Коэффициент учета нагрузки автомобиля

Коэффициент учета вращающихся масс

Этот коэффициент учитывает дополнительное сопротивление разгону автомобиля, вызванное раскручиванием вращающихся ча­стей двигателя, трансмиссии и колес.

Коэффициент учета вращающихся масс показывает, во сколь­ко раз мощность, затрачиваемая на разгон автомобиля, больше мощности, необходимой для установившегося движения:

где Jм — момент инерции маховика; ит, ηтр передаточное число и КПД трансмиссии; Jсум — суммарный момент инерции всех ко­лес автомобиля.

Коэффициент учета вращающихся масс для автомобиля с пол­ной нагрузкой можно приближенно рассчитать по формуле

где ик, ид — передаточные числа основной и дополнительной ко­робок передач.

Уравнение движения автомобиля

Для вывода уравнения движения рассмотрим разгон автомоби­ля на подъеме (рис. 3.21).

Спроецируем все силы, действующие на автомобиль, на по­верхность дороги:

Подставим в формулу (3.19) касательные реакции дороги Rx1и Rx1, объединим члены с коэффициентом сопротивления каче­нию f и члены с ускорением j и, принимая во внимание соотно­шения f(Rz1 + Rz2) = Pки Jk1 + Jk2 = Jk, aтакже коэффициент уче­та вращающихся масс, получим уравнение движения автомобиля в общем виде:

Уравнение движения автомобиля выражает связь между дви­жущими силами и силами сопротивления движению. Оно позво­ляет определить режим движения автомобиля в любой момент.

Так, например, при установившемся (равномерном) движе­нии

Из уравнения (3.20) следует, что безостановочное движение автомобиля возможно только при условии

Рис. 3.21. Схема сил, действую­щих на автомобиль на подъеме

Данное неравенство связыва­ет конструктивные параметры ав­томобиля с эксплуатационными факторами, обусловливающими сопротивление движению. Одна­ко оно не гарантирует отсутствия буксования ведущих колес. Безо­становочное движение автомоби­ля без буксования ведущих колес возможно лишь при соблюдении условия

Условие равномерного движения при отсутствии буксования ведущих колес записывается в виде

Силовой баланс автомобиля

Представим уравнение движения автомобиля в следующем виде:

В такой форме оно называется уравнением силового баланса автомобиля и выражает соотношение между тяговой силой на ве­дущих колесах и силами сопротивления движению.

На основании уравнения (3.21) строится график силового ба­ланса, позволяющий оценивать тягово-скоростные свойства ав­томобиля.

При построении графика силового баланса (рис. 3.22) сначала строят тяговую характеристику автомобиля. Затем наносят зави­симость силы сопротивления дороги от скорости. Если коэффи­циент сопротивления дороги — постоянная величина, то указан­ная зависимость представляет собой прямую линию, параллель­ную оси абсцисс, а при непостоянном коэффициенте сопротив­ления дороги — кривую параболической формы. После этого от кривой, характеризующей силу сопротивления дороги, отклады­вают вверх значения силы сопротивления воздуха при различных скоростях движения. Полученная зависимость называется графи­ком силового баланса автомобиля.

Кривая суммарного сопротивления дороги и воздуха Рд + Рвопределяет тяговую силу Рт,необходимую для движения автомо­биля с постоянной скоростью. При любой скорости движения от­резок Рз,заключенный между кривыми Рт(на рис. 3.22 — РтIII) и Рд+ Рв,характеризует запас силы по тяге. Он может быть исполь­зован при данной скорости для разгона, преодоления дополни­тельного дорожного сопротивле­ния (например, подъема) или

Рис. 3.22. График силового баланса автомобиля:

перевозки дополнительного груза (буксировка прицепа). При од­ной и той же скорости движения запас силы по тяге на низших передачах больше, чем на высших. Следовательно, при увеличе­нии передаточного числа трансмиссии запас силы по тяге возра­стает. Именно поэтому движение в тяжелых дорожных условиях осуществляется на низших передачах.

С помощью графика силового баланса можно решать различ­ные задачи, связанные с изучением тягово-скоростных свойств автомобиля. Рассмотрим некоторые из этих задач.

Определение максимальной скорости.Максимальная скорость vmaxдвижения автомобиля определяется точкой пересечения кри­вой тяговой силы Ртна высшей передаче и суммарной кривой сил сопротивления Рд + Рв. В этой точке запас силы по тяге и ускоре­ние автомобиля j равны нулю. Скорость его движения максималь­на, так как ее дальнейшее увеличение невозможно.

Определение максимальной силы сопротивления дороги.Макси­мальная сила сопротивления дороги, которую преодолевает авто­мобиль, двигаясь равномерно с любой скоростью, определяется как разность тяговой силы и силы сопротивления воздуха:

Определение максимального преодолеваемого подъема.Для на­хождения максимального подъема, который может преодолеть ав­томобиль при заданной постоянной скорости на любой передаче, необходимо нанести на график суммарную кривую сил сопротив­ления качению и воздуха Рк + Рви определить максимальную силу сопротивления подъему:

Читайте также:  Поставки автомобилей по ленд лизу

Зная эту силу, можно найти максимальный угол подъема αmax.

Определение ускорения движения.Для нахождения ускорения, которое может развить автомобиль на заданной дороге при любой скорости, нужно определить силу сопротивления разгону:

Зная значение этой силы, можно найти ускорение, которое способен развить автомобиль при выбранной скорости движения на заданной дороге.

Определение возможности буксования ведущих колес.С этой целью находят силу сцепления Рсц колес с дорогой при известном коэффициенте сцепления φх. Значение силы сцепления отклады­вают на оси ординат и на этом уровне проводят горизонталь.

В области, расположенной над проведенной прямой, Рсц Рт.Следовательно, при полной нагрузке двигателя (при полной подаче топлива) безостановочное движение автомобиля без пробуксовки ведущих колес невозможно лишь на I передаче. Для движения без буксования ведущих колес на I передаче необ­ходимо уменьшить подачу топлива и, следовательно, тяговую силу на ведущих колесах (см. кривую Р’тIна рис. 3.22).

Источник

Последовательность тягового расчета автомобиля

3.1.2.1. Выбор исходных параметров

● Суммарный коэффициент сопротивления дороги, преодолеваемый автомобилем на прямой передаче.

Максимальный подъем i, преодолеваемый автомобилем на прямой передаче, характеризует способность автомобиля двигаться в различных дорожных условиях без переключения на низшую передачу. Зная максимальный подъем, который должен преодолеть автомобиль на прямой передаче, можно определить значение суммарного коэффициента сопротивления дороги:

Обычно этот показатель условно относится к хорошей дороге с коэффициентом сопротивления качению f = 0,02–0,04. Грузовые автопоезда с полной нагрузкой должны преодолевать подъем с уклоном i = 3%. Для одиночных автомобилей величина преодолеваемого подъема будет иметь бόльшие значения.

● Максимальный суммарный коэффициент сопротивления дороги, преодолеваемый автомобилем на первой передаче.

Максимальный подъем imax,преодолеваемый автомобилем на первой передаче, определяющий максимальное суммарное сопротивление дороги:

Для грузовых одиночных автомобилей с полной нагрузкой преодолеваемый уклон дороги должен быть: imax≥ 25%, а для автопоездов – 18%. При υа, превышающей 60 км/ч, коэффициент сопротивления качению следует корректировать, пользуясь данными таблицы 3 и формулой (1):

, (3)

где — коэффициент сопротивления качению колес автомобиля при движении со скоростью, менее 60…80 км/ч, принимается по таблице 4.

Дорожные условия
С асфальтобетонным и цементобетонным покрытием: в хорошем состоянии в удовлетворительном состоянии 0,007…0,015 0,015…0,020
Булыжная дорога в хорошем состоянии 0,025…0,030
Гравийная дорога в хорошем состоянии 0,020…0,025
Грунтовая дорога: сухая укатанная после дождя в период распутицы 0,025…0,030 0,050…0,150 0,10…0,25
Суглинистая и глинистая целина: сухая в пластическом состоянии 0,04…0,06 0,10…0,20
Песок: сухой сырой 0,100…0,300 0,06…0,15
Обледенелая дорога 0,015…0,030
Укатанная снежная дорога 0,03…0,05
Рыхлый снег 0,10…0,30

коэффициент сцепления jх (продольный). Коэффициент продольного сцепления выбирают из таблицы 5 для принятого ранее в определении коэффициента сопротивления качению f типа и состояния дороги.

Таблица 5 – Значения коэффициента сцепления jх в зависимости от типа и

Тип покрытия дороги Состояние покрытия
Сухое Мокрое
Асфальтобетонное 0,7…0,8 0,35…0,45
Гравийная дорога 0,6…0,7 0,3…0,4
Грунтовая дорога 0,5…0,6 0,2…0,4
Снег 0,2 0,3
Лед 0,1 0,2

Массовые параметры. Определению подлежат полная и снаряженная массы автомобиля и масса нагрузки.

Полная масса автомобиля mа (грузового, легкового, автобуса) вычисляется по формуле:

где m – масса снаряженного автомобиля (снаряженная масса), кг;

mг – масса полезной нагрузки, кг.

Для грузового автомобиля масса нагрузкиmг состоит из массы груза mгр и массы членов экипажа mэ:

Значение mгр соответствует номинальной грузоподъемности автомобиля, a mэ вычисляется по формуле

где nэ – количество членов экипажа (водители, экспедиторы и др.);

mчэ – масса члена экипажа грузового автомобиля (принимают mчэ = 75 кг).

Для грузового автомобиля полная масса mаглавный параметр. Ее значение указывается в техническом задании на проектирование автомобиля. Определению подлежат массы mо и mг. Для их определения можно использовать статистическую информацию о значениях коэффициента грузоподъемности кг, или коэффициента удельной грузоподъемности кг.уд, вычисляемых по формулам:

Характеристики параметров масс автомобилей-тягачей аналогичны характеристикам одиночных грузовых автомобилей. При оценке полной массы автомобиля, являющегося седельным тягачом, его снаряженная масса складывается с нагрузкой, создаваемой полуприцепом на седельное устройство при номинальной нагрузке полуприцепа.

Полная масса прицепа (полуприцепа) является его главным параметром. Полная масса автопоезда в составе автомобиля-тягача и прицепа равна сумме их полных масс.

Читайте также:  Стоянка автомобиля на желтой линии

Для пассажирских автомобилей (автобусов, легковых автомобилей) главный параметр – габаритная длина Lг. Масса снаряженного автобуса m примерно пропорциональна габаритной длине Lг и зависит от типа автобуса. Значение можно определить из соотношения:

где сm коэффициент массы, кг/м;(приблизительно сm =450…670 кг/м )

Lг – габаритная длина автобуса, м.

Грузоподъемность автобуса mг определяют по формуле:

где nэ – количество членов экипажа (водители, экскурсоводы и др.);

mчэ – масса члена экипажа;

nп – количество перевозимых пассажиров (пассажировместимость);

mб – масса багажа на одного пассажира;

mрк – масса ручной клади на одного пассажира.

Принимают следующие значения параметров масс: mчэ = 75кг; mп =68кг; в городском автобусеmб = 0, mрк = 3 кг; в пригородномmб = 10 кг, mрк = 0; в междугородном и туристскомmб =20, mрк = 3.

При определении номинальной пассажировместимости учитывается количество мест для сидящих nпс и стоящих nпст пассажиров. Общее количество мест в автобусе вычисляют по формуле:

где Fст – площадь для размещения стоящих пассажиров, м 2 ;

γст – норма площади на одного стоящего пассажире, м 2 /пасс.

Норма площади γст в городском и пригородном автобусах при номинальной вместимости составляет 0,2 м 2 /пасс, а в часы пик – 0,125 м 2 /пасс.

В междугородных и туристских автобусах перевозка стоящих пассажиров не предусмотрена.

Подбор шин.Для подбора шин надо определить нагрузку, приходящуюся на одно колесо автомобиля полной массы с учетом перераспределения по осям.

У легковых автомобилей вес распределяется между передними и задними осями примерно поровну.

При определении количества мостов грузовых автомобилей большой грузоподъемности вначале необходимо принять решение о количестве шин накаждом мосту. Этот выбор зависит от типа и назначения автомобиля. Дляполноприводных автомобилей высокой проходимости принимают одинарные шины на всех мостах. У грузовых автомобилей дорожной проходимостии автобусов обычно передние управляемые мосты выполняют с одинарнымишинами, а задние (второй, третий и т. д.) – со сдвоенными шинами. Принимая условие одинаковой нагруженности всех шин, количество мостов можноопределить по следующим формулам:

— при одинарных или сдвоенных шинах на всех мостах

— при n1мостах с одинарными шинами и n2мостах со сдвоенными шинами

где Pм.доп – предельно допустимая осевая нагрузка на дорогу.

Полученное значение nмост, округляется в большую сторону и производится распределение массы между мостами. Наиболее рациональное распределение достигается при условии равенства нагрузок на всех шинах. В этом случае масса автомобиля, приходящаяся на одну шину mш, и нормальная нагрузка на шину Pz определяются по формулам:

где nш – суммарное количество шин на всех мостах автомобиля.

Распределение полной массы автомобиля между мостами при одинаковой нагрузке всех шин определяется по формулам:

где mа1 – масса, приходящаяся на передний мост;

mа2 – масса, приходящаяся на задний мост или на тележку;

nш1 – количество шин переднего моста;

nш2 – количество шин заднего моста или тележки.

В таблице 6 приведены выражения для приближенной оценки значений массы, отнесенной к ведущему мосту двухосных автомобилей различных типов (сцепной массы mφ), характерные для реальных автомобилей.

Тип автомобиля Сцепная масса
Грузовые автомобили со сдвоенными шипами ведущих колес mφ = (0,67–0,75)ma
Автобусы:
городские, пригородные и междугородные mφ = (0,67–0,70)ma
для местных перевозок mφ = (0,70–0,75)ma
Легковые автомобили:
заднепрнводные с передним расположением двигателя mφ = (0,52–0,55)ma
эаднеприводные с задним расположением двигателя mφ = (0,56–0,60)ma
переднеприводные с передним расположением двигателя mφ = (0,53–0,57)ma

После определения номинальных нагрузок на мосты автомобиля производится выбор шин. Тип шины выбирают в зависимости от назначения автомобиля с учетом предъявляемых к нему требований по проходимости, а размер шины зависит от нагрузки, приходящейся на наиболее нагруженное колеса проектируемого автомобиля.

Размеры шины оказывают влияние на параметры, характеризующие приемистость автомобиля, что особенно важно для легковых автомобилей. Поэтому предпочтительно использовать шину минимально возможного размера. Ограничением является допускаемая нагрузка на шину, указываемая в стандартах. Там же приводится информация о статическом радиусе шины rст при номинальных значениях давления воздуха рш и нормальной нагрузки Pz.

Колесную формулу автомобиля выбирают в зависимости от его назначения и условий эксплуатации. При этом необходимо обеспечить возможность надежного трогания автомобиля с места и движения без буксования ведущих колес. Это условие ставит задачу определения количества ведущих мостов большегрузного автомобиля.

Читайте также:  Прокат автомобилей в банско

У грузовых автомобилей с колесной формулой 4×2 на переднюю ось при полном использовании грузоподъемности приходится около 25–30 % нагрузки. На задней оси этих автомобилей обычно монтируются четыре шины (двухскатные колеса), однако каждая шина задней оси испытывает большую весовую нагрузку, чем шина переднего колеса, поэтому шины для грузового автомобиля подбирают по весовой нагрузке, приходящейся на одно заднее колесо.

Фактор обтекаемости Wа= квFв характеризует аэродинамические свойства автомобиля, т. е. определяет сопротивление воздуха движению автомобиля. Для проектируемого автомобиля фактор обтекаемости к Fа определен быть не может и поэтому он берется из справочных данных таким же, как у автомобиля- прототипа (таблица 7).

Таблица 7 – Значения аэродинамических параметров автомобиля

Механический КПДηтр характеризует потери мощности в транс­миссии автомобиля и принимается таким же, как у автомобиля, близкого по классу и назначению к проектируемому. Для определения КПД трансмиссии ηтр.п необходимо принять техническое решение о структуре трансмиссии, представить ее компоновочную схему и определить для каждого механизма трансмиссии тип и количество ступеней, передающих энергию от входного к выходному валу на высшей передаче, на которой достигается автомобилем υmax.

Таблица 8 – Значения механического КПД, ηтр

Тип автомобиля ηтр
Легковые 0,88…0,92
Грузовые и автобусы 0,80…0,90
Высокой проходимости 0,70…0,85

3.1.2.2. Определение максимальной мощности двигателя.

Для этогопервоначально определяют мощность двигателя при максимальной скорости автомобиля, используя уравнение мощностного баланса автомобиля:

, (17)

где ψυ – коэффициентом суммарного сопротивления при υmax.

В рассматриваемых условиях движения автомобиля продольный уклон дороги i принимается до 3%, тогда

Значение fυ вычисляется при υmax по эмпирической формуле (3). При этом значение fо можно выбирать по таблице 4.

Далее находится максимальная мощность двигателя в зависимости от его типа в требуемом диапазоне частот вращения коленчатого вала двигателя:

, (18)

где Nυ max – мощность двигателя при максимальной скорости движения;

а, b и с – эмпирические коэффициенты можно принять равным a = b = c =1 для бензиновых двигателей, a = 0,53, b = 1,56, c = 1,09 для дизелей;

, для автомобилей с бензиновым двигателем без ограничителя оборотов λравно 1,05–1,25; для автомобилей с бензиновым двигателем, имеющим ограничитель оборотов, λ равно 0,8–0,9; для автомобилей с дизельным двигателем λ равно 0,9–1,0.

По расчетным значениям Nе mах и nN определяются текущие значения эффективной мощности Ne и эффективного вращающего момента Me двигателя по формулам:

, (19)

где Ne – текущее значение эффективной мощности;

Ne max – максимальное значение мощности;

ne – текущее значение оборотов коленчатого вала;

nN – обороты при максимальной мощности.

. (20)

По полученным значениям зависимостей Nе =f(n) и Ме =f(n) строится внешняя скоростная характеристика двигателя (ВСХ). ВСХ представляет собой график зависимости эффективной мощности Ne и эффективного вращающего момента Me двигателя от частоты вращения коленчатого вала ne или скорости автомобиля.

Скорость автомобиля υа, км/ч, рассчитывается по формуле:

. (21)

Перед построением графика ВСХ расчетные данные необходимо свести в таблицу 9.

Таблица 9 – Расчетные данные для построения ВСХ

На основании полученных данных строится внешняя скоростная характеристика двигателя (рис. 1).

Проверка на возможность преодоления на прямой передаче заданного подъема.

Для определения максимальной скорости автомобиля на прямой передаче, на внешней скоростной характеристике двигателя строится график Nψ – мощности, необходимой для движения на прямой передаче по дороге с коэффициентом суммарного сопротивления ψ при выбираемых значениях скорости. Значения Nψ определяются по формуле:

(22)

Кривая мощности Nψ должна пересекаться с кривой эффективной мощности двигателя автомобиля Nе или касаться ее. Точка пересечения кривых Nе и Nψ определяет значение максимальной скорости автомобиля, с которой он может двигаться с учетом сил сопротивления.

Вычислив значение Nψ, подбирается двигатель для проектируемого автомобиля с учетом требуемых показателей топливной экономичности, экологичности, массы, габаритов. Выбор типа и модели двигателя должен быть обоснован исходя из условий эксплуатации (задания).

После выбора двигателя составляется его краткая техническая характеристика, в которой указываются следующие параметры:

Дата добавления: 2016-03-05 ; просмотров: 1882 ; ЗАКАЗАТЬ НАПИСАНИЕ РАБОТЫ

Источник

Поделиться с друзьями
Практические советы по железу и огороду
Adblock
detector