Определение максимальной мощности, рабочего объема и внешней характеристики двигателя. Уравнение для кривой мощности

Страницы работы

Фрагмент текста работы

1. Техническое задание

1.  Автомобиль легковой среднего класса, полноприводный.

2.  Пассажировместимость 4 человек

3.  Используется на дорогах общей сети, на грунтовых дорогах.

2. Выбираемые параметры автомобиля

Автомобиль-прототип ВАЗ 212140-0000070 «Рысь».

Коэффициент сопротивления дороги при максимальной скорости  ΨVMAX

ΨVMAX=f=f0(1+k1V2MAX);                                                             (2.1)

где f0=0,013 – коэффициент сопротивления качения;

k1=5*10-5; 1/(м22);

ΨVMAX=f=0,013*(1+5*10-5*1372) =0,039;

Фактор обтекаемости kF

kF= k* F;   Н*с22                           (2.2)

где k=0,25-коэффициент;

F=2,0

kF=0,25*2,0≈0,5;          Н*с22

Остальные параметры возьмем от прототипа.

Таблица 1 – Выбираемые параметры автомобиля

Снаряженная масса,                                                              кг          

m0

1210

Максимальная скорость,                                                      км/ч

VMAX

137

КПД трансмиссии                              

ŋТРVMAX

0.92

Обороты двигателя при максимальной мощности,         мин-1                               

nN

5200

Распределение веса по осям,                                                  %

пер/зад

55/45

Коэффициент сопротивления дороги при максимальной скорости

ΨVMAX

0,039

Фактор обтекаемости,                                                     Н*с22

kF

0,5

3. Тяговый расчет автомобиля.

3.1. Определение полной массы автомобиля ma .

ma=m0+mч*n+mб ; кг                                                           (3.1)

где   m0=1210 кг – масса снаряженного автомобиля;

mч=80 кг – масса водителя или пассажира;

mб=10 кг – масса багажа;

n=4 – количество мест.

          ma =1210+(80+10)*4=1570 кг.

3.2. Размеры шин.

Данный автомобиль оснащается шинами с 225/75/R16 .

Нагрузка приходящаяся на колесо определяется из следующего соотношения:

GK=0,5*ma*0,51; кгс                                         (3.2)

GК=0,5*1970*0,51=502,35; кгс

Можно сделать вывод, что грузоподъемность шины превышает нагрузку на колесо, т.е. эти шины можно устанавливать на данном автомобиле.

Определим радиус качения колес rk:

rk=0,95*rc; м                                                                                                         (3.3)

где rc– статический радиус колеса:

rc=0,5*d+λш*Н; м                                                 (3.4)

где d – диаметр обода колеса:

d=0,0225*16=0,36; м

λш=0,9  – коэффициент, учитывающий вертикальную деформацию шины;

Н – высота профиля шины:

Н=0,205*75/100=0,154; м

Имеем:                   

rс=0,5*0,36+0,9*0,154≈0,32; м

Радиус качения:                       rк= 0,95*032≈0,304; м

3.3. Определение максимальной мощности, рабочего объема и внешней характеристики двигателя.

Определим максимальную мощность двигателя NMAX. Для этого необходимо найти мощность двигателя при выбранной максимальной скорости автомобиля при движении по горизонтальной дороге NVMAX..

кВт, где                                       (3,5)           

λ=nV/nN=1,1;

где nV–обороты двигателя, соответствующие максимальной скорости автомобиля на высшей передаче: nV= 5200 мин-1;

nN– обороты двигателя, соответствующие максимальной мощности.

где    Vmax=38,05 м/с=137 км/ч

Ga=mag=1970*9,81=19325,7 Н

hmрVmax=0,92

 кВт

NMAX= NVMAX/(a*λ+b*λ2-c*λ3 )  ;                                              (3.6)

NMAX=61,1/(1.1+1.12-1.13)=62,4; кВт

Для построения внешней скоростной характеристики можно воспользоваться эмпирической формулой позволяющей по известным координатам одной точки(NMAX, nN), воспроизвести всю кривую мощности.

Уравнение для кривой мощности:

 кВт, где     (3,7)

Nm и nm – текущие значения мощности и числа оборотов вала двигателя в минуту;

a, b и c – коэффициенты, характеризующие тип и конструкцию ДВС. Для бензинового двигателя    ( a=1    b=1    c=1)

Уравнение для кривой моментов:

                                                                                             (3,8)

Подставим в уравнения (3.7) и (3.8) NMAX=62,4(кВт), nN=5200 (мин-1). Результаты расчетов приведены в таблице 2.

Таблица 2.

nm(об/мин)

Nm(кВт)

Mm.м)

880

12,04465

130,7118

1200

16,95621

134,9432

1600

23,28994

139,0118

2000

29,68047

141,7243

2400

35,9574

143,0805

2800

41,9503

143,0805

3200

47,48876

141,7243

3600

52,40237

139,0118

4400

59,67337

129,5183

4800

61,68994

122,7373

5200

62,4

114,6

5600

61,63314

105,1065

6000

59,21893

94,2568

Рисунок 1 – Внешняя скоростная характеристика двигателя

Рабочий объем (литраж) находим по формуле:

 л, где                                                                                    (3,9)

Nmax(кВт) и nN(об/мин) – выбираются по внешней скоростной характеристике;

t -тактность двигателя (t =4 – для четырехтактного);

PeN – среднее эффективное давление при максимальной мощности (для современных автомобильных двигателей PeN=1.4

 л

3.4. Определение передаточного числа главной передачи

, где                                                                (3.10)

nv – обороты коленчатого вала, соответствующие максимальной скорости автомобиля, об/мин;

iкв – передаточное число коробки передач на высшей передаче;

iдв – передаточное число высшей передачи в дополнительной или раздаточной коробке

3.5. Выбор числа передач и определение передаточных чисел коробки передач

Передаточное число первой передачи выбирают из условия преодоления максимального сопротивления дороги ymax и отсутствия буксования ведущих колес при заданном значении:

, где                                                   (3.11)

ymax=fCosamax+Sinamax;

amax – максимальный укол подъема, преодолеваемый автомобилем;

Φ=0.7…0.8

Gсц=Ga (все колеса ведущие);   Gсц=m1G1  (ведущие передние колеса);

G1и G2 – развесовка автомобиля в статическом положении на горизонтальной дороге;

m1 и m2 – коэффициенты, учитывающие перераспределение нагрузки на передние или задние ведущие колеса.

Вес автомобиля Ga=11858  ,Gсц=11858

Передаточное число первой передачи iк1 должно удовлетворять условию обеспечения минимально устойчивой скорости движения Vmin:

, где                                                                         (3.12)

nmin – минимальная частота вращения коленчатого вала двигателя при полной подаче топлива, об/мин;

Vmin =5...10 км/ч

Если передаточное число, вычисленное по формуле (3.12) больше найденного по формуле (3.11), то оно принимается в качестве расчетного для первой передачи, т.е. iK1=2,65.

Автомобиль-прототип переднемоторный и имеет привод на все колеса, имеет 5-ти ступенчатую трехвальную коробку передач. Остальные передаточные числа найдем по геометрической прогрессии, по формуле:

;         (3.13)

где -ikm – передаточное число промежуточной передачи;

m – номер произвольной промежуточной передачи;

n – номер расчетной высшей передачи

Передаточное число iкв на расчетной высшей передаче равен iкп, т.е. iкв= iкп=1                                                                                                                                                     

Таблица 3.

1 пер

2 пер

3 пер

4 пер

5 пер

4,6

3,2

2,14

1,66

1

Для улучшения разгона автомобиля учитывают возрастающее сопротивление воздуха при движении на более высоких скоростях. Практически это осуществляют, уменьшая на 5…10% передаточные числа промежуточных передач, вычисленных по формуле геометрической прогрессии(3,13), до получения соотношения

Таблица 3а.

1 пер

2 пер(5%)

3 пер(5%)

4 пер(15%)

5 пер

4,6

3,04

2,033

1,411

1

3.6. Тяговая и динамическая характеристики автомобиля

Тяговая и динамическая характеристики представляют собой графики

Похожие материалы

Информация о работе