Розрахунок і побудова динамічної характеристики автомобіля

Динамічною характеристикою називають графічно виражену залежність динамічного фактора від швидкості руху автомобіля на різних передачах.

Для порожнього автомобіля динамічний фактор визначають за формулою:

, (62)

де Р_к – дотична сила тяги, кН;

P_w – сила опору повітря, кН;

G₀ – вага порожнього автомобіля, кН.

Величина динамічного фактора залежить від характеру протікання крутного моменту двигуна, передавального числа трансмісії, швидкості руху автомобіля і його ваги.

Для отримання даних для побудови динамічної характеристики порожнього автомобіля виконуємо розрахунки в такій послідовності:

1. Задаємося рядом значень частоти обертання колінчастого валу двигуна через певний інтервал в межах зовнішньої швидкісної характеристики двигуна.

2. Для вибраних частот обертання колінвалу визначаємо швидкість руху автомобіля на кожній передачі за формулою:

3. Визначаємо величину дотичної сили тяги по передачах за формулою:

,

Значення обертаючого моменту двигуна М_е в залежності від кутової швидкості колінвалу ω вибираємо з зовнішньої швидкісної характеристики двигуна (табл.11.), або з графіка зовнішньої швидкісної характеристики.

4. Визначаємо силу опору повітря для різних передач і швидкостей руху за формулою:

5. Визначаємо динамічний фактор за формулою:

Отримані дані заносимо в табл.16. За даними таблиці будуємо динамічну характеристику порожнього автомобіля на передачах переднього ходу. По вісі абсцис відкладаємо швидкість руху автомобіля, м/с, а по вісі ординат – динамічний фактор. Приклад характеристики представлений на рис.7 додатків.

Далі виконуємо добудову для отримання універсальної динамічної характеристики. Для цього по осі абсцис відкладаємо значення коефіцієнта завантаження автомобіля, що визначається за формулою:

Г = 1 + η _G, (63)

де η_G – коефіцієнт вантажопідйомності.

Значення Г=1 відкладаємо по осі ординат при значенні швидкості руху v = 0. Значення Г=2 відкладаємо при швидкості руху, наприклад, 20 м/с. Враховуючи масштаб коефіцієнта Г відкладаємо значення Г_н, що визначається за формулою:

Г_н = 1 + η_Gн=1+0,479=1,479 (64)

Далі проводимо промені універсальної динамічної характеристики за такою методикою. Наприклад, при значенні динамічного фактора D = 0,04 і Г=1 ордината променя дорівнює 20 мм. Тоді при Г= 2 ця ордината дорівнюватиме 40 мм. Відповідно, при D = 0,08 ординати будуть, відповідно 40 мм і 80 мм і т.п.

Після проведення променів універсальної динамічної характеристики виконуємо перевірку правильності її розрахунків і побудови. Для цього по вісі ординат відкладаємо значення приведеного коефіцієнта опору дороги ψ що дорівнює тому, за яким визначалась потужність двигуна, проводимо промінь до перетину з ординатою Г_н і з точки перетину проводимо горизонталь до перетину з кривою динамічного фактора на вищій передачі, далі опускаємо вертикаль до перетину з віссю абсцис. На вісі абсцис знаходимо значення швидкості руху автомобіля на вищій передачі. Швидкість не повинна відрізнятись від вказаної в завданні більше, ніж на 3%.

При більшій похибці необхідно проаналізувати хід розрахунків і побудови динамічної характеристики і внести поправки.

Таблиця 16

Результати розрахунків універсальної динамічної характеристики автомобіля

Передача	n, хв.^-1	ω, с^-1	Ме, кН·м	ν, м/с	Рк, кН	Рw, кН	D, Г=1	D, Г.н
I		82,95 165,90 248,85 331,80 414,75 497,70 82,95	0,30 0,38 0,37 0,35 0,30 0,23 0,30	2,03 4,06 6,10 8,13 10,16 12,19 2,98	10,20 12,74 12,40 11,73 10,20 7,82 6,95	0,004 0,014 0,032 0,057 0,090 0,129 0,008	0,4 0,5 0,5 0,5 0,4 0,3 0,3	0,41 0,52 0,50 0,47 0,41 0,31 0,28
II		82,95 165,90 248,85 331,80 414,75 497,70 82,95	0,30 0,38 0,37 0,35 0,30 0,23 0,30	2,98 5,96 8,94 11,92 14,90 17,88 4,37	6,95 8,69 8,46 7,99 6,95 5,33 4,74	0,008 0,031 0,070 0,124 0,193 0,278 0,017	0,28 0,35 0,34 0,32 0,27 0,21 0,19	0,28 0,35 0,34 0,32 0,27 0,21 0,19
III		82,95 165,90 248,85 331,80 414,75 497,70 82,95	0,30 0,38 0,37 0,35 0,30 0,23 0,30	4,37 8,75 13,12 17,49 21,86 26,24 6,41	4,74 5,92 5,76 5,45 4,74 3,63 3,23	0,017 0,067 0,150 0,266 0,416 0,599 0,036	0,19 0,24 0,23 0,21 0,18 0,12 0,13	0,19 0,24 0,23 0,21 0,18 0,12 0,13
IV		82,95 165,90 248,85 331,80 414,75 497,70	0,30 0,38 0,37 0,35 0,30 0,23	6,41 12,83 19,24 25,66 32,07 38,49	3,23 4,04 3,93 3,71 3,23 2,48	0,036 0,143 0,322 0,573 0,895 1,289	0,13 0,16 0,15 0,13 0,09 0,05	0,13 0,16 0,15 0,13 0,09 0,05
V	82,95		6,41	0,2	1,1	12,97	24,96	0,52

По динамічній характеристиці необхідно також визначити, який схил може перебороти автомобіль рухаючись на вищій передачі порожній і повністю завантажений і з якою швидкістю він буде при цьому рухатися.

2.6. Розрахунок і побудова економічної характеристики автомобіля.

Економічна характеристика відображає залежність витрати палива на 100 км пробігу автомобіля від швидкості руху при різних значеннях приведеного коефіцієнта опору шляху Ψ. Характеристика розраховується тільки для вищої передачі для повністю навантаженого автомобіля.

Для розрахунку і побудови економічної характеристики автомобіля на вісі абсцис відкладаємо в масштабі швидкості руху на вищій передачі при різних значеннях частоти обертання (кутової швидкості) колінвалу. Значення частоти обертання рекомендується брати такі ж, як у зовнішній швидкісній характеристиці двигуна, або динамічній характеристиці автомобіля. По вісі ординат відкладаємо витрату палива Q_s, л/100 км.

Задаємося значеннями приведеного коефіцієнта шляхового опору Ψ = 0,02; 0,04; 0,06.

Розрахунок економічної характеристики ведемо в такій послідовності.

1. Визначаємо швидкість руху на вищій передачі при заданій кутовій швидкості колінвалу за формулою:

,

Значення швидкості руху можна також вибрати з динамічної характеристики автомобіля (табл.16.).

2. За формулою:

визначаємо потужність двигуна, необхідну для руху автомобіля в заданих умовах.

3. Визначаємо відношення n_i/n_н, де n_i – вибране значення частоти обертання колінвалу, хв.^-1 ; n_н – номінальна частота обертання. По відношенню n_i/n_н – з графіка (рис.2 додатків) знаходимо значення коефіцієнта обертовості К_н.

4. З зовнішньої швидкісної характеристики двигуна для прийнятих частот обертання колінвалу знаходимо значення потужності N_e(вн), і згідно відношенню N_e/N_e(вн) з графіка (рис.3 додатків) визначаємо коефіцієнт навантаження двигуна К_N.

5. Визначаємо питому витрату палива двигуном для різних швидкостей руху і значень опору шляху Ψ за формулою:

g_e = K_n· K_N· g_en. (65)

Значення номінальної питомої витрати палива g_en визначено в тепловому розрахунку двигуна, або приймається за прототипом двигуна з табл.7…13 додатків.

6. Згідно отриманих значень g_e і N_e відповідно значенням шляхового опору для різних швидкостей руху автомобіля визначаємо витрату палива на 100 км пробігу за формулою:

, л/100 км. (66)

де 𝛄_т – густина палива. Для бензину γ_т = 0,75 г/см³ ; для дизельного палива γ_т = 0,85 г/см³ .

7. Аналогічні розрахунки виконуємо для значень ψ = 0,02; 0,04; 0,06.

Результати розрахунків заносимо в табл.17. і за її даними будуємо графіки економічної характеристики, приклад якої представлений на рис.7 додатків.

Таблиця 17

Результати розрахунків економічної характеристики автомобіля

ψ	ω, с^-1	n, хв^-1	ν, м/с	ni/nн	Кн	Ne, кВт	Ne(вн), кВт		KN	ge, г/кВт·год	Qs, л/100 км
0,02	82,95 165,9 248,85 331,8 414,75 497,7 82,95		6,41 12,83 19,24 25,66 32,07 38,49 6,41	0,2 0,4 0,6 0,8 1,2 0,2	1,1 0,95 0,95 1,1 1,1	5,19 10,38 15,57 20,76 25,94 29,89 10,38	25,0 62,4 91,1 114,8 124,8 114,8 25,0
0,04
0,06

Якщо при значеннях ψ більше 0,04 не вистачає потужності двигуна для руху автомобіля, тобто N_e > N_{e(вн )}, потрібно прийняти менші значення ψ. При розрахунках економічної характеристики розрахунки потрібно виконувати до тих пір, доки потужність, необхідна для руху автомобіля N_e буде дорівнювати потужності двигуна за зовнішньою швидкісною характеристикою, тобто . При значеннях ψ > 0,04 визначення максимальної швидкості руху автомобіля можна здійснити підбором частоти обертання колінвалу.

За даними розрахунків будуємо економічну характеристику автомобіля на міліметровому папері у вибраному масштабі, приклад якої представлений на рис.7 додатків.

Про правильність розрахунків економічної характеристики можна зробити висновок, якщо при заданому значенні коефіцієнта ψ = 0,04 автомобіль буде розвивати швидкість руху, близьку до вказаної в завданні на курсову роботу з похибкою не більше 5%.

Аналізуємо економічну характеристику, знаходячи на графіках точки, при яких буде найменша витрата палива і вказуємо відповідні швидкості руху автомобіля. Виділяємо також точки, відповідні максимальним швидкостям руху, що розвиваються при різних значеннях шляхового опору і витрату палива в цих точках.

Далі складаємо таблицю порівняльних показників проектованого автомобіля і прототипу. Виконуємо аналіз показників і пояснюємо причини отримання гірших і кращих показників.

Таблиця 18

Порівняльні показники автомобіля-прототипу і проектованого

Показники	Позначення	Прототип	Проект
Власна вага автомобіля, кН	G0	16,38	24,6
Вантажопідйомність, т	Gг	0,8	1,2
Номінальна потужність двигуна, кВт	Nн	51,5	124,8
Номінальна частота обертання колінвалу, хв.^-1	nн
Номінальний обертаючий момент двигуна, Н∙м	Мн	166,8	414,75
Максимальний динамічний фактор навантаженого автомобіля по передачах	D1	0,25	0,51
D2	0,16	0,28
D3	0,095	0,14
D4	0,055	0,07
D5
Максимальні швидкості руху по передачах, м/с	v1	7,78	10,16
v2	12,78	14,90
v3	21,11	21,86
v4	50,56
v5
Економічна швидкість руху при ψ = 0,04 на вищій передачі, м/с	vек		14,2
Мінімальна витрата палива при ψ=0,04, л/100 км	Qs.min
Коефіцієнт вантажопідйомності	ηG	0,479	0,479
Передавальне число головної передачі	io	5,125	4,78
Передавальні числа трансмісії по передачах	i1	4,124	3,16
i2	2,641	2,15
i3	1,58	1,46
i4	1,0	1,0
i5
iзх	5,224	5,224

Дата добавления: 2015-11-28