Организация перевозок и управление на транспорте

МиНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

ФЕДЕРАЛЬНОЕ государственное БЮДЖЕТНОЕ образовательное учреждение высшего профессионального образования

«тюменский государственный нефтегазовый университет»

Институт Транспорта

Кафедра эксплуатации автомобильного транспорта

ТРАНСПОРТНЫЕ И ПОГРУЗОЧНО-РАЗГРУЗОЧНЫЕ СРЕДСТВА

Методические указания по выполнению курсовой работы по дисциплинам «Автомобили», «Транспортные и погрузочно-разгрузочные средства», «Эксплуатационные свойства автомобилей»

студентами направления 190700.62 Технология транспортных процессов, специальностей 190702.65 Организация и безопасность движения (автомобильный транспорт) 190701.65

Организация перевозок и управление на транспорте

(автомобильный транспорт) всех форм обучения

Тюмень

ТюмГНГУ

Утверждено редакционно-издательским советом

Тюменского государственного нефтегазового университета

Составитель: Захаров Дмитрий Александрович, доцент, к.т.н.

Гаваев Александр Сергеевич, доцент, к.т.н.

© Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение

высшего профессионального образования

«Тюменский государственный нефтегазовый университет» 2012 г.

СОДЕРЖАНИЕ

СОДЕРЖАНИЕ ……………………………………………………….
ВВЕДЕНИЕ …………………………………………………………...
1 ЗАДАЧИ КУРСОВОЙ РАБОТЫ ………………………………….
2 УРАВНЕНИЕ СИЛОВОГО БАЛАНСА ………………………..…
2.1 Тяговая характеристика автомобиля ………………………
2.2 Силы сопротивления движению …………………………...
3 ДИНАМИЧЕСКИЙ ПАСПОРТ ………………………………...…
4 ХАРАКТЕРИСТИКА РАЗГОНА ……………………………….…
5 ТЯГОВО-СКОРОСТНЫЕ СВОЙСТВА ………………………..…
5.1 Максимальная скорость движения ………………………...
5.2 Условная максимальная скорость движения ……………...
5.3 Время разгона на участке пути 400 и 100 м ……………….
5.4 Время разгона до заданной скорости ……………………...
5.5 Скорость движения на затяжных подъемах ………………
5.6 Максимальный подъем, преодолеваемый автомобилей …
5.7 Максимальная сила тяги на крюке…………………………
6 ЭКСПЛУААТЦИОННЫЕ СВОЙСТВА АВТОМОБИЛЕЙ ……..
6.1 Проходимость автомобиля …………………………………
6.2 Устойчивость автомобиля ………………………………….
6.3 Маневренность автомобиля ………………………………..
7 ТРЕБОВАНИЯ К ОФОРМЛЕНИЮ РАБОТЫ……………………
8 ПОРЯДОК ЗАЩИТЫ РАБОТЫ, КРИТЕРИИ ОЦЕНКИ И НОРМЫ ВРЕМЕНИ НА ВЫПОЛНЕНИЕ РАБОТЫ……………….
ОСНОВНАЯ ЛИТЕРАТУРА ………………………………………..
ДОПОЛНИТЕЛЬНАЯ ЛИТЕРАТУРА………………………………
ПРИЛОЖЕНИЕ А …………………………………………………….
ПРИЛОЖЕНИЕ Б …………………………………………………….

ВВЕДЕНИЕ

В Методических указаниях к курсовой работе по дисциплинам «Транспортные погрузочно-разгрузочные средства» для направления 190700.62 «Технология транспортных процессов» (профиль «Организация перевозок на автомобильном транспорте»); «Автомобили» для направления 190700.62 «Технология транспортных процессов» (профиль «Организация и безопасность движения»), специальности 190701.65 «Организация и безопасность движения (автомобильный транспорт)»; «Эксплуатационные свойства автомобилей» для специальности 190701.65 – «Организация перевозок и управление на транспорте (автомобильный транспорт)», приводится методика построения и анализа основных характеристик динамичности автомобиля. Представлены рекомендации по выбору некоторых технических параметров, отражающих особенности конструкции автомобилей разных марок и моделей, указывается порядок выполнения расчетов, графических построений динамических характеристик и определения численных значений основных показателей тягово-скоростных свойств. Методические указания включают следующие разделы: график силового баланса, динамический паспорт, характеристика разгона, тягово-скоростные и эксплуатационные свойства автомобилей.

Цель курсовой работы по дисциплинам «Транспортные погрузочно-разгрузочные средства» для направления 190700.62 «Технология транспортных процессов» (профиль «Организация перевозок на автомобильном транспорте»); «Автомобили» для направления 190700.62 «Технология транспортных процессов» (профиль «Организация и безопасность движения»), специальности 190701.65 «Организация и безопасность движения (автомобильный транспорт)»; «Эксплуатационные свойства автомобилей» для специальности 190701.65 – «Организация перевозок и управление на транспорте (автомобильный транспорт)», – закрепление знаний, полученных при изучении теоретического курса.

Использование данных методических указаний даёт возможность определить значения основных показателей динамичности и выявить их зависимость от основных факторов конструкции автомобиля и его загрузки, дорожных условий и режима работы двигателя, т.е. решить задачи, которые становятся перед студентом в курсовой работе.

1 ЗАДАЧИ КУРСОВОЙ РАБОТЫ

При выполнении курсовой работы (КР) необходимо в соответствии с вариантом задания на КР (приложение А) и исходными данными (приложение В) выполнить тягово-скоростной расчет автомобиля и оценить некоторые эксплуатационные свойства АТС. При анализе тягово-скоростных свойств автомобиля решаются следующие основные задачи и выполняется:

- построение графика силового баланса;

- построение динамического паспорта;

- построение характеристики разгона;

- определение и оценка основных показателей тягово-скоростных свойств;

- определение и оценка показателей основных эксплуатационных свойств.

Оформленная курсовая работа включает пояснительную записку с графиками и схемами общим объемом 30-40 страниц и лист графической части (формат А1). На лист графической части выносится графики силового баланса, разгона автомобиля с переключением передач и динамический паспорт. Пояснительная записка и лист графической части оформляется в соответствии с методическими указаниями по оформлению письменных работ [6].

2 УРАВНЕНИЕ СИЛОВОГО БАЛАНСА

2.1 Тяговая характеристика автомобиля

Построение графика силового баланса состоит из двух этапов. На первом этапе строится тяговая характеристика автомобиля, на втором - определяются силы сопротивления движению автомобиля.

Уравнение силового баланса может быть представлено в виде:

, (2.1)

где Рi	-	индикаторная сила тяги автомобиля, Н;
Рд	-	сила сопротивления двигателя, Н;
Ро	-	сила сопротивления вспомогательного оборудования, Н;
РТР	-	сила сопротивления трансмиссии, Н;
Рf	-	сила сопротивления качению, Н;
Рa	-	сила сопротивления подъему, Н;
Рw	-	сила аэродинамического сопротивления воздуха, Н;
Рj	-	суммарная (приведенная) сила инерции автомобиля, Н;
Ркр	-	сила сопротивления на крюке, Н.

График силового баланса - это совокупность кривых, характеризующих зависимость индикаторной силы тяги автомобиля, а также сил сопротивления от скорости его движения на различных передачах.

Тяговая характеристика автомобиля – отображенная в виде графика зависимость тяговой силы от скорости автомобиля.

Значение индикаторной силы тяги можно определить по формуле:

. (2.2)

Значение эффективной силы тяги Р_е рассчитывается по формуле:

, (2.3)

где Ме	-	эффективный крутящий момент двигателя, Н×м;
r	-	радиус колеса, м;
iтр	-	передаточное отношение трансмиссии.

Для построения графиков зависимости указанных выше сил от скорости движения задается рад значений частоты вращения коленчатого вала двигателя (n_е, об/мин): 500, 1000, 1500,..., n_N. Значения скорости движения (V_a, м/с), указанному ряду частот, рассчитывают по формуле:

, ^(2.4)

Передаточное отношение трансмиссии определяется по формуле:

, (2.5)

где iк	-	передаточным отношением основной коробки передач;
iд	-	передаточное отношение делителя или раздаточной коробки;
iо	-	передаточное отношение главной передачи.

Значение эффективного крутящего момента М_е можно определить по графику скоростной внешней характеристики ДВС или по формуле (2.10).

Скоростную внешнюю характеристику двигателя можно построить по эмпирическим формулам, если известна максимальная мощность N_emax и число оборотов n_N.

Мощность на коленчатом валу N_e двигателей различных типов определяется по формулам (2.6-2.9).

Для карбюраторных двигателей

, л.с. (2.6)

Для дизелей с неразделенной камерой сгорания

, л.с. (2.7)

Для дизелей с предкамерой

, л.с. (2.8)

Для дизелей с вихревой камерой сгорания

, л.с. (2.9)

где ne	-	число оборотов коленчатого вала в искомой точке скоростной характеристики двигателя, об/мин;
nN	-	число оборотов коленчатого вала, при котором достигается максимальная мощность, об/мин.

Эффективный крутящий момент на коленчатом валу двигателя определяется из формулы

, (2.10)

где Mе	-	эффективный крутящий момент двигателя, Нּм;
Nе	-	эффективная мощность двигателя, кВт;
nе	-	частота вращения коленчатого вала, об/мин.

Значения максимального крутящего момента и частот вращения коленчатого вала определяются по справочнику [5] или другой литературе.

Если в задании на курсовую работу указан угол открытия дроссельной заслонки (подачи топлива), то зависимость эффективной силы тяги строят для случая работы двигателя при частично открытой дроссельной заслонке. В этом случае, значение M_e принимают по скоростной частичной характеристике двигателя. Для ее построения используют единые относительные частичные скоростные характеристики двигателей (рис. 2.1, рис. 2.2).

Рисунок 2.1 Единые относительные частичные характеристики бензинового автомобильного ДВС

Рисунок 2.2 Единые относительные частичные характеристики дизельного автомобильного ДВС

Указанные характеристики позволяют определить значение эффективного крутящего момента двигателя при различных значениях оборотов коленчатого вала и положениях органа управления подачи топлива (дроссельной заслонки у бензиновых двигателей или рейки топливного насоса у дизельных). Для этого достаточно задать значение эффективного крутящего момента M_N заданного двигателя и частоты вращения коленчатого вала n_N при максимальной мощности.

Таблица 2.1

Относительные частичные характеристики ДВС

Расчетные формулы	Частота вращения коленчатого вала, об/мин
				...	nN
ne/nN
q=Me/MN
Me=MN×q

2.2 Силы сопротивления движению

Значения силы сопротивления двигателя Р_д, приведенной к ведущим колесам автомобиля, определяются по формуле:

, (2.11)

где Vh	-	рабочий объем цилиндров двигателя (литраж), л;
Sn	-	ход поршня, м;
τД	-	число ходов поршня за один цикл (тактность ДВС);
рДО	-	среднее давление механических потерь при вращении коленчатого вала с предельно низкой частотой (ne ~0), МПа;
вДО	-	коэффициент, учитывающий увеличение давления механических потерь при повышении скорости движения поршней в цилиндрах, МПа с/м.

При отсутствии информации о величине хода поршня значение S_n можно определить приближенно по формуле:

_, (2.12)

где Vh	-	рабочий объем цилиндров двигателя (литраж), л;
iЦ	-	число цилиндров двигателя.

Значения параметров ρ_ДО и в_ДО для дизельных и бензиновых автомобильных двигателей приведены в табл. 2.2.

При работе двигателя часть его эффективного крутящего момента затрачивается на работу вспомогательных устройств, не обслуживающих ДВС и привод вспомогательного оборудования автомобиля (компрессоры тормозных систем, сервомеханизмов, системы кондиционирования, участки выхлопной системы, предназначенные для обогрева кузова и др.), которое создает силу сопротивления (Р_о).

Таблица 2.2

Сопротивление двигателя

Показатели	Единицы измерения	Тип двигателя
дизельный	бензиновый
рдо вдо	МПа МПа с/м	0,105 0,013	0,045 0,015
роо воо	МПа МПа с^2	0,010 0,7×10^-8 (0,10×10^-8 *)	0,010 0,7×10^-8

* - для дизельного двигателя с наддувом

Силу сопротивления вспомогательного оборудования автомобиля (Р_о), приведенную к ведущим колесам, определяют по формуле:

, (2.13)

где роо	-	среднее давление газов, обеспечивающее привод вспомогательного оборудования автомобиля при предельно низкой частоте вращении коленчатого вала (ne ~0), МПа;
воо	-	коэффициент, учитывающий увеличение сопротивление вспомогательного оборудования при возрастании частоты вращения коленчатого вала, МПа/(об/мин)^2.

Если в конструкции КПП автомобиля предусмотрен ускоряющий делитель, то все расчеты выполняются для повышенных передач. Результаты расчетов Р_i, Р_e, Р_Д, Р_о, Р_тр, Р_т, V_а сводятся в табл. 2.3.

Сила сопротивления дороги рассчитывается по формуле:

, (2.14)

где y	- коэффициент сопротивления дороги;
α	- угол продольного наклона дороги, град.;
fv	- коэффициент сопротивления качению.

Коэффициент сопротивления качению определяется по формуле:

f_v = (2.15)

где fо	- коэффициент сопротивления качению при относительно малой скорости движения (Va ®0);
f1	- коэффициент (f1 =1×10^-5 с^2/м^2).

Численные значения коэффициента сопротивления качению для автомобильных дорог с различным покрытием приведены в табл. 2.4.

Таблица 2.3

Движущие силы и силы сопротивления движению автомобиля

N перед.	Показатели	Частота вращения коленчатого вала, об/мин
Обозна-чение	Размер-ность				.....	nN
	Рi РД Ре Ро Ртр Рт Vа	H H H H Н Н м/с
n	Рi РД Ре Ро Ртр Рт Vа	H H H H Н Н м/с

Таблица 2.4

Коэффициент сопротивления качению для различных дорог

Тип дороги	Состояние опорной поверхности	Значение коэффициента f
Асфальтобетон	в отличном состоянии в удовлетворительном	0,012-0,018 0,018-0,020
Гравийное покрытие	-	0,04-0,07
Грунтовая дорога	сухая укатанная после дождя	0,025-0,035 0,050-0,150
Снег	укатанный рыхлый	0,030-0,050 0,180-0,025

Сила лобового аэродинамического сопротивления определяется по формуле:

, (2.16)

где Va	- скорость автомобиля, м/с;
kw	- коэффициент сопротивления воздуха (обтекаемости), Н×с^2/м^4;
Fа	- лобовая площадь автомобиля, м^2.

Численные значения коэффициента обтекаемости (К_W) и площади лобовой проекции (F) автомобилей различных марок и моделей приведены в табл. 2.5.

При отсутствии данных о параметрах рассчитываемого легкового автомобиля площадь лобовой проекции можно определить по формуле:

, (2.17)

где ВГ, НГ

- соответственно габаритная высота и ширина автомобиля, м.

Таблица 2.5

Аэродинамика автомобилей

№	Автомобили	КW, Н×с^2/м^4	Fа, м^2
1. Легковые автомобили:
1.	ВАЗ-2106	0,29	1,7
2.	ВАЗ-21213	0,23	2,2
3.	АЗЛК-2140	0,32	1,8
4.	ГАЗ-3110	0,21	2,3
5.	УАЗ-31512	0,39	2,5
6.	ВАЗ-2109	0,28	1,9
7.	ВАЗ-2110	0,20	1,8
2. Автобусы:
1.	ПАЗ-3201, КАвЗ-3976	0,30	5,3
2.	ПАЗ-3202	0,39	5,3
3.	ЛАЗ-695Е	0,25	6,3
4.	ЛАЗ-695Н	0,38	6,3
5.	ЛАЗ-699Н	0,37	6,3
3. Грузовые автомобили:
1.	ЗИЛ-431410	0,54	5,1
2.	ЗИЛ-131	0,64	5,4
3.	МАЗ-5335 (крытый тентом)	0,45	8,5
4.	МАЗ-5335	0,64	6,0
5.	МАЗ-5336	0,44	8,4
6.	КрАЗ-256	0,59	6,4
7.	КамАЗ-5320	0,43	6,9
8.	УрАЛ-4320	0,71	6,2
9.	КрАЗ-255Б	0,70	7,1

Лобовая площадь грузового автомобиля и автобуса определяется:

, (2.18)

где Вк

- колея автомобиля, м.

Значения В_Г, Н_Г, В_к приводятся в справочной литературе [5].

Коэффициент сопротивления воздуха определяется по формуле:

, (2.19)

где сх	- коэффициент обтекаемости автомобиля;
rв	- плотность атмосферного воздуха, кг/м^3.

Плотность воздуха для фактических (реальных) условий эксплуатации определяется по формуле:

, (2.20)

где rо	- плотность воздуха при нормальных условиях, кг/м^3;
То	- температура воздуха при нормальных условиях, К;
Ро	- атмосферное давление при нормальных условиях, мм. рт. ст.;
Р	- фактическое атмосферное давление, мм. рт. ст.;
t	- фактическая температура воздуха, °С.

Сила сопротивления трансмиссии определяется по формуле:

, (2.21)

где РХО	-	сила сопротивления проворачиванию валов агрегата трансмиссии на холостом ходу с малой скоростью (Vа ~0), Н;
аv, µтр	-	коэффициенты скоростных (Н×с/м) и силовых потерь;
nтр	-	количество агрегатов (КПП, главная передача) в трансмиссии;
GM	-	полный вес автомобиля, приходящийся на ведущий мост, Н;
KН	-	коэффициент, учитывающий тип автомобиля, Н^-1 (для автомобилей повышенной проходимости KН =10×10^-6Н^-1, для остальных автомобилей KН =7×10^-6Н^-1.

При прогретых агрегатах трансмиссии а_v»8,6 Нс/м, Р_ХО»30 Н. Значение коэффициента µ_тр принимается по таблице 2.6.

Таблица 2.6

Коэффициент силовых потерь в трансмиссии (µ_тр)

Тип трансмиссии	Тип главной передачи
одноступенчатая	двухступенчатая
Прямая передача КПП	Разные передачи КПП	Прямая передача КПП	Разные передачи КПП
4´2	0,016	0,036	0,024	0,046
6´4, с обходным редуктором	0,03	0,05	0,04	0,06
4´4, с 3-х вальной РК	0,042	0,062	0,052	0,072
6´6, с трехвальной РК и проходным мостом	0,044	0,064	0,054	0,074

Примечание. При 2-х вальной раздаточной коробке значения коэффициента должны быть уменьшены на 0,01.

Если в задании на курсовую работу не указаны природно-климатические и дорожные условия эксплуатации, то силы сопротивления рассчитываются для случая равномерного движения автомобиля по горизонтальной, ровной дороге с асфальтобетонным покрытием (f =0,015), при безветрии, что соответствует условиям проведения испытаний согласно ГОСТ 22576 – 91.

Результаты расчетов сил сопротивления Р_y, Р_w сводят в табл. 2.7.

Таблица 2.7

Силы сопротивления движению автомобиля

Показатели	Скорость движения автомобиля, м/с
Обозначение	Размер-ность				.....	Vmax
Рy Рw	H H

Используя полученные значения сил, строится график силового баланса автомобиля, т.е. графики зависимости сил тяги и сопротивления от скорости движения автомобиля на разных передачах. Общий вид графика силового баланса автомобиля представлен на рис. 2.3.

Рисунок 2.3 График силового баланса автомобиля

3 ДИНАМИЧЕСКИЙ ПАСПОРТ

Динамический паспорт автомобиля – совокупность динамической характеристики, номограммы нагрузок и графика контроля буксования.

Динамическая характеристика – график зависимости динамического фактора D_a автомобиля с полной нагрузкой от скорости движения на различных передачах.

Динамический фактор D_a – отношение разности тяговой силы и силы сопротивления воздуха к весу автомобиля.

Динамический паспорт определяется по формуле (3.1).

. (3.1)

Значение динамического фактора также можно определить по формуле

, (3.2)

где Рт	- сила тяги на ведущих колесах, Н;
Рw	- сила аэродинамического сопротивления воздуха, Н;
Gа	- вес автомобиля, Н;
Ме	- эффективный крутящий момент, Н×м;
iтр	- передаточное отношение трансмиссии;
r	- радиус колеса, м;
hтр	- КПД трансмиссии;
Vа	- скорость движения автомобиля, м/с;
кw	- коэффициент обтекаемости, Н×с^2/м^4;
Fа	- лобовая площадь автомобиля, м^2.

Коэффициент полезного действия трансмиссии принимается из табл. 3.1. Радиус колеса определяется по справочнику НИИАТ [5].

Таблица 3.1

Коэффициент полезного действия трансмиссии

Автомобиль	Значение КПД
Гоночный и спортивный	0,90-0,95
Легковой	0,88-0,92
Грузовой и автобус	0,80-0,90
Повышенной проходимости	0,78-0,85

Расчет динамического фактора производится применительно к номинальной загрузке автомобиля. Результаты сводятся в табл. 3.1.

Таблица 3.1

Динамический фактор

N перед.	Показатели	Частота вращения коленчатого вала, об/мин
Обозна-чение	Размер-ность				.....	nN
	Vа Da	м/с Н/Н
n	Vа Da	м/с Н/Н

Чтобы не пересчитывать при каждом изменении нагрузки величину динамического фактора, динамическую характеристику дополняют номограммой нагрузок. При построении номограммы нагрузок ось абсцисс динамической характеристики продолжают влево и на ней откладывают отрезок произвольной длины.

На отрезок наносят шкалу нагрузки в процентах (для грузовых автомобилей) или по числу пассажиров (для легковых автомобилей и автобусов). Через нулевую точку шкалы нагрузок проводят прямую, параллельную оси D_a, и на ней наносят шкалу динамического фактора D_о для автомобилей без нагрузки.

Равнозначные деления шкал D_о и D_a (0,1; 0,2 и т.д.) соединяют между собой прямыми линиями. Общий вид динамического паспорта показан на рис. 3.1.

Рисунок 3.1 Динамический паспорт

4 ХАРАКТЕРИСТИКА РАЗГОНА

Характеристика разгона – это зависимость, характеризующая процесс разгона во времени или по пути и служащая для оценки приемистости автомобиля. Для ее построения строят характеристику ускорений автомобиля.

Характеристика ускорений – это совокупность кривых, характеризующих ускорение автомобиля при различных скоростях движения на различных передачах.

При выполнении курсовой работы указанные зависимости строятся для случая работы двигателя при полностью или частично открытой дроссельной заслонке бензинового двигателя (полной или частичной подачи топлива для дизельного двигателя). Значение ускорений определяется из ранее построенной динамической характеристики. Величина ускорения j_i определяется по формуле:

, (4.1)

где g	- ускорение свободного падения, м/с^2;
Di	- динамический фактор на i –ой передаче, Н/Н;
di	- коэффициент учета вращающихся масс автомобиля при движении на i –ой передаче.

, (4.2)

где Jд, Jк, Jтр	- соответственно моменты инерции двигателя (а также связанные с ним детали), трансмиссии и колес, кг×м^2;
М, Мн	- соответственно масса автомобиля при заданной и номинальной загрузке, кг.

Численные значения моментов инерции вращающихся масс различных марок и моделей автомобилей приведены в табл. 4.1.

Таблица 4.1

Моменты инерции вращающихся масс автомобиля, кг м²

Автомобили	Двигатель	Ведущие колеса и трансмиссия	Ведомые колеса
ВАЗ-2106	0,13	1,34	1,10
ВАЗ-21213	0,13	9,47	-
АЗЛК-2140	0,16	1,55	1,02
ГАЗ-3110	0,32	2,52	2,44
УАЗ-31512	0,37	13,0	-
ГАЗ-2217 «Соболь»	0,32	3,8	2,4
ПАЗ-3201, КАвЗ-3976	0,52	35,6	21,2
ЛАЗ-695Е	1,01	67,8	33,5
ЛАЗ-695Н	1,01	75,4
ЛАЗ-699Н	1,77	67,8	33,5
УАЗ-3303	0,37	6,5	5,94
ГАЗ-3307	0,52	35,6	18,0
ЗИЛ-431410	1,01	49,6	23,3
ЗИЛ-131	1,01		-
МАЗ-5335	4,46	75,4	43,5
КамАЗ-5320	2,11	98,5	23,3
УрАЛ-4320 (дв. КамАЗ-740.10)	1,77		-
УрАЛ-43202	1,77		67,8
КрАЗ-255Б	4,7		-

При отсутствии информации о моментах инерции вращающихся масс данного автомобиля в качестве показателей инерции его вращающихся элементов можно принять соответствующие значения того автомобиля, который конструктивно наиболее близок к рассматриваемому, либо считать, что:

;

Величины ускорений рассчитываются для тех же условий, что и значение динамического фактора и сводятся в табл. 4.2

Таблица 4.2

Характеристика ускорений

N перед.	Показатели	Частота вращения коленчатого вала, об/мин
Обозна-чение	Размер-ность				.....	nN
	j1	м/с^2
n	jn	м/с^2

Общий вид характеристики ускорений представлен на рис. 4.1, графика разгона – на рис. 4.2.

Рисунок 4.1 Характеристика ускорений

Полученные графики ускорений используются для построения графика разгона автомобиля с переключением передач, который показан на рис. 4.4. График разгона автомобиля строится при условии, что разгон автомобиля начинается с минимальной устойчивой скорости движения на первой передаче, а заканчивается при достижении максимальной скорости на высшей.

Рисунок 4.2 График разгона

При построении графика разгона автомобиля на данной передаче интервал скорости движения разбивается на ряд равных отрезков. При этом значения для каждой ступени КПП целесообразно принять по табл. 2.3, т.е. использовать ряд скорости движения, соответствующие принятому ряду частот вращения коленчатого вала двигателя. Внутри каждого интервала скорости DV_k ускорения автомобиля можно считать постоянной величиной, равной:

, (4.3)

где J(Vk+1), J(Vk)

- ускорения соответственно в начале и в конце к -го интервала скорости, м/с^2;

Значения J(V_k+1) и J(V_k) принимают согласно ранее построенных графиков ускорений автомобиля на разных передачах.

На увеличение скорости движения от V_k до V_k+1 затрачивается некоторое время Dt_к, равное:

. (4.4)

Общее время разгона на данной передаче от скорости V₁ до V_N составляет:

. (4.5)

Имея ряд отрезков времени Dt₁, Dt₂, Dt_к, Dt_N, каждый из которых соответствует заданному приращению скорости DV_к, строят кривую разгона автомобиля по времени на данной передаче (рис. 4.3).

Для ее полного построения необходимо знать при какой скорости завершается разгон на данной передаче, и с какой скорости начинается разгон на последующей.

Рисунок 4.3 График разгона автомобиля

Если ускорение автомобиля на i –ой передаче во всем интервале скорости движения выше, чем на i +1 передаче, то наибольшая интенсивность разгона будет обеспечиваться при переключении передачи в момент достижения максимальной скорости движения на данной передаче. Если кривые ускорений J₁=f(V_i) и J_i+1=(V_k+1) пересекаются, то наибольшая интенсивность разгона будет наблюдаться в том случае, когда переключение передачи происходит при скорости, соответствующей пересечению указанных кривых, т.е. когда. J₁=J_i+1.

Установив значение конечной скорости разгона на данной передаче, определяют скорость, при которой начинается разгон на последующей передаче. В период переключения передачи происходит разрыв потока мощности от двигателя к ведущим колесам, вследствие чего скорость автомобиля несколько снижается. Падение скорости при переключении передачи за время t_пп можно определить по формуле:

, (4.6)

где Y	- коэффициент сопротивления дороги;
tпп	- время переключения передачи;
dпп	- коэффициент учета вращающихся масс при переключении передачи.

Значение d_пп при отключении двигателя от трансмиссии и движении накатом определяется по формуле:

. (4.7)

Время переключения передачи находится в пределах от 1 до 4 секунд и принимается согласно табл. 4.3.

Таблица 4.3

Время переключения передач

КПП	Время переключения передач при движении АТС
бензиновый ДВС	Дизельный ДВС
С синхронизатором	0,5	1,5
Без синхронизатора	1,5	4,0

Значения P_тр, P_w принимаются по ранее выполненным расчетам. С учетом падения скорости в период переключения передачи, устанавливают скорость, с которой начинается разгон на послед. передаче.

Выполнив расчеты и соответствующие построения последовательно для всех передач, начиная с первой, в итоге получают график разгона автомобиля по времени, общий вид которого представлен на рис. 4.4.

Рисунок 4.4 График разгона автомобиля с переключением передач

Аналогично строиться график разгона по пути. Для построения кривой разгона автомобиля на данной передаче вместо ряда отрезков времени Dt₁, Dt₂, Dt_к, Dt_N, надо знать длину отрезков пути, проходимых за указанные промежутки времени.

Длина каждого из указанных отрезков пути может быть вычислена по формуле (к =1, 2, …, N):

. (4.8)

Полный отрезок разгона автомобиля от скорости V₁ до V_N равен:

. (4.9)

Кривые разгона строят последовательно для всех ступеней КПП, начиная с первой. При этом длину отрезков пути, проходимых автомобилем за время переключения передач, определяют по формуле

, (4.10)

где Vпп

– скорость ТС, достигнутая к моменту переключения передачи.

Общий вид графика разгона по пути с переключением передач показан на рис. 4.5.

Рисунок 4.5 График разгона по пути с переключением передач.

5 ТЯГОВО-СКОРОСТНЫЕ СВОЙСТВА АВТОМОБИЛЯ

Построение характеристики тягово-скоростных свойств автомобиля позволяют определить численные значения основных показателей динамичности. Номенклатура показателей и методика их определения приводится ниже.

5.1 Максимальная скорость движения

Данный показатель определяется по графикам силового баланса, соответствующим движению на высшей передаче в заданных дорожных условиях, при полностью открытой дроссельной заслонке (полной подаче топлива) и нагрузке.

Максимальная скорость движения автомобиля соответствует точке пересечения кривых (Р_i-Р_д-Р_о) и (Р_тр+Р_f+Р_w+Р_µ). Если кривые не пересекаются, то максимальная скорость определяется с учетом максимальной частоты вращения коленчатого вала двигателя по формуле

, (5.1)

где neмах	- максимальная частота вращения коленчатого вала двигателя, об/мин;
r	- радиус колеса, м;
iтр	- передаточное отношение трансмиссии.

При этом определяется удельный запас тяги при максимальной скорости движения:

. (5.2)

5.2 Условная максимальная скорость движения

Данный показатель характеризует среднюю скорость прохождения последних 400 метров разгона с места на пути 2000 м и определяется по формуле:

, (5.3)

где tр

- время прохождения последних 400 м пути, с.

Значение времени t_р определяется по графикам разгона. Для этого вначале по графику V=f(S) определяется значение скоростей автомобиля на отметках 1600 и 2000 м. Затем по графику V=f(t) определяется время разгона на пути 1600 и 2000 м. Далее определяется время прохождения последних 400 м:

. (5.4)

5.3 Время разгона на участках пути 400 и 1000 м

Для определения указанных показателей приемистости автомобиля по графику определяются значения скорости в момент прохождения автомобилем отметки 400 и 1000 м.

5.4 Время разгона до заданной скорости

Данный показатель динамичности определяется по графику разгона. Заданная скорость движения указывается в задании на курсовую работу. При отсутствии в задании значения скорости ее принимают для разных типов автомобилей согласно ГОСТ 22576-90 (табл. 5.1).

Таблица 5.1

Показатели динамичности автомобилей

Тип автомобиля	Конечная скорость разгона, км/ч
Легковые автомобили
Грузовые автомобили, автопоезда, автобусы (кроме городских) полной массой свыше 3,5 т
Городские автобусы

Примечание: для автомобилей, имеющих наибольшую скорость ниже указанной, за наибольшую скорость разгона принимается ближайшее наименьшее значение, кратное десяти.

5.5 Скорость движения на затяжных подъемах

Значение скорости движения на затяжных подъемах определяется по динамическому паспорту при коэффициенте сопротивления дороги y =0,045. Задавая указанное значение y, по графикам динамической характеристики определяется наибольшая скорость автомобиля, при которой возможно равномерное движение, т.е. выполняется условие D³ y =0,045.

5.6 Максимальный подъем, преодолеваемый автомобилем

Значение максимального угла подъема, преодолеваемого автомобилем определяется для случая движения на первой передаче КПП и пониженной передаче делителя по формуле:

. (5.5)

5.7 Максимальная сила тяги на крюке

Максимальная сила тяги на крюке устанавливается только для грузовых автомобилей. Максимальная сила тяги определяется по графикам силового баланса для первой передачи и пониженной передачи РК и делителя.

, (5.6)

где (Рi-Pд-Pо)max	- максимальное значение силы тяги автомобиля, Н;
(Ртр-Pf-Pw)	- суммарное сопротивление движению, Н.

Полученные значения показателей скоростных свойств, приемистости и тяги сводятся в табл. 5.2.

Таблица 5.2

Показатели тягово-скоростных свойств автомобиля

Показатель	Размерность	Значения показателей
Скоростные свойства
Максимальная скорость	м/с
Условная максимальная скорость	м/с
Скорость движения на затяжных подъемах	м/с
Приемистость
Время разгона на пути 400 м	с
Время разгона на пути 1000 м	с
Время разгона до заданной скорости	с
Тяговые свойства
Максимальный подъем, преодолеваемый автомобилем	%
Максимальная сила тяги на крюке	Н
Удельный запас силы тяги при максимальной скорости	%

6 ЭКСПЛУАТАЦИОННЫЕ СВОЙСТВА АВТОМОБИЛЕЙ

6.1 Проходимость автомобиля

В курсовой работе необходимо определить для заданного автомобиля численные значения основных показателей проходимости (опорных, сцепных, геометрических и тяговых свойств), которые сведены в табл. 6.1. Показатели геометрической проходимости указаны на рис. 6.1. Значения показателей проходимости определяются по справочной литературе /6/.

Рисунок 6.1 Показатели геометрической проходимости

Таблица 6.1

Показатели проходимости автомобиля

Наименование показателя	Значение
Показатели геометрических свойств
1. дорожный просвет h, м
2. передний aп угол проходимости, °
3. задний bп угол проходимости, °
4. продольный радиус проходимости rпр, м
5. поперечный радиус проходимости rпп, м
6. передний lпс свес автомобиля, м
7. задний lзс свес автомобиля, м
Показатели опорных свойств
1. коэффициент сопротивления качению f
2. удельное давление шины на грунт sш
Показатели сцепных свойств
1. коэффициент сцепления шины с опорной поверхностью j
2. сцепная масса mj, кг
3. коэффициент сцепной массы kj
Показатели тяговых свойств
1. удельная сила тяги P т уд , Н/кг
2. удельная мощность Nуд, кВт/кг

6.2 Устойчивость автомобиля

В курсовой работе необходимо определить численные значения показателей устойчивости автомобиля для различных условий движения, указанных преподавателем. Марка и модель автомобиля выбирается в соответствии с приложением В.

Устойчивость – способность автомобиля сохранять заданное направление движения и ориентацию в пространстве при действии различных возмущающих сил.

Под потерей автомобилем устойчивости подразумевается опрокидывание или скольжение автомобиля. В зависимости от направления опрокидывания и скольжения различают продольную и поперечную устойчивость. Более вероятно и опасно нарушение поперечной устойчивости, которое происходит под действием центробежной силы, поперечной составляющей силы тяжести, силы бокового ветра, а также в результате ударов о неровности дороги.

Показатели поперечной устойчивости:

- максимальная (критическая) скорость движения V_o по кругу, соответствующая началу заноса автомобиля, км/ч;

- максимальная (критическая) скорость движения V_з по кругу, соответствующая началу опрокидывания автомобиля, км/ч;

- максимальный (критический) угол косогора b_з, соответствующий началу поперечного скольжения колес, град.;

- максимальный (критический) угол косогора b_о, соответствующий началу опрокидывания автомобиля, град.

Критическая скорость, км/ч, по условиям опрокидывания определяется по формуле:

, (6.1)

где Нк	- колея автомобиля, м;
L	- расстояние между осями (база) автомобиля, м;
hц	- высота от центра тяжести до опорной поверхности, м;
q	- угол поворота управляемых колес, рад.

Угол поворота управляемых колес, рад, определяется:

. (6.2)

Критическая скорость, км/ч, по условиям заноса определяется по формуле:

, (6.3)

где jу

- коэффициент сцепления шины с опорной поверхностью в поперечном направлении. В расчетах можно принимать jу = jх.

Критическое значение угла наклона дороги по условиям заноса определяется по формуле:

, (6.4)

где jу

- коэффициент сцепления шины с опорной поверхностью в поперечном направлении. В расчетах можно принимать jу = jх.

Критическое значение угла наклона дороги, преодолеваемый без опрокидывания, определяется по формуле:

, (6.3)

где Нк	- ширина колеи автомобиля, м;
hцт	- высота центра тяжести, м.

6.3 Маневренность автомобиля

В криволинейном движении автомобиля можно выделить два режима поворотов: с малыми радиусами и невысокими скоростями - определяющие маневренность, и с большими радиусами и высокими скоростями - определяющие устойчивость и управляемость.

Под маневренностью автомобиля понимается его способность передвигаться в условиях ограниченного по длине и ширине пространства. Маневренность имеет большое значение при движении АТС в условиях города, при парковке, а также внутри дворов, закрытых помещений (в гаражах, СТО, заводских цехах, складах).

Для количественной оценки маневренности используется ряд показателей. К геометрическим показателям маневренности относятся:

- радиусы поворота по следу колес (минимальный радиус поворота внешнего переднего и внутреннего заднего колеса);

- ширина полосы движения по следу колес и по габаритам;

- радиусы поворота по габаритам;

- наибольший выход отдельных частей автомобиля за пределы траекторий движения внешнего переднего и внутреннего заднего колес;

- угол горизонтальной гибкости (для автопоездов).

Радиусы поворота по следу колес - это расстояния от центра поворота автомобиля, осуществляемого с минимальной скоростью при максимальном повороте управляемых колес, до траектории движения переднего наружного (R_Нmin) и заднего внутреннего колеса (R_Вmin).

По своему физическому смыслу данные показатели выражают минимальные радиусы кривых, по которым возможно движение переднего наружного и заднего внутреннего колеса при совершении автомобилем поворотов в ограниченных условиях маневрирования (см. рис. 6.2).

Численные значения показателей R_Нmin и R_Вmin определяют на сухой, ровной, горизонтальной асфальтобетонной площадке путем замера расстояния от центра поворота до середины следов, оставляемых передним внешним и задним внутренним колесом в процессе поворота автомобиля со скоростью не более 5 км/ч.

Ширина полосы движения по следу колес (Н_ск) - это ширина полосы, в пределах которой размещаются колеса автотранспортного средства в процессе его криволинейного движения с минимальной скоростью и при максимальном повороте управляемых колес.

Ширину полосы движения можно определить экспериментальным путем посредством замера расстояния между следами соответствующих колес:

. (6.4)

ΔH_в

H_ск

H_г

H_к

R_{в г}

R_{в min}

R_{н min}

R_нг

ΔH_н

l_ц

Рисунок. 6.2. Геометрические показатели маневренности

Таким образом, Н_ск выражает наибольшую ширину полосы движения, которая необходима колесам автомобиля для совершения поворотов при маневрировании.

Радиусы поворота по габаритам представляют собой расстояния от оси поворота до траекторий движения соответственно наиболее удаленной (R_HГ) и наиболее близкой (R_BГ) к оси поворота точки корпуса автомобиля при максимальном повороте управляемых колес и движении с минимальной скоростью.

Значения показателей (R_HГ) и (R_BГ) отличаются от соответствующих радиусов поворота по колее на величину свеса соответствующих частей корпуса автомобиля:

, (6.5)

. (6.6)

где D Н_н, D Н_В - величина свеса корпуса а/м за траекторию движения соответственно переднего наружного и заднего внутреннего колеса.

Численные значения показателей R_HГ и R_ВГ определяют ширину полосы движения по габаритам.

Значения показателей R_Hmin и R_HГ некоторых марок автомобилей представлены в табл. 6.2.

Таблица 6.2.

Показатели маневренности автомобилей

Дата добавления: 2015-07-15