Другие предметы \ Моделирование и оптимизация систем профилактики

Массив исходных данных для анализа тягово-скоростных свойств

Страницы работы

19 страниц (Word-файл)

Посмотреть все страницы

Скачать файл

Фрагмент текста работы

Массив исходных данных для анализа тягово-скоростных свойств

Таблица 1.1

Внешняя скоростная характеристика двигателя (М_е = f(n_e))
n_e, об/мин	1040		1560			2080	2600			3120		3640			4160	4680			5200
М_е, Н·м	204,6		213,4			218,7	220,5			218,7		213,4			204,6	192,3			176,3
∆n_e	- шаг изменения частоты,об/мин																	520
J_м	- момент инерции маховика двигателя, кг·м²
J_к	- момент инерции колеса АТС, кг·м²																	1,2
r_к	- статический радиус колеса АТС, м																	0,31
u_гп	- передаточное число главной передачи																	3,9
Передаточные числа коробки передач (u_кп):
№ передачи	1	2			3			4			5		заднего хода
u_кп	3,618	2,188			1,304			1			0,794		3,280
η_тр	- КПД трансмиссии																	0,95
m_а	- фактическая масса груженого АТС, кг																	2190
m_ав	- масса, приходящаяся на ведущие колеса АТС, кг																	1277
R_Zв	- нормальные реакции дороги на ведущих колесах, Н																	12514,9
С_х	- коэффициент аэродинамического сопротивления																	0,31
F_а	- лобовая площадь АТС, м																	2,21
f_o	- коэффициент сопротивления качению																	0,018
φ	- коэффициент сцепления																	0,8
i	- продольный уклон дороги																	0,07
ρ	- плотность воздуха (при t_в=20°С), кг/м																	1,205
Коэффициент учета вращающихся масс δ
№ передачи	1			2					3					4			5
δ	1,52			1,21					1,09					1,07			1,05

Рассчитаем коэффициенты учета вращающихся масс для каждой передачи:

Момент инерции колеса:

, где - плотность, r – статический радиус колеса.

Момент инерции вращающихся элементов трансмиссии подведенный к ведущим колесам:

, где число ведущих колес, - корректирующий коэффициент.

Момент инерции двигателя:

Примем из табличных данных равным 0,55 (Н*м)

Рассчитаем коэффициент учета вращающихся масс для первой передачи:

, где - кпд трансмиссии, - передаточное число трансмиссии:

Коэффициенты учета вращающихся масс для других передач рассчитываются аналогично, и приведены в таблице 1.1.

2.1 Расчет и анализ тяговой и динамической характеристик, графика ускорений.

Таблица 2.1 - Результаты расчета.

параметр	размерность	результат расчета
ne	об/мин	1040		1560		2080	2600	3120	3640		4160	4680		5200
Ме	Н·м	204,6		213,4		218,7	220,5	218,7	213,4		204,6	192,3		176,3
передача № 1; uкп = 3,618; δ =1,52;
Va	м/с	2,31	3,47		4,63		5,79	6,94	8,10		9,26	10,41	11,57
	км/ч	8,33	12,50		16,66		20,83	25,00	29,16	33,33		37,49	41,66
PТ	Н	9142,45	9535,20		9772,91		9851,55	9772,91	9536,10	9142,45		8590,62	7881,06
PВ	Н	2,21	4,97		8,84		13,82	19,90	27,08	35,37		44,77	55,27
f		0,0181	0,0181		0,0183		0,0184	0,0186	0,0188	0,0190		0,0193	0,0196
ψ		0,0881	0,0881		0,0883		0,0884	0,0886	0,0888	0,0890		0,0893	0,0896
Pс	Н	389,9	394,4		400,7		408,8	418,6	430,3	443,8		459,0	476,1
Pсп	Н	1892,2	1896,7		1903,0		1911,1	1921,0	1932,6	1946,1		1961,4	1978,4
D		0,426	0,444		0,455		0,458	0,454	0,443	0,424		0,398	0,365
J	м/с2	2,63	2,75		2,82		2,84	2,81	2,74	2,61		2,44	2,22
передача № 2; uкп = 2,188; δ =1,21;
Va	м/с	3,83	5,74		7,65		9,57	11,48	13,39	15,31		17,22	19,13
	км/ч	13,78	20,67		27,55		34,44	41,33	48,22	55,11		62,00	68,88
PТ	Н	5528,93	5766,45		5910,21		5957,77	5910,21	5766,99	5528,93		5195,21	4766,11
PВ	Н	6,05	13,60		24,18		37,78	54,41	74,05	96,72		122,42	151,13
f		0,0182	0,0184		0,0187		0,0191	0,0196	0,0202	0,0208		0,0216	0,0224
ψ		0,0882	0,0884		0,0887		0,0891	0,0896	0,0902	0,0908		0,0916	0,0924
Pс	Н	396,1	408,4		425,6		447,7	474,7	506,6	543,4		585,1	631,7
Pсп	Н	1898,5	1910,7		1927,9		1950,0	1977,0	2008,9	2045,7		2087,5	2134,1
D		0,257	0,268		0,274		0,276	0,273	0,265	0,253		0,236	0,215
J	м/с2	1,94	2,02		2,07		2,08	2,05	1,99	1,88		1,74	1,56
передача № 3; uкп = 1,304; δ =1,09;
Va	м/с	6,42	9,63		12,84		16,05	19,26	22,47	25,69		28,90	32,11
	км/ч	23,12	34,67		46,23		57,79	69,35	80,91	92,47		104,02	115,58
PТ	Н	3295,12	3436,68		3522,35		3550,70	3522,35	3437,00	3295,12		3096,23	2840,49
PВ	Н	17,02	38,29		68,08		106,37	153,18	208,49	272,32		344,65	425,49
f		0,0185	0,0191		0,0200		0,0211	0,0225	0,0241	0,0259		0,0280	0,0304
ψ		0,0885	0,0891		0,0900		0,0911	0,0925	0,0941	0,0959		0,0980	0,1004
Pс	Н	414,0	448,5		496,9		559,1	635,1	724,9	828,5		946,0	1077,3
Pсп	Н	1916,3	1950,8		1999,2		2061,4	2137,4	2227,2	2330,9		2448,3	2579,6
D		0,153	0,158		0,161		0,160	0,157	0,150	0,141		0,128	0,113
J	м/с2	1,21	1,25		1,27		1,25	1,21	1,14	1,03		0,90	0,74
передача № 4; uкп =1 ; δ =1,07;
Va	м/с	8,37	12,56		16,75		20,93	25,12	29,31	33,49		37,68	41,87
	км/ч	30,14	45,22		60,29		75,36	90,43	105,50	120,58		135,65	150,72
PТ	Н	2526,93	2635,49		2701,19		2722,93	2701,19	2635,74	2526,93		2374,41	2178,29
PВ	Н	28,94	65,12		115,76		180,88	260,47	354,52	463,05		586,05	723,52
f		0,0188	0,0199		0,0214		0,0233	0,0256	0,0283	0,0315		0,0350	0,0390
ψ		0,0888	0,0899		0,0914		0,0933	0,0956	0,0983	0,1015		0,1050	0,1090
Pс	Н	433,3	492,1		574,3		680,1	809,3	962,0	1138,3		1338,0	1561,3
Pсп	Н	1935,7	1994,4		2076,6		2182,4	2311,6	2464,4	2640,6		2840,4	3063,6
D		0,116	0,120		0,120		0,118	0,114	0,106	0,096		0,083	0,068
J	м/с2	0,89	0,91		0,91		0,87	0,81	0,71	0,59		0,44	0,26
передача № 5; uкп = 0,794; δ =1,05;
Va	м/с	10,55	15,82		21,09		26,36	31,64	36,91	42,18		47,46	52,73
	км/ч	37,96	56,95		75,93		94,91	113,89	132,88	151,86		170,84	189,82
PТ	Н	2006,39	2092,58		2144,75		2162,00	2144,75	2092,78	2006,39		1885,28	1729,56
PВ	Н	45,91	103,29		183,62		286,91	413,15	562,35	734,49		929,59	1147,64
f		0,0193	0,0210		0,0233		0,0263	0,0300	0,0343	0,0394		0,0450	0,0514
ψ		0,0893	0,0910		0,0933		0,0963	0,1000	0,1043	0,1094		0,1150	0,1214
Pс	Н	460,9	554,0		684,5		852,2	1057,2	1299,5	1579,1		1895,9	2250,0
Pсп	Н	1963,2	2056,4		2186,8		2354,6	2559,6	2801,9	3081,4		3398,3	3752,4
D		0,091	0,093		0,091		0,087	0,081	0,071	0,059		0,045	0,027
J	м/с2	0,67	0,67		0,64		0,57	0,47	0,34	0,19		0,00	-0,23

Приведем расчет параметров первой передачи для 1040 об/мин двигателя:

Скорость автомобиля:

Va=(2π·r_К··n_e)/(u_ТР·60)=(2·3,14·0,31·1040)/(14,1·60)=2,31 м/с;

Сила тяги ведущих колес:

P_Т=M_e·u_ТР·η_ТР/ r_К=204,6·14,1·0,95/0,31=9142,45 Н, где М_е – крутящий момент для считаемого числа оборотов.

Сила сопротивления воздуха:

Pв= C_x·ρ·Fa·Va²/2=0,31·1,205·2,21·2,39²/2=2,21 Н;, где С_х – коэффициент аэродинамического сопротивления, ρ – плотность воздуха, F_a – лобовая площадь АТС.

Коэффициент сопротивления качению:

f=f₀·(1+(Va²/1500))=0,018·(1+(2,39²/1500))=0,0181

Коэффициент сопротивления дороги на подъемах с заданным уклоном:

ψ=f+i=0,0181+0,07=0,0881;

Сила сопротивления движению АТС на горизонтальном участке дороги:

Pc= Pв+m_a·g·f =2,21+2190·9,8·0,0181=389,9 Н

Сила сопротивления движению АТС на подъеме заданным уклоном:

Pc^П= Pв+ m_a·g·ψ =2,21+2190·9,8·0,0881=1892,2 Н;

Динамический фактор:

D=(P_Т-Pв)/m_a·g=(9142,45-2,21)/2190·9,8=0,426;

Ускорение АТС:

J=(D-f)·g/δ=(0,426-0,0181)·9,8/1,52=2,63 м/с²., где δ – коэффициент учета вращающихся масс.

Результат анализа тяговой характеристики:

1. В заданных дорожных условиях диапазон реализуемой АТС силы тяги Р_Тсоставляет (9851,55-1658,3) Н.

2. В заданных дорожных условиях диапазон силы сопротивления движению (2412,3-389,9) Н.

Динамическую характеристику также строим согласно данным таблицы 1.1. При этом дополнительно рассчитываем и строим кривые динамического фактора по сцеплению для коэффициента сцепления φ - 0,9(сухой асфальтобетон) и 0,1(гололед). Для построения кривых считаем D_φ по трем точкам. D_φ для коэффициента сцепления 0,9:

, (1.6)

где - нормальная реакция, действующая на задние колеса.

1 точка(Va=8,33) -

2 точка(Va=115) -

3 точка(Va=170) - ,

Аналогично рассчитываем для φ = 0,1. Данные динамического фактора по сцеплению сведены в таблицу 2.2.

Таблица 2.2 – динамический фактор по сцеплению

Параметр	еТочка 1	Точка 2	Точка 3
D_φ(0,1)	0,099	0,081	0,057
D_φ (0,9)	0,899	0,881	0,857
Va	8,33	115	170

По полученным данным строим динамическую характеристику.

Результаты анализа динамической характеристики.

Таблица 2.3

Показатель	Номер передачи
Показатель	1	2	3	4
Макс. возможная скорость: V_a_maxпри i=0, м/с	11,57	19,13	32,11	41,87
Макс. возможная скорость: V_a_maxпри i=i_зад, м/с	11,57	19,13	32,11	31
Скорость при максимальном D: V_D_max, м/с	6,95	9,7	13,8	16,6
Макс. преодолеваемый уклон i_max при f_зад и φ_зад=0,8	0,4396	0,2569	0,1389	0,0947
Макс. преодолеваемый уклон i_max при f_зад и φ=0,1	0,0817	0,0797	0,0716	0,0695
Макс. преодолеваемый уклон i_max при f_зад и φ=0,9	0,4396	0,2569	0,1389	0,0947

Макс. возможная скорость V_a_maxпри i=0 и скорость при максимальном D V_D_max берется из таблицы 2.1. Максимально возможная скорость: V_a_maxпри i=i_задснимаем с графика, т.е. скорость которую разовьет автомобиль при заданном уклоне будет на пересечении кривой D4 с кривой Ψ(коэффициент сопротивления дороги на подъеме), на более низких передачах коэффициент Ψ на скорость автомобиля не влияет.

Максимальный преодолеваемый уклон i_max при f_зад и φ_зад определим анализируя график динамической характеристики и из формулы

Сначала определим максимальный преодолеваемый уклон по максимальному крутящему моменту, вычитая из значения динамического фактора при максимальном моменте значение коэффициента сопротивления качению при этом же моменте:

на первой передаче - = 26°

на второй передаче - = 14,9°

на третьей передаче -

на четвертой передаче - =5,43°

Посчитаем максимальный преодолеваемый уклон по сцеплению, для коэффициента сцепления 0,9. Взяв максимальное значение динамического фактора по сцеплению:

на первой передаче -

на второй передаче -

на третьей передаче -

на четвертой передаче -

Максимальный преодолеваемый уклон по сцеплению, для коэффициента сцепления 0,1.

на первой передаче -

на второй передаче -

на третьей передаче -

на четвертой передаче -

При каждом взятом значении коэффициента сцепления, выбираем наименьший максимальный преодолеваемый уклон(по крутящему моменту и по коэффициенту сцепления). Данные заносим в таблицу 2.3.

График ускорений автомобиля ГАЗ 3111.

Результаты анализа динамической характеристики представим в виде таблицы 2.4.

Таблица 2.4 - результаты анализа графика ускорений

Показатель	Номер передачи
Показатель	1	2	3	4	5
Пределы изменения ускорения (Jнач…Jкон), м/с²	2,22- 2,82	1,56- 2,08	0,74- 1,27	0,26- 0,91	0- 0,67
Максимальное ускорение Jmax, м/с²	2,82	2,08	1,27	0,91	0,67
Скорость момента переключения передач Vп, м/с	11,6	19,13	32,11	41,87	52,73

2.2 Расчет и анализ скоростной характеристики.

2.2.1 Расчет показателей разгона.

Расчет показателей так же проводим для одной точки ряда.

Замедление за время переключения передач:

м/с²

где - коэффициент сопротивления качению, m_a – полная масса автомобиля, δ – коэффициент учета вращающихся масс(1,05).

Снижение скорости за время переключения передачи:

м/с где - время переключения(1 секунда).

Средняя скорость за время переключения:

где - скорость в конце движения на первой передаче.

Путь за время переключения передачи:

Расчет скоростной характеристики ведем методом численного интегрирования, для этого выбираем размер интервала изменения скорости:

Средняя скорость в интервале:

Среднее замедление в интервале:

Время разгона в каждом интервале скорости:

Время разгона на первой передаче:

Путь разгона в интервале:

Путь разгона:

Данные по другим точкам ряда сводим в таблицу 2.5.

Таблица 2.5 – результаты расчета скоростной характеристики

Параметры		Результаты расчета
Передача №1: tп=1с; ∆Vп=0,1674м/с; Sп=11,5163м.
∆ Vа	м/с	1,16	1,16	1,16	1,16	1,16	1,16	1,16	1,16
Vа ср	м/с	2,89	4,05	5,21	6,36	7,52	8,68	9,84	10,99
Jср	м/с^2	2,69	2,78	2,83	2,82	2,77	2,67	2,53	2,33
∆tр	с	0,43	0,42	0,41	0,41	0,42	0,43	0,46	0,50
tр	с	0,43	0,85	1,26	1,67	2,08	2,52	2,97	3,47
∆Sр	м	1,25	1,69	2,13	2,61	3,14	3,76	4,50	5,45
Sр	м	1,25	2,93	5,06	7,67	10,81	14,57	19,07	24,52
Передача №2: tп=1с; ∆Vп=0,1674м/с; Sп=18,1м.
∆ Vа	м/с	1,91	1,91	1,91	1,91	1,91	1,91	1,91	1,91
Vа ср	м/с	4,78	6,70	8,61	10,52	12,44	14,35	16,26	18,18
Jср	м/с^2	1,98	2,05	2,07	2,07	2,02	1,93	1,81	1,65
∆tр	с	0,97	0,94	0,92	0,93	0,95	0,99	1,06	1,16
tр	с	0,97	1,90	2,82	3,75	4,70	5,69	6,75	7,91
∆Sр	м	4,62	6,26	7,94	9,75	11,79	14,20	17,19	21,08
Sр	м	4,62	10,89	18,83	28,58	40,37	54,58	71,77	92,85
Передача №3: tп=1с; ∆Vп=0,1674м/с; Sп=30,42м.
∆ Vа	м/с	3,21	3,21	3,21	3,21	3,21	3,21	3,21	3,21
Vа ср	м/с	8,03	11,24	14,45	17,66	20,87	24,08	27,29	30,50
Jср	м/с^2	1,23	1,26	1,26	1,23	1,17	1,08	0,97	0,82
∆tр	с	2,61	2,55	2,55	2,61	2,74	2,96	3,32	3,92
tр	с	2,61	5,16	7,71	10,32	13,05	16,01	19,33	23,25
∆Sр	м	20,96	28,64	36,80	46,04	57,13	71,27	90,61	119,47
Sр	м	20,96	49,60	86,41	132,45	189,58	260,85	351,46	470,93
Передача №4: tп=1с; ∆Vп=0,1674м/с; Sп=39,69м.
∆ Vа	м/с	4,19	4,19	4,19	4,19	4,19	4,19	4,19	4,19
Vа ср	м/с	10,47	14,65	18,84	23,03	27,21	31,40	35,59	39,77
Jср	м/с^2	0,90	0,91	0,89	0,84	0,76	0,65	0,52	0,35
∆tр	с	4,63	4,59	4,71	4,99	5,50	6,41	8,09	11,87
tр	с	4,63	9,23	13,93	18,92	24,42	30,83	38,92	50,79
∆Sр	м	48,47	67,33	88,65	114,83	149,75	201,19	287,93	471,99
Sр	м	48,47	115,80	204,45	319,28	469,03	670,22	958,15	1430,14
Передача №5: tп=1с; ∆Vп=0,1674м/с; Sп=50,01м.
∆ Vа	м/с	5,27	5,27	5,27	5,27	5,27	5,27	5,27	5,27
Vа ср	м/с	13,18	18,46	23,73	29,00	34,27	39,55	44,82	50,09
Jср	м/с^2	0,67	0,65	0,60	0,52	0,41	0,27	0,09	-0,12
∆tр	с	7,86	8,09	8,75	10,12	12,89	19,87	58,20	-45,66
tр	с	7,86	15,95	24,70	34,82	47,71	67,58	125,78	80,12
∆Sр	м	103,65	149,24	207,73	293,36	441,92	785,72	2608,46	-2287,30
Sр	м	103,65	252,89	460,62	753,98	1195,90	1981,62	4590,08	2302,78

По данным таблицы строим график скоростной характеристики автомобиля ГАЗ-3111 .

Таблица 1.6 – Характеристика процесса переключения передач.

Параметр	Значение
Номер включаемой передачи	1	2	3	4	5
Время переключения, t_п с	1	1	1	1	1
Снижение скорости, ΔV_П м/с	0,1674	0,1674	0,1674	0,1674	0,1674
Путь за время t_п, S_П м	11,52	18,1	30,42	39,69	50,01