее передаточное число равным 50.

; (59)

Исходя из условия обеспечения требуемого передаточного отношения педального привода, примем размер a,c,d равными 170мм, 110мм, 60 мм соответственно, а также диаметры рабочего dг2 = 25,1 мм и главного цилиндра dг1 = 22,2 мм

Вычисляем значение размера b:

; (60)

Вычислим ход педали:

; (61)

где s = 1,5 мм – величина отвода нажимного диска;

Δ2 =4 - зазор между рычагами сцепления и выжимного подшипника.

.

Вычислим усилие на педаль:

; (62)

где Rср – средний радиус диска,

ηПС – КПД привода сцепления (принимаем 0,9)

μ – коэффициент трения. (μ=0,4)

i – число пар трения. (i=2)

; (63)

 для легковых автомобилей. ([2], страница 44).

Таким образом мы спроектировали сцепление и привод сцепления, отвечающие основным требованиям:

надежная передача крутящего момента от двигателя к трансмиссии; плавность и полнота включения; чистота выключения;

минимальный момент инерции ведомых элементов;

хороший отвод теплоты от поверхностей трения;

предохранение трансмиссии от динамических нагрузок;

поддержание нажимного усилия в заданных пределах в процессе эксплуатации;

минимальные затраты физических усилий на управление;

хорошая уравновешенность.

Кроме того, выполняется и такие требования как обеспечение минимальных размеров и массы, простота устройства и обслуживания, технологичность, ремонтопригодность, низкий уровень шума.

Заключение

 

Техническая характеристика автомобиля

1.	Полная масса автомобиля, кг В том числе на переднюю ось - на заднюю	1850 962 888
2.	Собственная масса автомобиля, кг	1400
3.	Полный вес автомобиля, Н В том числе на переднюю ось - на заднюю	18148,5 9440 8708,5
4.	Длина автомобиля, мм	4960
5.	Ширина, мм	1820
6.	Максимальная мощность двигателя, кВт (л.с.)	75,9 (103)
7.	Частота вращения коленчатого вала при максимальной мощности, об/мин	4500
8.	Максимальный крутящий момент, Н*м	200,83
9.	Частота вращения коленчатого вала при максимальном крутящем моменте, об/мин	2500
10.	Рабочий объем двигателя, л	2,5
11.	Размер шин	165 R15
12.	Давление воздуха в шинах, кПа: передней оси. - задней оси	200 200
13.	Передаточные числа основной коробки передач: 1-я передача 2-я передача 3-я передача 4-я передача	3,5 2,3 1,52 1
14.	Передаточное число главной передачи	3,223
15.	Удельная мощность двигателя автомобиля, кВт/т.	41,03
16.	Время разгона автомобиля до скорости, с: 80 100 км/ч	14 22
17.	Максимальная скорость автомобиля, км/ч	160
18.	Контрольный расход топлива, л/100км	13

 

Список использованных источников

 

1. Блаженнов Е.И., Долецкий В.А. Основы тягового – динамического расчета автомобиля. Определение параметров двигателя: Учебное пособие -2-е изд., исправл./ЯГТУ – Ярославль, 1996 -80с

2. Осепчугов В.В., Фрумкин А.К. Автомобиль: Анализ конструкций, элементы расчета: Учебник для студентов вузов по специальности "автомобили и автомобильное хозяйство". – М. Машиностроение, 1989 – 304с.

3. Королёв В. А. Автомобили: методические указания по выполнению курсового проекта для специальностей 150200 – "Автомобили и автомобильное хозяйство": Ярославль 1999 г. 17 с.

4. Конструирование и расчёт автомобиля: Учебник для студентов вузов, обучающихся по специальности "Автомобили и транспорт" - М.: Машиностроение 1984 г. 376 с.

5. Бухарин Н. А., Щукин М. М. Автомобили. Конструкция, нагрузочные режимы, рабочие процессы, прочность агрегатов автомобиля. Учебное пособие для вузов. М.: Машиностроение, 1973 г. 504 с.