Определение необходимой максимальной мощности двигателя, обеспечивающего максимальную скорость движения полностью груженного грузовика на горизонтальной асфальтированной дороге (N max)

Оглавление

1.   Задание

2.   Информация о прототипе

3.   Выбираемые параметры

4.   Расчетные параметры

4.1 Определение необходимой максимальной мощности двигателя, обеспечивающего максимальную скорость движения полностью груженного грузовика на горизонтальной асфальтированной дороге (N max)

4.2  Построение внешней скоростной характеристики двигателя

4.3  Определение передаточного числа главной передачи

4.4  Определение передаточного числа коробки передач

5 Анализ тяговых качеств

5.1  Силовой баланс грузовика

5.2  Динамическая характеристика грузовика

5.3  Мощностной баланс грузовика

5.4  Ускорение грузовика

5.5  Время и путь разгона грузовика

Список использованных источников

1.  Задание

Выполнить проектировочный расчет грузового автомобиля по следующим параметрам:

- тип автомобиля (грузовой);

- тип трансмиссий (механика);

- тип двигателя (карбюраторный);

- максимальная скорость движения 90 км/ч;

- грузоподъёмность 4 т;

- значение максимального сопротивления дороги, преодолеваемого на первой передачи: Y1max = 0,32.

2.Информация о прототипе

Прототипом проектируемого грузового автомобиля является « Газ - 53А»  (4*2). Краткая техническая характеристика прототипа грузового автомобиля представлена в таблице 1.

Таблица 1.

Габаритный размеры
Длина, м	6,4
Ширина, м	2,4
Высота, м	2,2
Колея передних/задних колес, м	1,63/1,69
Весовые параметры и нагрузки
Грузоподъёмность  грузовика, кг	4000
Снаряженная масса грузовика, кг	3250
Полная масса, кг	7400
в т.ч. на передний мост, кг	1810
в т.ч. на задний мост, кг	5590
Двигатель
Модель	ЗМЗ–53-11, 4- тактный,       жидкостного охлаждения
Тип	бензиновый
Максимальная мощность при 3200 об/мин, кВт (л.с.)	88,5 (120)
Максимальный крутящий момент при 2000-2500 об/мин, Нм (кгс*м)	284,5 (28)
Расположение и число цилиндров	V- образный, 2 рядный, 8 цилиндровый
Рабочий объем, л	4,25
Диаметр цилиндра и ход поршня, мм	92/80
Степень сжатия	7,6
Коробка передач
Тип	Механическая, 4 - ступенчатая
Передаточные числа на передачах	I-6,55; II-3,09; III-1,71; IV- 1,00
Главная передача	Одинарная, гипоидная
Передаточное отношение	6,83
Колеса и шины
Размер шин	240/82,5    R20
Общие характеристики
Максимальная скорость, км/ч	90

3.Выбираемые параметры

а) масса снаряженного грузовика Мₒ = 3250 кг;

б) полная масса автомобиля

Mа = Mₒ + M′* n+M_гр

где M ′ − масса одного пассажира или водителя, равная 75 кг;

n − пассажировместимость;

M_гр− грузоподъемность автомобиля, кг;

Mа = 3250+75*2+4000 = 7400 кг в) коэффициент сопротивления воздуха К и лобовая площадь F

Приближенно лобовую площадь грузовика определяем из выражения

F = B*Н,  м²

где Н − габаритная высота, м; м;

В − колея передних колес автомобиля.

F=1,63 * 2,2 = 3,58 м²

Коэффициент сопротивления воздуха К для грузовых автомобилей равен 0,5…0,7 Н∙с²/м² . Принимаем К = 0,589 Н∙с²/м²

г) коэффициент полезного действия трансмиссии  ɳ_тр =0,88.

д) распределение массы автомобиля по осям в груженом (М_а)

и порожнем состоянии ( М_о):

М_а1= 1810 кг;

М_а2= 5590 кг;

М_о1= 1460 кг;

М_о2= 1790 кг.

д) теоретический радиус качения колеса r_к

Для выбранных шин 240/82,5  R20,    r_к =0,457 м е) частота вращения коленчатого вала при максимальной мощности – n_N .

n_N= 3200 об/мин.

ж) соотношение между максимальной частотой вращения коленчатого вала двигателя n_maxи n_N - частотой при максимальной мощности двигателя.

Для карбюраторного двигателя  n_max/ n_N=0,9.

4.Расчетные параметры

4.1 Определение необходимой максимальной мощности двигателя, обеспечивающего максимальную скорость движения полностью груженного  грузового автомобиля на горизонтальной асфальтированной дороге (N_max)

Для определения N_max  сначала находим мощность двигателя, соответствующую максимальную скорость движения грузового автомобиля N_Vmax  

Используем уравнение мощностного баланса автомобиля, имеем:

где  G_а- сила тяжести полностью груженого автомобиля

G_a=M_a*9,81=74000 Н

Y_Vmax- коэффициент сопротивления дороги при V_max.

Y_Vmax= ƒ_Vmax, предполагая тем самым, что автомобили развивают максимальную  скорость только при движении по горизонтальной дороге (i=0).

Для сухого асфальта величина ƒ_о равна 0,012÷0,02, для скорости V_a=10-15 км/ч.

Для больших скоростей значение ƒ определяют по эмпирической зависимости:

где, ƒ_о – коэффициент сопротивления качению для сухого асфальтового покрытия.

V_а − скорость автомобиля,  км/ч.

Ψ_Vmax= 0,015 * (1 + ,

N_Vmax = (

Зная N_Vmax по формуле Лейдермана, подсчитываем максимальную мощность двигателя:

где a,b,c –коэффициенты, для карбюраторного двигателя: a=b=c=1;

N_max =

4.2 Построение внешней скоростной характеристики двигателя