Методические указания по выполнению курсовой (расчетно-графической) работы для студентов специальности 230700 «Сервис» специализации 230712 «Автосервис», страница 8

В табл. 4 в качестве примера приведены результаты расчета внешних характеристик карбюраторного двигателя с параметрами
N_{e max} = 60 кВт,

n _min = 900 об/мин и n _max = 4500 об/мин, в которой выделен рабочий диапазон частот от ώ _м = 188,4 1/с, соответствующей величине максимального момента М _{е max} = 206,2 Нм, до ώ _N = 376,8 1/с, соответствующей величине максимальной мощности N _{e max} = 60 кВт.

На рис. 1 представлены графические изображения экспериментальных внешних мощностной и моментной характеристик

 

Рис. 1. Внешние характеристики заданного ДВС:

а – мощностная, б – моментная

 

4.2. Определение величины максимальной
скорости движения АТС

Расчет максимальной скорости движения автотранспортного средства V_max производится на основе графо-аналитического решения уравнения мощностного баланса:

N_т = N_д + N_в,                                                                                             (2)

где:

N_т – величина тяговой мощности на ведущих колесах: N_т = N_е;

N_д – величина мощности дорожных сопротивлений: N_д = f G_а V;

N_в – величина мощности сопротивления воздуха: N_в = k_в F_лоб V ³;

f – коэффициент сопротивления качению колес, принимаемой в расчете 0,02;

G_а – вес АТС в ньютонах;

F_лоб – величина площади лобовой проекции АТС в м²;

V – скорость движения АТС в м/с;

k_в – коэффициент аэродинамического сопротивления АТС;

η _т – коэффициент полезного действия трансмиссии АТС.

Для определения приведенных выше мощностей по соответствующим формулам находятся суммарные затраты мощности на преодоление сопротивлений движению при постоянной скорости

По формуле для определения N_т выбираем величину к.п.д. АТС, из диапазона 0,85 – 0,95, на графике отмечаем соответствующую ординату и проводим линию, параллельную абсциссе, точку пересечения которой с кривой суммарных мощностей сопротивления движению проектируем на ось абсцисс и получаем величину V_max.

Таким способом графически находится решение уравнения

N_{e max *} η_т = f*G_a*V + k_в*F_лоб* V³                                                          (3)

Для графического решения уравнения (3) предварительно рассчитываются коэффициенты при V и V³.

Примем в качестве примера:

f = 0,02, G_a = m_a*g = 1200*9,8 Н=11760 Н, η_т=0,85, k_в=0,18 Н*с²/м⁴,
F _лоб = 2,2 м²

В результате получим следующее уравнение:

235 * V + 0,396 * V³ = 51000                                                                   (4)

Результаты расчетов сводятся в табл. 5

Таблица 5

V, м/с	N д, Вт	V3, м3 / с3	Nв, Вт	N д + Nв, Вт
10	2352	1000	396	2748
20	4704	8000	3168	7872
30	7056	27000	10692	17748
40	9408	64000	25344	34752
50	11760	125000	49500	61260
60	14112	216000	85536	99648

 

Графическое решение уравнения (4) привело к результату
V_max = 46,5 м/с.

 

 

Рис. 2. Графическое решение уравнения (4)

 

4.3. Расчет передаточных отношений трансмиссии

4.3.1. Расчет передаточного отношения главной передачи

Для определения передаточного отношения главной передачи используется соотношение: u _гп = ω _N * r _g / v _max, ₍₅₎,

где r _g – динамический радиус ведущего колеса.

В приводимом нами примере r _g = 0,35 м. Откуда

u _гп = 376,8 * 0,35/46,5 = 2,8

4.3.2. Расчет передаточного отношения 1-й передачи

Для определения передаточного отношения 1-й передачи используется приведенное в табл. 1 значение максимального, задаваемого для каждого варианта коэффициента дорожного сопротивления движению АТС ψ _max.

Величина передаточного отношения 1-й передачи рассчитывается по формуле:

u ₁ = ψ _max * m _а * g * r _g / M_{e max} * u_гп * η _т

Выберем для примера Ψ_max = 0,3. Откуда

u₁ = 0,3*1200*9,8*0,35 / 206,2*2,8*0,85 = 2,52

4.3.3. Расчет передаточных отношений промежуточных передач

Выбирая метод разбивки передач по геометрической прогрессии и принимая n – ю передачу за прямую с u _n = 1, получаем

u₁ = q ^(n-1) * u _n, где q – знаменатель прогрессии.

Следовательно:

u₂ = u₁ / q, u₃ = u₂ / q = u₁ / q ² и т.д.

В нашем примере величина q = 1,36. Откуда при n=4 передаточные отношения промежуточных передач примут значения:

u ₂ = 1,84, u ₃ = 1,36 и u ₄ = 1,0

4.3.4. Расчет и построение тяговой характеристики

Тяговая характеристика АТС, представляющая собой зависимость силы тяги ведущих колес (Р_т) от скорости движения V на всех передачах, рассчитывается по формулам:

Р _тi = М _{е i} * η _т * u _i* * u _гп / r_g и V _i = ω _i *r_g * / u _i * u _гп                                    (6)

где i – номер передачи.

Результаты расчета по формулам (6) сводятся в табл. (6).

Таблица 6

ωi, 1//с	Меi, Нм	Рт 1, Н	V м / с	Рт2 Н	V м / с	Рт3 Н	V м / с	Рт4 Н	V м / c
94,8	136,1	2332	4,67	1702	6,44	1259	8,7	925,5	11,9
141,3	202,8	3471	7,00	2537	9,60	1875	13,0	1379,0	17,7
188,4	206,2	3533	9,34	2580	12,80	1907	17,3	1402,2	23,6
235,5	193,6	3317	11,7	2422	16,00	1790	21,6	1316,5	29,4
282,6	189,2	3242	14,0	2376	19,20	1750	26,0	1285,2	35,3
329,7	171,5	2939	16,4	2146	22,40	1586	30,3	1166,2	41,2
376,8	159,2	2728	18,7	1992	25,60	1472	34,6	1082,6	47,1
423,9	139,4	2388	21,0	1744	28,80	1289	39,0	948,0	53,0
471,0	121,8	2087	23,4	1524	32,00	1126	43,3	828,2	58,9

 

На рис. 3 в качестве примера построена тяговая характеристика АТС

Рис. 3. Тяговая характеристика АТС

 

5. Динамические показатели АТС

5.1. Расчет и построение динамической характеристики АТС

Динамическая характеристика АТС, представляющая собой зависимость динамического фактора Dψ от скорости движения V и вычисляется по формуле:

D _ψik = (P_{т ik} - P_aik) / m _a * g,                                                                    (7)

где Р _{т ik} - величина тяговой силы на i - ой передаче и k - ой частоте вращения коленчатого вала двигателя ω_k,

Р_{в ik} – величина силы сопротивления воздуха в тех же режимах движения.

Расчет величин динамического фактора и соответствующих скоростей движения АТС целесообразно вести при следующих значениях частот вращения коленчатого вала двигателя:

ω _min, ω _M, ω _cp = (ω _M + ω _N) / 2, ω _N, ω _max,

где ω _min – минимальная частота вращения коленчатого вала,

ω _M – частота вращения вала при максимальном моменте,

ω _cp – середина рабочего диапазона частот вращения коленчатого вала,

ω _N – частота вращения вала при максимальной мощности двигателя,

ω _max – максимальная частота вращения коленчатого вала.

Результаты расчета динамических характеристик сводятся в таблицы типа:

 

ω, 1/с	Pт, Н	V, м/с	Pв, Н	(P т - Pв),Н	Dψ
ω min
ω M
ω cp
ω N
ω max

Рассмотрим в качестве примера расчет динамической характеристики АТС выбранного ранее варианта для 3-й передачи. Результаты расчета представлены в табл. 7.

Таблица 7

ω, 1/с	Рт, Н	V, м/с	Р в, Н	(Рт – Р в), Н	Dψ
94,2	1259	8,7	30	1229	0,1045
188,4	1907	17,3	119	1788	0, 1520
282,6	1750	26,0	277	1473	0, 1252
376,8	1472	34,6	444	1028	0, 0874
471,0	1126	43,3	742	384	0, 0326

5.2. Расчет и построение характеристики разгона АТС

Здесь предлагается упрощенный метод построения характеристики разгона АТС по величинам средних значений ускорений разгона на передачах и без учета потерь скорости движения при переключении передач.

Величина среднего значения ускорения на i -ой передаче рассчитывается по формуле:

j _{i cp} = (D_{ψ i cp} – f)*g / δ _i,                                                                                                                   (8)

где D_{ψ i cp}- величина среднего динамического фактора на i -ой передаче;

f - коэффициент сопротивления качению колес АТС на асфальте (0,02),

δ - коэффициент учета вращающихся масс, вычисляемый по формуле /2/:

δ _i = 1,03 + a*u _i²

После определения средних величин ускорений разгона на всех передачах рассчитываются величины времени разгона на каждой передаче по формулам:

t _{р i} = ( V i _к - V i _н ) / j _{i ср},

где V _{i н} и V_{i к} – начальные и конечные скорости разгона на i -ой передаче.

Естественно, что при разгоне с места на 1-й передаче V_1н = 0, а за V_1к принимается скорость, при которой на тяговая характеристика 2-й передачи имеет максимум (см. табл. 6), т.е. когда происходит переключение на 2-ю передачу. Эта же скорость является начальной для разгона на 2-й передаче и т.д. В табл. 9 приведены результаты расчета динамических факторов (D_Ψ), коэффициентов учета вращающихся масс (δ) и средних величин разгона выбранного варианта АТС (j).

Таблица 9

передача	DΨ	DΨ - f	δ	j, м/с2	Vн,м/с	Vк,м/с	tр, с
1	0,27	0,25	1,074	2,28	0	12,8	5,61
2	0,19	0,17	1,054	1,58	12,8	17,3	2,85
3	0,125	0,105	1,042	0,99	17,3	23,6	6,36
4	0,067	0,047	1,030	0,45	23,6	46,5	50,9

По данным табл. 9 строится характеристика разгона АТС как функция V(t).

 

6. Расчет и построение характеристик торможения АТС

6.1. Расчет величин времени и тормозного пути
при экстренном торможении

Параметры экстренного торможения рассчитываются для легковых автомобилей от скорости 20 м/с, а для грузовых от скорости 15 м/с до полной остановки на трассах с параметрами, приведенными в табл. 10.

Таблица 10

Трасса	Сцепление φ	Сопр. качению ψ
1	0,8	0,02
2	0.6	0,05
3	0,4	0,08

Время экстренного торможения определяется по формуле /3/:

Т_т = V / j_зам, где j_зам = (φ + ψ)*g - величина замедления.

Величина тормозного пути определяется по приближенной формуле:

S _т = V*T/2

6.2. Расчет показателей рабочего торможения

Величина замедления при рабочем торможении рассчитывается по формуле:

j _рз = ( P _кт + P_ψ + Р _в ) / m_a,

где Р _кт – сила торможения колесными тормозами, принимаемая равной 0,25 G_a;

Р_ψ  – сила сопротивления качению колес (см. табл. 10);

Р_в  – сила сопротивления воздуха при скорости движения АТС, равной половине скорости начала торможения;

Расчет времени торможения и тормозного пути проводится для трех условий движения (см. табл. 10).

Оформление курсовой работы должно соответствовать рекомендациям Практического пособия /4/

 

Литература

1.  А.С. Литвинов, Я.Е. Фаробин, Теория эксплуатационных свойств автомобиля. Машиностроение, 1989 год.

2.  Н.В. Диваков, Н.А. Яковлев, Теория автомобиля. «Высшая школа», Москва, 1962 год.

3.  А.С. Антонов и др. Армейские автомобили, Воениздат, Москва, 1970 год.

4.  Г.С. Сухов, А.В. Боровиков, И.Х. Эмиров и д.р., Требования к оформлению письменных работ студентов (рефераты, контрольные, курсовые и дипломные работы). Практическое пособие. – СПб; Изд-во СПбГАСЭ, 2004. – 35с.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Шпак Феликс Павлович

 

Автотранспортные средства

 

Методические указания по выполнению курсовой
(расчетно-графической) работы для студентов специальности
230700 «Сервис» специализации 230712 «Автосервис»

 

 

РИО СПбГУСЭ, лицензия ЛР № 040849

Член Издательско-полиграфической ассоциации университетов России

Государственный регистрационный номер 2047806003595 от 06.02.2004 г.

СПб государственный университет сервиса и экономики

192171, г. Санкт-Петербург, ул. Седова, 55/1

Лицензия ИД №05598 от 14.08.2001 г.