Определение эффективной мощности, эффективного крутящего момента и построение внешней скоростной характеристики двигателя

Тягово-скоростной расчет автомобиля5301

Определение эффективной мощности, эффективного крутящего момента и построение внешней скоростной характеристики двигателя

Требуемую эффективную мощность двигателя проектируемого АТС определяют по указанным в задании значениям максимальной скорости (V_max).

Мощность двигателя при максимальной скорости определяется по зависимости:

=170,24 кВт,

где k = 0,55 – коэффициент сопротивления воздуха, ;

F – лобовая площадь автомобиля, м²;

η_тр = 0,8– коэффициент полезного действия трансмиссии;

ψ_v = 0,023 – коэффициент сопротивления дороги.

G_a = G₀+ G_гр = 9800∙9,81 + 100000 = 198000 Н = 198 кН.

G₀ = 98000 Н – вес автомобиля в снаряженном состоянии,

G_гр = 100000 Н – вес груза,

КПД трансмиссии автомобиля зависит от конструкции и вида привода автомобиля, характеристик смазочных материалов, техни­ческого состояния АТС, поэтому в расчетах используют табулированные значения η_тр. Принимаем η_тр= 0,8 по табл. 1.1 [1].

Коэффициент обтекаемости автомобиля зависит от многих параметров и определяется испытанием в аэродинамической трубе. Принимаем k = 0,55 [1, табл. 1.2].

Площадь лобового сопротивления определяется по техническим характеристикам или приближенно по следующей формуле:

F_a = a∙B_a∙H_a = 0,8∙2,01∙2,34 = 3,75 м²

где а - коэффициент заполнения площади, зависит от дорожного про­света и параметров подвески для грузовых – а = 0,75…0,9 (большие значения для более тяжелых автомобилей); В_а = 2,01 м, Н_а = 2,34 м – наибольшая ширина и высота АТС.

Общий коэффициент дорожного сопротивления можно вычислить по следующей формуле:

,

где α - угол подъема (+) или спуска (-) участка дороги; f_v - коэффициент сопротивления качению эластичных шин, зависит от скорости автомобиля,

= 0,017∙(1 + 23,61²/1500) =0,023,

где f₀ = 0,017 – коэффициент сопротивления качению при малых скоростях.

Поскольку максимальную скорость определяют на горизонтальной дороге, то в данном случае α = 0.

Динамические, скоростные и экономические показатели авто­мобилей непрерывно связаны техническими характеристиками двигателей, установленных на них. Наиболее полно возможности дви­гателя отображает его внешняя скоростная характеристика, пред­ставляющая собой зависимость мощности, крутящего момента и удельного расхода топлива от частоты вращения коленчатого вала питателя при полной подаче топлива. Таким образом, внешняя скоростная характеристика автомобильного двигателя может быть представлена тремя кривыми:

N_e, M_e, g_e = f(ω_e).

Угловая скорость коленчатого вала ω_N, с^-1 на номинальном режиме при N_emax, определяется по формуле

с^-1,

где n_N = 2400 об/мин – частота вращения коленчатого вала двигателя, указанная в задании.

Мощность N_ev соответствует частоте вращения коленчатого вала ω_ev, при которой скорость движения автомобиля будет V_тах.

Частота вращения ω_ev, связана с частотой вращения ω_N, соответствующей максимальной мощности, следующим образом:

ω_ev =(0,95… 1)∙ ω_N = 1∙251,2 = 251,2 с^-1.

Минимальная частота вращения для всех типов двигателей мо­жет быть принята равной

ω_min = 0,2 ω_N = 0,2∙251,2 = 50,24 с^-1.

Внешняя скоростная характеристика, т.е. зависимость N_e = f(ω_e), строится с использованием эмпирической формулы в интервале частот от ω_min до ω_ev. Выбираем 10 значений точек, тогда интервал:

с^-1,

где n = 10 – количество точек.

Здесь N_emax – максимальная эффективная мощность двигателя, кВт.

кВт,

где a, b, с – эмпирические коэффициенты, выбираемые из табл. 1.4 [1].

a = 0,53; b = 1,56; c = 1,09 – для дизельных двигателей.

Для удобства расчеты сводим в табл. 1.1.

Таблица 1.1

	ωmin	ω2	ω3	ω4	ω5	ω6	w7	w8	w9	w10
ωe	50,24	72,57	94,90	117,23	139,56	161,88	184,21	206,54	228,87	251,20
ωei/ωv	0,20	0,29	0,38	0,47	0,56	0,64	0,73	0,82	0,91	1,00
a(ωei/ωv)	0,11	0,15	0,20	0,25	0,29	0,34	0,39	0,44	0,48	0,53
b(ωei/ωv)^2	0,06	0,13	0,22	0,34	0,48	0,65	0,84	1,05	1,29	1,56
c(ωei/ωv)^3	0,009	0,03	0,06	0,11	0,19	0,29	0,43	0,61	0,82	1,09
Ne, кВт	27,2	43,8	62,0	81,1	100,3	118,8	135,8	150,6	162,3	170,2
Me, Н·м	541,1	603,0	653,2	691,7	718,6	733,7	737,2	729,1	709,2	677,7
kw	1,087	1,04	1,00	0,97	0,95	0,93	0,93	0,93	0,94	0,95
ge, г/кВт·ч	299,0	284,9	273,8	265,7	260,1	256,9	255,6	256,1	258,1	261,3

По результатам строим график – внешнюю скоростную характеристику автомобильного двигателя (рис. 1.1).

Кривая зависимости крутящего момента Me на валу двигателя от его частоты вращения строится с использованием уравнения

M_ei = 1000∙ N_ei / ω_ei = 1000·27,2/50,24=541,1 Н·м.

Зависимость удельного расхода топлива двигателем с доста­точной для расчетов точностью определяется выражением

g_ei = g_eN∙ k_ωi = 275·1,087 = 299 г/(кВт-ч),

где g_eN – удельный эффективный расход топлива при номинальной мощности, заданный в исходных данных, г/(кВт-ч); k_ωi - коэффици­ент, учитывающий влияние частоты вращения коленчатого вала на удельный расход топлива, среднее значение которого определяется по формуле

=

=1,25-0,99·(50,24/251,2)+0,93··(50,24/251,2)²-0,24·(50,24/251,2)³ =1,087,

где для всех типов двигателей а₀ = 1,25, а₁= - 0,99, а₂ = 0,93, а₃= - 0,24 [1,стр.12].

Рис. 1.1 Внешняя скоростная характеристика двигателя

Дата добавления: 2015-07-21